检测片状材料受金属熔流热冲击性能的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种检测片状材料受金属熔流热冲击性能的装置，所述装置包括：样品框，其用于放置待测样品；金属熔流倾倒系统，其位于所述样品框上方，以将金属熔流倾倒至所述样品框上的待测样品；以及红外温度传感器，其朝向样品框设置于样品框下方，用于检测待测样品受金属熔流冲击时待测样品背面的实时温度。本实用新型专利技术的检测片状材料受金属熔流热冲击性能的装置可以一次完成ISO9185‑2007需要多次才能完成的检测，极大提高了检测效率。

A device for testing the thermal shock resistance of sheet materials under the molten metal flow

【技术实现步骤摘要】
检测片状材料受金属熔流热冲击性能的装置
本技术涉及一种检测片状材料受金属熔流热冲击性能的装置，属于材料性能试验仪器领域。
技术介绍
金属和非金属的冶炼、铸造行业是一个高度危险的行业，其中发生频率最高的危险来源就是冶炼熔炉中熔融金属因不稳定因素突发的喷溅。因此在这一行业中，如何穿戴防护服装和如何选择合适的防护服装是安全生产管理中的一个重要组成部分，而选择合适的防护服装最为直接的评估手段就是检测防护服装所采用的防护材料耐受金属熔流热冲击性能。现今被普遍使用的耐受金属熔流热冲击性能检测方法和标准是IOS9185-2007版。IOS9185-2007版的测试原理是，采用一片一定厚度的压花PVC膜贴在待测片状材料的背面，以标准规定的高度和冲击角度用规定量的金属熔体，在规定的熔体温度条件下，以规定的角速度旋转盛放金属熔体的坩埚，向待测片状材料倾倒坩埚内的熔体，待熔体倾倒完毕后一定时间内取下样品，观察贴在背面的PVC膜是否有介于粘流转变或熔融转变的变性——原来的压花纹是否变得平滑了，并以此判断是否要增加或减少金属熔体的浇铸量，如此反复试验直至达到能使PVC膜变性的最少金属量。这个12年前的装置版本在当时自有其优势：简单、低成本，但是在现今其优势已被元器件的高度发展而大幅度削弱，而固有的缺陷被凸显：1.测试周期长，需要反复浇铸才能获知待测材料耐金属熔体热冲击的损毁阈值；2.无法得知和记录待测材料热冲击中的热传导经历；3.最后的判定带有一定程度的主观性，而且判断是在160度左右到180度左右的区间内做出的，PVC膜本身的误差也是一个很大的误差来源；4.坩埚是定速倾倒，金属熔流在倾倒过程中流速不是确定，而且也无法知道金属熔流在倾倒过程中的流速；5.金属熔流飞溅试验后的损毁评估也是主观判断的。因而，如何提供一种检测片状材料受金属熔流热冲击性能的装置及方法，是本领域技术人员需要解决的技术问题。包括在本技术的背景部分中的信息仅仅旨在增加对本技术的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是提供一种检测片状材料受金属熔流热冲击性能的装置及方法。为了解决上述技术问题，本技术提供一种检测片状材料受金属熔流热冲击性能的装置，所述装置包括：样品框，其用于放置待测样品；金属熔流倾倒系统，其位于所述样品框上方，以将金属熔流倾倒至所述样品框上的待测样品；以及红外温度传感器，其朝向样品框设置于样品框下方，用于检测待测样品受金属熔流冲击时待测样品背面的实时温度。优选地，所述装置进一步包括：红外成像传感器，其设置于所述红外温度传感器附近；以及工业相机，其与所述红外成像传感器同轴相对设置于样品框上方，其光轴与样品框垂直并且与红外温度传感器的光轴在待测样品表面相交。优选地，所述装置进一步包括：测试区域以及样品安装和烧损测定区域，所述测试区域位于金属熔流倾倒系统下方，所述样品安装和烧损测定区域位于所述测试区域附近，所述样品框能够在测试区域以及样品安装和烧损测定区域之间平移；以及激光位移距离传感器，其安装于所述样品安装和烧损测定区域上方，并且所述激光位移距离传感器的激光光轴与样品框垂直，用于测量待测样品的整个表面与激光位移距离传感器之间的垂直距离。优选地，所述金属熔流倾倒系统包括：坩埚，其用于容纳金属熔流；可编程变速转动驱动器，其通过驱动轴与所述坩埚连接，所述驱动轴的转动轴线与所述坩埚的倾倒边缘相切；电机，其与所述可编程变速转动驱动器连接，以驱动所述可编程变速转动驱动器；红外测温探头，其设置在所述坩埚的上方，用于检测坩埚内金属熔流的实时温度；以及激光测距传感器，其设置在所述坩埚的上方，用于测定坩埚的倾倒边缘与待测样品表面之间的竖直距离。优选地，所述装置进一步包括数据处理系统，其能够将红外温度传感器所检测的待测样品受金属熔流冲击时待测样品背面的实时温度进行模数转换处理。此外，本技术还提供一种检测片状材料受金属熔流热冲击性能的方法，所述方法包括：1)将待测样品装入样品框；2)以预定的速度转动坩埚倾倒金属熔流；3)采集红外温度传感器所测得的待测样品受金属熔流冲击时待测样品背面的实时温度；以及4)当红外温度传感器所测得的待测样品受金属熔流冲击背面的实时温度达到设定值的时候，停止金属熔流的倾倒。优选地，将待测样品装入样品框的步骤包括：在样品安装和烧损测定区域将待测样品装入样品框，用激光位移距离传感器对待测样品表面做逐行或逐列扫描以获得与激光位移距离传感器之间的垂直距离，然后将待测样品平移至测试区域；在停止金属熔流的倾倒之后，将待测样品平移回到样品安装和烧损测定区域等待第二次激光位移距离传感器对待测样品表面做逐行或逐列扫描以获得待测样品表面与激光位移距离传感器之间的垂直距离。优选地，将待测样品平移回到样品安装和烧损测定区域之后，再次用激光位移距离传感器对待测样品表面做逐行或逐列扫描以获得待测样品表面与激光位移距离传感器之间的垂直距离，将同一位置点的前后距离差值记录为待测材料受热冲击后的形变指标，以及待测材料受热冲击后的烧损量。优选地，所述预定的速度是服从预定函数的变角速度。优选地，在执行步骤3)的时候，用红外成像传感器采集红外图像数据，用工业相机采集图像数据，用红外测温探头检测坩埚内金属熔流的实时温度，以及用激光测距传感器测定坩埚的倾倒边缘与待测样品表面之间的竖直距离。本技术具有以下优点：1.可以连续地实时地输出并记录熔体温度，因为测温点就位于高温金属熔体熔流下落起始点；2.可以连续地实时地输出并记录高温熔流冲击点背面的温度；3.可以根据熔体温度和高温熔流冲击点背面的温度的差值知道热传导过程；4.可以根据需要调节高温熔流的倾倒流速，倾倒流速可以是恒定流速也可以是变速，为更深入地探究材料特性提供了极大的方便，由此带来的一个更大的好处是可以一次完成ISO9185-2007需要多次才能完成的检测，极大提高了检测效率；5.可以知道在高温熔流冲击下沿片状材料平面的实时温度梯度分布，对研究材料的热传导特性有极大的学术价值；6.对高温熔流造成的烧损评估完全是基于数据说明的，可以同时说明与高温熔流热冲击有关的烧损点数、总烧损量、烧损面积、最大烧损深度、片状材料的变形量、片状材料表面留存金属状态，以及待测材料受热冲击后的形变指标和烧损量。本技术的方法和装置具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的实施方案中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的实施方案中进行详细陈述，这些附图和实施方案共同用于解释本技术的特定原理。附图说明为了可以很好地理解本技术，现在参考所附附图，以示例的方式来描述本技术的各种形式，在这些附图中：图1是根据本技术的检测片状材料受金属熔流热冲击性能的装置的立体图；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种检测片状材料受金属熔流热冲击性能的装置，其特征在于，所述装置包括：/n样品框，其用于放置待测样品；/n金属熔流倾倒系统，其位于所述样品框上方，以将金属熔流倾倒至所述样品框上的待测样品；以及/n红外温度传感器，其朝向样品框设置于样品框下方，用于检测待测样品受金属熔流冲击时待测样品背面的实时温度。/n

