一種用於攪拌摩擦加工表面改性攪拌區表面溫度監測裝置的製作方法

2023-10-04 20:21:05 2

本實用新型涉及攪拌摩擦加工表面改性技術領域，具體的說是一種用於攪拌摩擦加工表面改性攪拌區表面溫度監測裝置。

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背景技術：
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工業上經常需要對各種工件進行加熱處理，如金屬工件的熱處理過程，都要使工件受熱達到較高的溫度。而大多數工件達到高溫以後都會被氧化，其表面因生成氧化皮而脫落，這對工件的表面質量以及尺寸等會產生非常大的影響。目前，工件的加熱被氧化問題可以通過工件表面塗膜以及惰性氣氛加熱的方法來解決，具體到TC4鈦合金FSW/P技術領域，為了防止TC4鈦合金FSW/P過程中的摩擦產熱所導致的基體和攪拌頭高溫氧化，因此專門自行設計了保護氣氛裝置。其中對其溫度的監測尤為重要。

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技術實現要素：
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本實用新型的目的在於克服現有技術存在的缺陷，提供一種可實時監控溫度的溫度監測裝置。

為實現上述目的，設計一種用於攪拌摩擦加工表面改性攪拌區表面溫度監測裝置，其特徵在於，由非接觸式高溫紅外測溫探頭、工業級非接觸式紅外測溫儀以及傳感器安裝支架組成，保護氣箱與工作檯面的接觸處用高溫密封膠進行密封，在保護氣箱箱體內設有非接觸式高溫紅外測溫探頭，所述非接觸式高溫紅外測溫探頭通過傳感器安裝支架設於攪拌頭行進方向前方、TC4基板未加工改性層上方，探頭通過信號線連接工業級非接觸式紅外測溫儀，工業級非接觸式紅外測溫儀連接計算機，實現過程溫度檢測。

採用工業級非接觸式紅外測溫儀，可測溫度範圍-18～1600℃，在超高溫條件下測溫精確度為±2℃，為可攜式紅外槍型。

所述傳感器安裝支架包括：用於安裝測溫探頭的中心模塊，所述中心模塊位於傳感器安裝支架的中部，傳感器安裝孔位於所述中心模塊本體的中心處；四個用於將溫度傳感器安裝支架固定的角部模塊，所述角部模塊位於所述溫度傳感器安裝支架的四個角部；多個用於固定所述中心模塊和所述角部模塊的中間模塊，所述中間模塊位於傳感器安裝支架的邊緣部；以及多個用於連接所述中心模塊、角部模塊和中間模塊的多個中間連接部。

保護氣箱的側壁設有玻璃小窗口，試驗可通過箱體側壁進行觀察。

本實用新型的結構新穎獨特，可實時監控溫度，防止TC4鈦合金FSW/P過程中的摩擦產熱所導致的基體和攪拌頭高溫氧化。

[附圖說明]

圖1為非接觸式高溫紅外測溫探頭安裝示意圖

圖2為傳感器安裝支架結構示意圖

圖中標記說明

1、中心模塊；102、傳感器安裝孔；2、角部模塊；3、中間模塊；4、攪拌頭、5非接觸式高溫紅外測溫探頭，6 TC4基板。

[具體實施方式]

現結合附圖及實施例對本實用新型的技術方案作進一步闡述，相信對本領域技術人員來說是清楚的。

如圖1所述，一種用於攪拌摩擦加工表面改性攪拌區表面溫度監測裝置，其特徵在於，由非接觸式高溫紅外測溫探頭、工業級非接觸式紅外測溫儀以及傳感器安裝支架組成，保護氣箱與工作檯面的接觸處用高溫密封膠進行密封，在保護氣箱箱體內設有非接觸式高溫紅外測溫探頭，所述非接觸式高溫紅外測溫探頭通過傳感器安裝支架設於攪拌頭行進方向前方、TC4基板未加工改性層上方，探頭通過信號線連接工業級非接觸式紅外測溫儀，工業級非接觸式紅外測溫儀連接計算機，實現過程溫度檢測。

採用工業級非接觸式紅外測溫儀，可測溫度範圍-18～1600℃，在超高溫條件下測溫精確度為±2℃，為可攜式紅外槍型。

如圖2所示，所述傳感器安裝支架包括：用於安裝測溫探頭的中心模塊，所述中心模塊位於傳感器安裝支架的中部，傳感器安裝孔位於所述中心模塊本體的中心處；四個用於將溫度傳感器安裝支架固定的角部模塊，所述角部模塊位於所述溫度傳感器安裝支架的四個角部；多個用於固定所述中心模塊和所述角部模塊的中間模塊，所述中間模塊位於傳感器安裝支架的邊緣部；以及多個用於連接所述中心模塊、角部模塊和中間模塊的多個中間連接部。

保護氣箱的側壁設有玻璃小窗口，試驗可通過箱體側壁進行觀察。

不同工藝參數下攪拌區表面溫度監測分析，加工區表面紅外測溫結果

紅外測溫點距離攪拌頭的起始扎入位置距離為60mm，並保證攪拌頭在其行進的過程中，能夠完全通過該測溫點位置。試驗在優化後獲得的n-v工藝參數範圍內，選取了三組工藝試驗參數進行測溫：第一組，v值不變，n值以等差數值遞增；第二組，n值不變，v值以等差數值遞增；第三組，λ值不變，v值和 n值以固定比值同時遞增，λ值為0.6。

這裡要說明的是，由於改性層的厚度多在1mm～2mm，並考慮到測溫試驗裝置的便易性、TC4加工區材料的完整度，因此本文採用非接觸式的高溫紅外測溫探頭(IRTP)對加工區表面進行非接觸式的溫度檢測和記錄。雖然檢測的溫度變化數據會受到檢測儀器誤差、試驗環境差異及人為誤差等因素的影響，特別是 TC4鈦合金高溫加工狀態下的測溫數據可靠性難以得到高精度的保證，但仍可用這種測溫方法來獲取在攪拌摩擦作用下，TC4加工區表面的溫度變化趨勢，並對選取的不同參數條件下的溫度變化特徵進行比較。