專利名稱：電磁感應(yīng)加熱式塑料片材熱收縮應(yīng)力應(yīng)變測量儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及塑料片材在受熱條件下，其熱收縮應(yīng)力變化的測量，屬于高分子材料力學(xué)性質(zhì)測量領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
塑料片材通常具有熱收縮性質(zhì)，在其熱收縮過程中，其應(yīng)力應(yīng)變曲線發(fā)生明顯變化，并且變化速度較快。為了保證片材所處高溫環(huán)境的恒溫性，常采用烘箱加熱塑料片材。在塑料片材不進行實驗時，烘箱恒溫需要間歇加熱以保證其內(nèi)部溫度恒定，整個系統(tǒng)尺寸較大，能耗較高。且烘箱通常不能按照特定升溫曲線進行升溫，不能測量恒拉力條件下，塑料片材隨溫度變化的伸長特性，即應(yīng)變與溫度的關(guān)系。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明公布一種基于電磁感應(yīng)加熱的塑料片材熱收縮應(yīng)力應(yīng)變測量儀。本發(fā)明的電磁感應(yīng)加熱式塑料片材熱收縮應(yīng)力應(yīng)變測量儀由機架、微型電磁感應(yīng)加熱密封箱、拉應(yīng)力測量系統(tǒng)及數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)組成。數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)由計算機、數(shù)據(jù)采集及控制器、數(shù)據(jù)控制線組成；拉應(yīng)力測量系統(tǒng)由拉力計、溫度傳感器、塑料片材及其夾持裝置，拉力計驅(qū)動裝置組成；數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)控制微型電磁感應(yīng)加熱密封箱、拉應(yīng)力測量系統(tǒng)，并采集其反饋數(shù)據(jù)；微型電磁感應(yīng)加熱密封箱由電磁感應(yīng)線圈電源、電磁感應(yīng)線圈、電磁感應(yīng)受熱器、屏蔽罩、密封端蓋及密封箱升降機構(gòu)組成；測量儀采用電磁感應(yīng)加熱方式，加熱迅速，溫度易于保持；測量儀僅僅加熱塑料片材附近區(qū)域；測量儀可采用變溫模式測量塑料片材在恒定拉力下隨溫度變化的應(yīng)變性質(zhì)；測量儀亦可測量恒定溫度下塑料片材的應(yīng)力應(yīng)變性質(zhì)。微型電磁感應(yīng)加熱密封箱的加熱區(qū)域為由電磁感應(yīng)受熱器內(nèi)部空間，包圍塑料片材。微型電磁感應(yīng)加熱密封箱連接至升降機構(gòu)，可上下移動，分別處于測量工位和待測工位。拉應(yīng)力測量系統(tǒng)中的拉力計連接至拉力計驅(qū)動裝置，可以根據(jù)測量方式不同，根據(jù)不同溫度變化趨勢，采用恒定拉伸速度和恒定拉力兩種工作方式。在測量過程中，塑料片材所處密封區(qū)域溫度、塑料片材所受拉力以及塑料片材伸長量數(shù)據(jù)都實時傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)實時顯示和供后期數(shù)據(jù)處理。本測量儀工作時，電磁感應(yīng)線圈通電，電磁感應(yīng)受熱器表面產(chǎn)生感應(yīng)電流，其溫度升高。電磁感應(yīng)線圈加熱迅速且密封區(qū)域小，可保證密封區(qū)域加熱迅速，保溫容易、耗能小， 能按照特定升溫曲線進行升溫。能測量恒拉力條件下，塑料片材隨溫度變化的伸長特性，即應(yīng)變與溫度的關(guān)系。

