一种适用于成形过程的温度及气氛控制系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种适用于成形过程的温度及气氛控制系统，该系统包括定位固定单元、电阻接触加热单元、气体冷却保护单元和温度及图像监测单元，定位固定单元包括结构相同的上模组件和下模组件，电阻接触加热单元包括上电极、下电极和电源，上电极与上模组件中的上模芯组直接接触，下电极与下模组件中的下模芯组直接接触；气体冷却保护单元包括依次相连的储气瓶、进气通道、螺旋气流道和出气通道；温度及图像监测单元包括安装在下模芯组中的红外温度传感器和CCD图像传感器。本实用新型专利技术可实现微成形过程中温度和气氛的快速精确控制，具有结构简单、操作方便、控制精确等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于成形过程的温度及气氛控制系统
本技术属于微成形设备
，更具体地，涉及一种适用于成形过程的温度及气氛控制系统。
技术介绍
在进行微尺度热塑性时，快速并精确地控制工件的成形温度是影响成形效果的重要因素。同时，由于微小零件整体尺寸小、比表面积大、精度要求高，需要严格控制在热塑性过程中的氧化，所以有必要对成形时工件周围的气氛进行控制。而在进行材料热塑性成形性能测试时，如果能够通过快速冷却，以尽量保留工件的高温微观组织，对于明确工件材料的高温变形机理有很大的帮助。因此，需要开发出一种能够快速并精确调整成形温度和气氛的控制系统。专利CN103838274B提供了一种多路水冷温度控制系统及控制方法，用于精确控制多个被控对象的温度。该方案根据多个对象的流量需求，将循环液分为多个支路，通过调节对应支路的循环液温度，实现对加热功率的精确输出。然而该方案只能实现较低温度范围内的温度控制，不能满足微成形过程对高温的需求。专利CN105605933A提供了一种固化炉温度控制系统，用于有效控制固化炉内的温度，提高产品质量。该方案采用温度传感器检测炉内温度，据此调整进风管道内的风量以控制固化炉内的温度。该方案难以实现对温度的快速调整以及精确控制。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本技术提供了一种温度及气氛控制系统，其中结合成形尤其是微成形的成形工艺特点，相应设计了适用于成形过程的温度及气氛控制系统，并对其关键组件如定位固定单元、电阻接触加热单元、气体冷却保护单元和温度及图像监测单元的结构及其具体设置方式进行研究和设计，相应的可有效解决现有微成形过程中温度和气氛难以快速精确控制的问题，具有结构简单、操作方便、控制精确等优点。为实现上述目的，本技术提出了一种适用于成形过程的温度及气氛控制系统，该系统包括定位固定单元、电阻接触加热单元、气体冷却保护单元和温度及图像监测单元，其中：所述定位固定单元包括上模组件和下模组件，所述上模组件包括依次设置的上水冷隔热板、上电极固定板和上模芯组，所述下模组件包括依次设置的下模芯组、下电极固定板和下水冷隔热板；所述电阻接触加热单元包括上电极、下电极和电源，其中，所述上电极安装在所述上电极固定板内，并与上模芯组直接接触，其通过上导线与所述电源的正极相连；所述下电极安装在所述下电极固定板内，并与下模芯组直接接触，其通过下导线与所述电源的负极相连；所述气体冷却保护单元包括依次相连的储气瓶、进气通道、螺旋气流道和出气通道，所述进气通道、螺旋气流道和出气通道均设置在下模芯组中；所述温度及图像监测单元包括红外温度传感器和CCD图像传感器，所述红外温度传感器安装在下模芯组中，并通过电缆与控制箱相连，所述CCD图像传感器同样安装在下模芯组中，其通过电缆与计算机相连，所述控制箱分别与所述计算机和电源相连。