【技术特征摘要】
1.一种检测片状材料受金属熔流热冲击性能的装置，其特征在于，所述装置包括：
样品框，其用于放置待测样品；
金属熔流倾倒系统，其位于所述样品框上方，以将金属熔流倾倒至所述样品框上的待测样品；以及
红外温度传感器，其朝向样品框设置于样品框下方，用于检测待测样品受金属熔流冲击时待测样品背面的实时温度。


2.根据权利要求1所述的检测片状材料受金属熔流热冲击性能的装置，其特征在于，所述装置进一步包括：
红外成像传感器，其设置于所述红外温度传感器附近；以及
工业相机，其与所述红外成像传感器同轴相对设置于样品框上方，其光轴与样品框垂直并且与红外温度传感器的光轴在待测样品表面相交。


3.根据权利要求1所述的检测片状材料受金属熔流热冲击性能的装置，其特征在于，所述装置进一步包括：
测试区域以及样品安装和烧损测定区域，所述测试区域位于金属熔流倾倒系统下方，所述样品安装和烧损测定区域位于所述测试区域附近，所述样品框能够在测试区域以及样品安装和烧损测定区域之间平移；以...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱学明，段胜伟，高琮，徐超，陈作芳，
申请(专利权)人：莱州市电子仪器有限公司，杭州威垒特科技有限公司，北京吉克防护科技有限公司，山东沃源新型面料股份有限公司，
类型：新型
国别省市：山东;37