圖1電磁感應(yīng)加熱式塑料片材熱收縮應(yīng)力測量儀結(jié)構(gòu)簡圖圖2電磁感應(yīng)加熱式塑料片材熱收縮應(yīng)力測定儀結(jié)構(gòu)圖圖3電磁感應(yīng)加熱式塑料片材熱收縮應(yīng)力測定儀待測狀態(tài)圖4恒定溫度下的塑料片材應(yīng)力應(yīng)變測量框圖圖5恒定拉力下的塑料片材應(yīng)力應(yīng)變測量框圖圖中1-機架；2-微型電磁感應(yīng)加熱密封箱；3-拉應(yīng)力測量系統(tǒng)；4-數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)；10-螺桿立柱；11-位置調(diào)節(jié)器；12-調(diào)節(jié)螺母；13-電磁感應(yīng)線圈；14-電磁感應(yīng)受熱器；15-屏蔽罩；16-上端蓋；17-上拉桿密封圈；18-下端蓋；19-下拉桿密封圈；20-電磁感應(yīng)線圈電源；30-拉力計；31-拉力計顯示屏；32-溫度傳感器；33-上拉桿；34-上拉桿夾頭；35-塑料片材；36-下拉桿夾頭；37-下拉桿；38-連接板；39-伺服電機；40-滾珠絲杠導(dǎo)軌；51-計算機；52-數(shù)據(jù)控制線；53-數(shù)據(jù)采集及控制器；54-電纜。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例及附圖對本發(fā)明做進一步詳細地描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此。圖2為一種電磁感應(yīng)加熱式塑料片材熱收縮應(yīng)力測量儀結(jié)構(gòu)，由機架、微型電磁感應(yīng)加熱密封箱、拉應(yīng)力測量系統(tǒng)及、數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)組成。微型電磁感應(yīng)加熱密封箱2包括電磁感應(yīng)線圈13、電磁感應(yīng)受熱器14、屏蔽罩 15、上端蓋16、上拉桿密封圈17、下端蓋18、下拉桿密封圈19、電磁感應(yīng)線圈電源20。微型電磁感應(yīng)加熱密封箱連接在位置調(diào)節(jié)器11上，通過調(diào)節(jié)螺母12使其沿、螺桿立柱10上下移動，并通過螺桿立柱10連接在機架1上。微型電磁感應(yīng)加熱密封箱在實驗時可升高到工作工位，實驗前后可下降到待工工位，如圖3所示。微型電磁感應(yīng)加熱密封箱中由外至內(nèi)依次為屏蔽罩15、電磁感應(yīng)線圈13、電磁感應(yīng)受熱器14。屏蔽罩15保證電磁感應(yīng)線圈13工作時電磁波不會影響數(shù)據(jù)采集和控制。電磁感應(yīng)受熱器14則接收電磁感應(yīng)線圈13產(chǎn)生的電磁波，產(chǎn)生熱量，使得微型電磁感應(yīng)加熱密封箱內(nèi)部溫度升高。拉應(yīng)力測量系統(tǒng)3包括拉力計30、拉力計顯示屏31、溫度傳感器32、上拉桿33、 上拉桿夾頭34、塑料片材35、下拉桿夾頭36、下拉桿37、連接板38、伺服電機39、滾珠絲杠導(dǎo)軌40，其通過滾珠絲桿導(dǎo)軌連接40在機架1上。上拉桿密封圈17和上拉桿33之間無相對摩擦，保證拉力測量準(zhǔn)確。數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)4包括計算機51、數(shù)據(jù)控制線52、數(shù)據(jù)采集及控制器53、電纜54。微型電磁感應(yīng)加熱密封箱的加熱區(qū)域為由電磁感應(yīng)受熱器14、上端蓋16、下端蓋 18圍成空間，包圍塑料片材35。微型電磁感應(yīng)加熱密封箱中上拉桿密封圈17和上拉桿33、下拉桿密封圈19和下拉桿37之間密封，使得熱量被密封在加熱空間內(nèi)部。微型電磁感應(yīng)加熱密封箱采用電磁感應(yīng)加熱方式，電磁感應(yīng)線圈13通電后，在電磁感應(yīng)受熱器14表面產(chǎn)生感應(yīng)電流，實現(xiàn)密封空間內(nèi)溫度快速上升到實驗溫度。[0027]電磁感應(yīng)加熱式塑料片材熱收縮應(yīng)力測定儀可進行恒溫度和恒拉力兩種實驗條件下塑料片材的應(yīng)力應(yīng)變測量。恒溫度下塑料片材的工作流程如圖4，詳述如下1.將塑料片材35安裝在上拉桿夾頭34和下拉桿夾頭36之間，2.