用于接触热阻测试的试样安装夹具的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于测试技术领域，具体涉及一种用于接触热阻测试的试样安装夹具和测试设备，适用于采用单热流计法和双热流计法进行接触热阻测试的试样安装。
【背景技术】
[0002]当热流在接触固体表面传递时，由于固体实际表面微凸体的影响造成有效接触面积远小于名义接触面积，从而在微观接触点处形成了热流收缩，导致接触界面产生额外的传热阻力，即为接触热阻。在接触热阻测试时，测试试样为三个或四个，每个试样上沿轴线分布有四个直径为1.5_的热电偶探头孔。为了获得试样上各点的精确温度及热电偶固定的需要，需保证各试样上热电偶探头孔在一条直线上，目前在安装试样时，主要是通过肉眼观察和多次手动调节来实现各试样孔的对齐。由于接触热阻测试设备中试样周围密集分布有补偿加热及固定装置、热电偶固定装置、导线、隔热材料，使得试样安装位置的空间非常狭小，操作十分不便，试样更换的效率严重下降。
【发明内容】
[0003]本发明为了解决现有接触热阻测试设备中试样的安装空间狭小，操作不便，更换试样耗时长、效率低的问题，在进行大量的接触热阻测试和对接触热阻测试设备研究的基础上，设计了一种简单、快捷的试样安装夹具。
[0004]本发明用于接触热阻测试的试样安装夹具，包括夹具底座和夹具壳体。所述夹具底座具有圆筒结构，试样下端插入圆筒结构内实现试样定位。所述夹具壳体为两个完全对称的两侧带有固定侧耳的圆弧体结构紧固壳，两个紧固壳开口相对，之间用来设置试样，通过紧固螺钉穿过两个紧固壳对应位置的固定侧耳上的螺纹孔，由螺母配合拧紧后，由两个紧固壳结构将试样锁紧固定。
[0005]应用上述试样安装夹具的接触热阻测试设备，包括承载-加载系统、加热系统、冷却系统、隔热保温层与补偿加热装置。
[0006]所述加载-承载系统包括承载部分与加载部分；承载部分与加载部分间由上至下依次设置有冷却系统、试样与加热系统。其中，加热系统安装在承载部分上，为具有炉腔的炉台；炉台顶面固定安装有试样底座；试样底座上中心部位设有试样安装槽；炉腔内设置有试样加热器，由试样加热器用来使炉腔内部成高温环境。试样加热器内设置有热传导装置，将炉腔内热量由一维的形式传递至试样；冷却系统设置于试样的轴向位置，为试样的冷端进行冷却。试样的冷端通过加载部分的力传导杆施加应力，应力大小由压力传感器采集；所述试样轴向上设计有测试点，测试点处的温度有热电偶采集。
[0007]上述炉台与试样外罩有隔热保温层，隔热保温层安装在承载部分上；用来保证试样上的热流一维传递。试样外侧安装有补偿加热装置，通过补偿加热装置保证试样间的接触界面的热流一维传递。
[0008]本发明的优点在于:
[0009](1)本发明的试样安装夹具体积小，并采用壳体与底座的分体式设计，可以在实验台上的较大空间中方便的进行试样的进行测试试样的安装操作，之后固定在测试设备中即可，操作简单快捷，避免了在测试设备中的狭小空间中进行试样的安装操作；
[0010](2)本发明的试样安装夹具中，夹具壳体b的内圆弧半径与测试试样半径相同，圆弧大小为165°，既可以保证在固定试样时，壳体的内侧与试样的表面完全贴合，又可以保证两个壳体在试样上合体后，两个壳体的侧耳之间留有足够的空隙来调整螺栓的紧固程度，避免了贴合不均匀和紧固力度不够造成试样表面的划伤对接触热阻测量值的影响。
[0011](3)本发明的试样安装夹具中，夹具在安装上试样后，试样上部略高于壳体与底座的总高度，使得试样装入设备试样槽预加压时可以与力传导杆相接；底座上的较大底面可以保证在装入试样后夹具的稳定性。
[0012](4)本发明的试样安装夹具中，配合所涉及的接触热阻测试设备可以方便的进行不同温度和压力组合下的接触热阻测试。
【附图说明】
[0013]图1为本发明试样安装夹具整体结构示意图；
[0014]图2为本发明试样安装夹具中夹具底座结构示意图；
[0015]图3为本发明试样安装夹具中夹具壳体的结构侧视示意图；