作为进一步优选的，所述上模芯组包括上模芯固定板、上模芯陶瓷绝缘套筒和上模芯，所述上模芯嵌装在上模芯陶瓷绝缘套筒中，其上表面与上电极的下表面直接接触，所述上模芯陶瓷绝缘套筒嵌装在上模芯固定板中；所述上水冷隔热板中开设有上冷却水流道，所述上模芯固定板、上电极固定板以及上水冷隔热板通过螺栓固定在压力机上滑块上。作为进一步优选的，所述下模芯组包括下模芯固定板、下模芯陶瓷绝缘套筒和下模芯，所述下模芯嵌装在下模芯陶瓷绝缘套筒中，其下表面与下电极的上表面直接接触，所述下模芯陶瓷绝缘套筒嵌装在下模芯固定板中；所述下水冷隔热板中开设有下冷却水流道，所述下模芯固定板、下电极固定板以及下水冷隔热板通过螺栓固定在压力机下底座上。作为进一步优选的，所述螺旋气流道设置在下模芯陶瓷绝缘套筒的内壁上，所述下模芯固定板上开设有用于安装红外温度传感器以及CCD图像传感器的安装孔。作为进一步优选的，所述储气瓶通过导管与进气通道相连，该导管的中部接有电磁阀，该电磁阀通过电缆与所述控制箱相连。作为进一步优选的，所述下模芯陶瓷绝缘套筒采用透明陶瓷制成，所述电源为低压大电流直流电源，所述储气瓶中充满高压氮气。总体而言，通过本技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：1.本技术通过对定位固定单元、电阻接触加热单元、气体冷却保护单元和温度及图像监测单元的研究和设计，获得可实现微成形过程中温度及气氛快速调节与控制的系统，通过采用电阻接触加热方式以及相应的闭合反馈控制，实现在微成形过程中工件的快速精确加热。2.本技术通过采用气体冷却保护方案，一方面在成形过程中通入低速氮气，在工件周围形成保护气氛，有效抑制工件的氧化；另一方面在成形结束后通入高速氮气，快速降低工件的温度，有助于根据需要保存工件的高温微观组织，或开展更为精细的热处理以获得相应的微观组织。附图说明图1是本技术控制系统的整体结构示意图；图2是本技术控制系统中的电阻接触加热单元的结构示意图；图3(a)-(c)是本技术控制系统中的气体冷却保护单元的结构示意图；图4是本技术控制系统中的气体冷却保护单元的工作原理图。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。此外，下面所描述的本技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。如图1所示，本技术实施例提供的一种适用于成形过程的温度及气氛控制系统，其用于快速精确调整微成形过程中的成形温度和气氛，该控制系统包括定位固定单元、电阻接触加热单元、气体冷却保护单元和温度及图像监测单元，其中，定位固定单元用于将其它单元固定连接到压力机上，电阻接触加热单元用于快速加热模具和工件，气体冷却保护单元用于快速冷却模具和工件，并提供保护性气氛，温度及图像监测单元用于实时检测工件的温度、观察工件的变形状态，及实时显示各个状态的信号，提供人机交互界面，并发出控制指令。通过上述各个单元的相互配合，可实现微成形过程中温度和气氛的快速精确控制，具有结构简单、操作方便、控制精确等优点。下面将对各个单元逐一进行更为具体的说明。如图1所示，定位固定单元包括上模组件和下模组件，其中，上模组件包括从上至下依次设置的上水冷隔热板6、上电极固定板7和上模芯组；下模组件包括从上至下依次设置的下模芯组、下电极固定板11和下水冷隔热板12；电阻接触加热单元包括上电极3-2、下电极3-4和电源3，其中，上电极3-2安装在上电极固定板7内，并与上模芯组直接接触，其通过上导线3-1与电源3的正极相连；下电极3-4安装在下电极固定板11内，并与下模芯组直接接触，其通过下导线3-3与电源3的负极相连；气体冷却保护单元包括依次相连的储气瓶4、进气通道4-3、螺旋气流道4-4和出气通道4-5，即储气瓶4与进气通