通過調(diào)節(jié)螺母12通過螺桿立柱10將微型電磁感應(yīng)加熱密封箱移動到測量工位，微型電磁感應(yīng)加熱密封箱中上拉桿密封圈17和上拉桿33、下拉桿密封圈19和下拉桿 37配合良好，保證在工作時由熱量被密封在微型電磁感應(yīng)加熱密封箱內(nèi)部。3.在計算機51根據(jù)程序設(shè)定加熱目標(biāo)溫度、溫度波動范圍、保溫時間、拉力計30 起始工作時間、拉力測定終止條件以及被測量的塑料片材35材質(zhì)及尺寸參數(shù)。當(dāng)微型電磁感應(yīng)加熱密封箱超出了溫度波動范圍，電磁感應(yīng)線圈13將通電加熱，以保持微型電磁感應(yīng)加熱密封箱中溫度為目標(biāo)溫度附近。4.在計算機51中點擊開始，執(zhí)行測量程序。程序進入數(shù)據(jù)采集及控制器53，控制電磁感應(yīng)線圈電源20給電磁感應(yīng)線圈13供電，開始微型電磁感應(yīng)加熱密封箱快速開始升溫到設(shè)定溫度，并由設(shè)定的溫度波動范圍保持保持微型電磁感應(yīng)加熱密封箱在目標(biāo)溫度附近。5.當(dāng)微型電磁感應(yīng)加熱密封箱中溫度達到指定溫度時，程序控制、拉應(yīng)力測量系統(tǒng)開始工作，伺服電機39開始轉(zhuǎn)動，驅(qū)動滾珠絲杠導(dǎo)軌40，通過連接板38帶動拉力計30拉動塑料片材35，拉力計顯示屏31顯示拉力數(shù)值，同時傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集及控制器53并在計算機51中實時記錄測量數(shù)值。伺服電機39的轉(zhuǎn)動角度數(shù)據(jù)與拉力計30上升位移成線性關(guān)系，拉力計的上升位移即為塑料片材的伸長。伺服電機39的轉(zhuǎn)動角數(shù)值，與拉力計30測量數(shù)據(jù)同時傳輸?shù)接嬎銠C51，實時顯示測量過程中位移和拉力之間的關(guān)系。6.當(dāng)塑料片材35的可承受的拉力下降到拉力測定終止條件設(shè)定的數(shù)值時，塑料片材35的拉伸實驗終止。可通過調(diào)節(jié)螺母12將微型電磁感應(yīng)加熱密封箱移動到初始工位， 拆下塑料片材35。7.在計算機51分析測量數(shù)值，包括測試條件、測試塑料片材35參數(shù)、最大拉力、最大拉應(yīng)力、拉力-伸長曲線、拉應(yīng)力-應(yīng)變曲線等，亦可取出到可移動存儲設(shè)備中。恒拉力下塑料片材的工作流程見圖5，詳述如下1.將塑料片材35安裝在上拉桿夾頭34和下拉桿夾頭36之間，2.通過調(diào)節(jié)螺母12通過螺桿立柱10將微型電磁感應(yīng)加熱密封箱移動到測量工位，微型電磁感應(yīng)加熱密封箱中上拉桿密封圈17和上拉桿33、下拉桿密封圈19和下拉桿 37配合良好，保證在工作時由熱量被密封在微型電磁感應(yīng)加熱密封箱內(nèi)部。3.在計算機51根據(jù)程序設(shè)定拉力計30恒拉力數(shù)值、實驗終止的最大溫度、實驗溫度上升速度、拉力測定終止條件以及被測量的塑料片材35材質(zhì)及尺寸參數(shù)。實驗溫度上升速度經(jīng)過計算得到微型電磁感應(yīng)加熱密封箱中電磁感應(yīng)線圈13將通電電流大小。4.在計算機51中點擊開始，執(zhí)行測量程序。程序進入數(shù)據(jù)采集及控制器53，控制伺服電機39進入工作狀態(tài)，其可正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)調(diào)整拉力計30拉動塑料片材35處于設(shè)定的恒拉力。當(dāng)獲得恒定拉力后，電磁感應(yīng)線圈電源20按照計算的電流給電磁感應(yīng)線圈13供電， 微型電磁感應(yīng)加熱密封箱按照設(shè)定的溫升速度開始升溫。同時溫度傳感器32將測得的溫度傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集及控制器53。[0041]5.隨著溫度升高，塑料片材35內(nèi)應(yīng)力下降，伺服電機39同步調(diào)整拉力計30保持塑料片材35處于設(shè)定的恒拉力。6.當(dāng)溫度傳感器32將測得的溫度達到設(shè)定的溫度最高值時,實驗結(jié)束。這樣獲得在恒定拉力作用下，塑料片材35的隨著伸長與溫度的關(guān)系，即在恒定的應(yīng)力作用下，塑料片材35應(yīng)變與溫度之間的關(guān)系。