[0016]图4为本发明试样安装夹具中夹具壳体的结构俯视示意图；
[0017]图5为本发明中涉及的接触热阻测试设备整体结构示意图；
[0018]图6为接触热阻测试设备中承载-加载系统的顶板结构示意图；
[0019]图7为接触热阻测试设备中加热系统结构示意图；
[0020]图8为接触热阻测试设备中冷却系统结构示意图；
[0021]图9为接触热阻测试设备中热电偶稳定支架结构示意图；
[0022]图10为接触热阻测试设备中补偿加热装置结构示意图。
[0023]图中:
[0024]a_夹具底座b_夹具壳体al_底座
[0025]a2_圆筒结构bl-固定侧耳b2_紧固壳
[0026]1-承载-加载系统2_加热系统3_冷却系统
[0027]4-温度控制系统5-数据采集系统6-计算机
[0028]7-试样8-隔热保温层9-补偿加热装置
[0029]10-热电偶11-稳定支架101-支杆
[0030]102-顶板103-底板104-固定螺母
[0031]105-压力传感器106-力传导杆107-加强筋
[0032]201-炉台202-加热器203-热传导装置
[0033]201a-非主承力部位 201b_直接承力部位 201c_非直接承力部位
[0034]201d-易磨损部位202a-加热丝301-中心通孔
[0035]302-冷却通道303-隔板304-冷水入口管
[0036]305-冷水出口管901-补偿加热支架902-环形加热器
[0037]903-补偿加热热电偶 11a-通孔llb_螺丝孔
[0038]
【具体实施方式】
[0039]下面结合附图对本发明做进一步详细说明。
[0040]本发明用于接触热阻测试的试样安装夹具，适用于采用单热流计法和双热流计法进行接触热阻测试试样7的安装，其包括夹具底座a和夹具壳体b，如图1所示，两者采用分体式设计。
[0041]所述夹具底座a用来定位试样7。夹具底座a具有较大稳定底座al，保证在装入试样后的稳定性。底座al上表面设计有一体结构的圆筒结构a2，圆筒结构a2内径略大于试样7直径，用来装入试样7的下端，进而通过夹具底座a对试样7进行支撑，如图2所示。随后，手动调节试样7，使试样7上的热电偶探头孔中心位于同一条直线上。
[0042]所述夹具壳体b为两个完全对称的两侧带有固定侧耳bl的圆弧体结构紧固壳，如图3、图4所示，两个紧固壳开口相对，之间用来设置试样，通过紧固螺钉穿过两个紧固壳对应位置的固定侧耳bl上的螺纹孔，由螺母配合拧紧后，由两个紧固壳结构将试样7锁紧固定，防止试样7的上下移动和旋转造成热电偶探头孔的错位。
[0043]上述紧固壳的内圆弧大小为165°，内圆弧半径与试样7半径相同，由此，既可以保证在固定试样7时，紧固壳的内圆弧面与试样7的表面完全贴合，又可以保证两个紧固壳将试样7锁紧固定后，两个紧固壳间留有足够的空隙来调整螺栓的紧固程度，防止贴合不均匀和紧固力度不够造成试样7表面划伤，从而影响接触热阻的测量值。在夹具壳体b夹紧试样7后，使试样7上的热电偶探头孔位于空隙处，进而方可实现热电偶安装，同时可将安装孔直径设计为与空隙宽度相等，由此，可通过观察各个探头孔与空隙间的相对位置，进一步判断各个热点偶探头孔中心是否位于同一直线上。
[0044]上述在夹具壳体b在锁紧试样7时，需使试样7上端略高于夹具底座a与夹具壳体b的总高度，使得在将试样7装入接触热阻测试设备时，不影响接触热电阻测试设备对试样7上端加载应力。
[0045]由于在将试样7上的热电偶探头孔调节在一条直线后，由夹具壳体b将试样7锁紧固定，两者形成一体；由此，可将试样7由夹具底座a上的圆筒结构a2内取出后，将夹具壳体b连同试样7 —并放入接触热阻测试设备中试样7的安装位置，通过夹具壳体b使得在整个过程中试样7上的热电偶探头孔始终保持在一条直线上。
[0046]采用本发明提供的接触热阻测试试样安装夹具可以通过以下方法实现试样的加持锁紧，具体步骤如下:
[0047]步骤一:试样7的准备。
[0048]在采用单热流计法或双热流计法时，加工三个或四个试样，即:单热流计法加工一个