道4-3相连，进气通道4-3与螺旋气流道4-4相通，螺旋气流道4-4与出气通道4-5相通，进气通道4-3、螺旋气流道4-4和出气通道4-5均设置在下模芯组中；温度及图像监测单元包括红外温度传感器2-3和CCD图像传感器1-3，红外温度传感器2-3安装在下模芯组中，并通过电缆2-2与控制箱2相连，CCD图像传感器1-3同样安装在下模芯组中，其通本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于成形过程的温度及气氛控制系统，其特征在于，该系统包括定位固定单元、电阻接触加热单元、气体冷却保护单元和温度及图像监测单元，其中：所述定位固定单元包括上模组件和下模组件，所述上模组件包括依次设置的上水冷隔热板(6)、上电极固定板(7)和上模芯组，所述下模组件包括依次设置的下模芯组、下电极固定板(11)和下水冷隔热板(12)；所述电阻接触加热单元包括上电极(3‑2)、下电极(3‑4)和电源(3)，其中，所述上电极(3‑2)安装在所述上电极固定板(7)内，并与上模芯组直接接触，其通过上导线(3‑1)与所述电源(3)的正极相连；所述下电极(3‑4)安装在所述下电极固定板(11)内，并与下模芯组直接接触，其通过下导线(3‑3)与所述电源(3)的负极相连；所述气体冷却保护单元包括依次相连的储气瓶(4)、进气通道(4‑3)、螺旋气流道(4‑4)和出气通道(4‑5)，所述进气通道(4‑3)、螺旋气流道(4‑4)和出气通道(4‑5)均设置在下模芯组中；所述温度及图像监测单元包括红外温度传感器(2‑3)和CCD图像传感器(1‑3)，所述红外温度传感器(2‑3)安装在下模芯组中，并通过电缆与控制箱(2)相连，所述CCD图像传感器(1‑3)同样安装在下模芯组中，其通过电缆与计算机(1)相连，所述控制箱(2)分别与所述计算机(1)和电源(3)相连。...

【技术特征摘要】
1.一种适用于成形过程的温度及气氛控制系统，其特征在于，该系统包括定位固定单元、电阻接触加热单元、气体冷却保护单元和温度及图像监测单元，其中：所述定位固定单元包括上模组件和下模组件，所述上模组件包括依次设置的上水冷隔热板(6)、上电极固定板(7)和上模芯组，所述下模组件包括依次设置的下模芯组、下电极固定板(11)和下水冷隔热板(12)；所述电阻接触加热单元包括上电极(3-2)、下电极(3-4)和电源(3)，其中，所述上电极(3-2)安装在所述上电极固定板(7)内，并与上模芯组直接接触，其通过上导线(3-1)与所述电源(3)的正极相连；所述下电极(3-4)安装在所述下电极固定板(11)内，并与下模芯组直接接触，其通过下导线(3-3)与所述电源(3)的负极相连；所述气体冷却保护单元包括依次相连的储气瓶(4)、进气通道(4-3)、螺旋气流道(4-4)和出气通道(4-5)，所述进气通道(4-3)、螺旋气流道(4-4)和出气通道(4-5)均设置在下模芯组中；所述温度及图像监测单元包括红外温度传感器(2-3)和CCD图像传感器(1-3)，所述红外温度传感器(2-3)安装在下模芯组中，并通过电缆与控制箱(2)相连，所述CCD图像传感器(1-3)同样安装在下模芯组中，其通过电缆与计算机(1)相连，所述控制箱(2)分别与所述计算机(1)和电源(3)相连。2.如权利要求1所述的适用于成形过程的温度及气氛控制系统，其特征在于，所述上模芯组包括上模芯固定板(8)、上模芯陶瓷绝缘套筒(8-1)和上模芯(8-2)，所述上模芯(8-2)嵌装在上模芯陶瓷绝缘套筒(8-1)中，其上表面与上电...

【专利技术属性】
技术研发人员：王新云，张茂，金俊松，邓磊，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：新型
国别省市：湖北,42