權(quán)利要求1.電磁感應(yīng)加熱式塑料片材熱收縮應(yīng)力應(yīng)變測量儀由機架、微型電磁感應(yīng)加熱密封箱、拉應(yīng)力測量系統(tǒng)及數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)組成；數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)由計算機、數(shù)據(jù)采集及控制器、數(shù)據(jù)控制線組成；拉應(yīng)力測量系統(tǒng)由拉力計、溫度傳感器、塑料片材及其夾持裝置，拉力計驅(qū)動裝置組成；數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)控制微型電磁感應(yīng)加熱密封箱、拉應(yīng)力測量系統(tǒng)，并采集其反饋數(shù)據(jù)；其特征在于微型電磁感應(yīng)加熱密封箱由電磁感應(yīng)線圈電源、電磁感應(yīng)線圈、電磁感應(yīng)受熱器、屏蔽罩、密封端蓋及密封箱升降機構(gòu)組成；所述測量儀采用電磁感應(yīng)加熱方式，加熱迅速，溫度易于保持；所述測量儀僅僅加熱塑料片材附近區(qū)域；所述測量儀可采用變溫模式測量塑料片材在恒定拉力下隨溫度變化的應(yīng)變性質(zhì)；所述測量儀亦可測量恒定溫度下塑料片材的應(yīng)力應(yīng)變性質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁感應(yīng)加熱式塑料片材熱收縮應(yīng)力應(yīng)變測量儀，其特征在于所述微型電磁感應(yīng)加熱密封箱的加熱區(qū)域為由電磁感應(yīng)受熱器內(nèi)部空間，包圍塑料片材。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁感應(yīng)加熱式塑料片材熱收縮應(yīng)力應(yīng)變測量儀，其特征在于所述微型電磁感應(yīng)加熱密封箱連接至升降機構(gòu)，可上下移動，分別處于測量工位和待測工位。
專利摘要電磁感應(yīng)加熱式塑料片材熱收縮應(yīng)力應(yīng)變測量儀由機架1、微型電磁感應(yīng)加熱密封箱2、拉應(yīng)力測量系統(tǒng)3及數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)4組成。塑料片材35安裝在拉應(yīng)力測量系統(tǒng)3中；微型電磁感應(yīng)加熱密封箱2上升后與拉應(yīng)力測量系統(tǒng)3夾持裝置構(gòu)成密封區(qū)域；電磁感應(yīng)加熱密封箱2采用電磁感應(yīng)方法提高和控制密封區(qū)域內(nèi)部溫度，可實現(xiàn)恒定溫度或按設(shè)定溫度曲線升溫；拉應(yīng)力測量系統(tǒng)3控制塑料片材35的拉伸力或拉伸速度；數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)4控制微型電磁感應(yīng)加熱密封箱2、拉應(yīng)力測量系統(tǒng)3工作，并采集反饋數(shù)據(jù)。該測量儀可測量恒溫下塑料片材的應(yīng)力應(yīng)變性質(zhì)以及恒拉力下塑料片材在隨溫度變化的應(yīng)變性質(zhì)。
文檔編號G01N1/44GK201945504SQ201020250889
公開日2011年8月24日 申請日期2010年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月8日
發(fā)明者俞國芳, 姜才興, 杜勤磊 申請人:寧波東升包裝材料有限公司