专利名称：电磁感应加热式塑料片材热收缩应力应变测量仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及塑料片材在受热条件下，其热收缩应力变化的测量，属于高分子材料力学性质测量领域。
背景技术：
塑料片材通常具有热收缩性质，在其热收缩过程中，其应力应变曲线发生明显变化，并且变化速度较快。为了保证片材所处高温环境的恒温性，常采用烘箱加热塑料片材。在塑料片材不进行实验时，烘箱恒温需要间歇加热以保证其内部温度恒定，整个系统尺寸较大，能耗较高。且烘箱通常不能按照特定升温曲线进行升温，不能测量恒拉力条件下，塑料片材随温度变化的伸长特性，即应变与温度的关系。
发明内容本发明公布一种基于电磁感应加热的塑料片材热收缩应力应变测量仪。本发明的电磁感应加热式塑料片材热收缩应力应变测量仪由机架、微型电磁感应加热密封箱、拉应力测量系统及数据采集及控制系统组成。数据采集及控制系统由计算机、数据采集及控制器、数据控制线组成；拉应力测量系统由拉力计、温度传感器、塑料片材及其夹持装置，拉力计驱动装置组成；数据采集及控制系统控制微型电磁感应加热密封箱、拉应力测量系统，并采集其反馈数据；微型电磁感应加热密封箱由电磁感应线圈电源、电磁感应线圈、电磁感应受热器、屏蔽罩、密封端盖及密封箱升降机构组成；测量仪采用电磁感应加热方式，加热迅速，温度易于保持；测量仪仅仅加热塑料片材附近区域；测量仪可采用变温模式测量塑料片材在恒定拉力下随温度变化的应变性质；测量仪亦可测量恒定温度下塑料片材的应力应变性质。微型电磁感应加热密封箱的加热区域为由电磁感应受热器内部空间，包围塑料片材。微型电磁感应加热密封箱连接至升降机构，可上下移动，分别处于测量工位和待测工位。拉应力测量系统中的拉力计连接至拉力计驱动装置，可以根据测量方式不同，根据不同温度变化趋势，采用恒定拉伸速度和恒定拉力两种工作方式。在测量过程中，塑料片材所处密封区域温度、塑料片材所受拉力以及塑料片材伸长量数据都实时传输到数据采集及控制系统实时显示和供后期数据处理。本测量仪工作时，电磁感应线圈通电，电磁感应受热器表面产生感应电流，其温度升高。电磁感应线圈加热迅速且密封区域小，可保证密封区域加热迅速，保温容易、耗能小， 能按照特定升温曲线进行升温。能测量恒拉力条件下，塑料片材随温度变化的伸长特性，即应变与温度的关系。

图1电磁感应加热式塑料片材热收缩应力测量仪结构简图图2电磁感应加热式塑料片材热收缩应力测定仪结构图图3电磁感应加热式塑料片材热收缩应力测定仪待测状态图4恒定温度下的塑料片材应力应变测量框图图5恒定拉力下的塑料片材应力应变测量框图图中1-机架；2-微型电磁感应加热密封箱；3-拉应力测量系统；4-数据采集及控制系统；10-螺杆立柱；11-位置调节器；12-调节螺母；13-电磁感应线圈；14-电磁感应受热器；15-屏蔽罩；16-上端盖；17-上拉杆密封圈；18-下端盖；19-下拉杆密封圈；20-电磁感应线圈电源；30-拉力计；31-拉力计显示屏；32-温度传感器；33-上拉杆；34-上拉杆夹头；35-塑料片材；36-下拉杆夹头；37-下拉杆；38-连接板；39-伺服电机；40-滚珠丝杠导轨；51-计算机；52-数据控制线；53-数据采集及控制器；54-电缆。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明做进一步详细地描述，但本发明的实施方式不限于此。图2为一种电磁感应加热式塑料片材热收缩应力测量仪结构，由机架、微型电磁感应加热密封箱、拉应力测量系统及、数据采集及控制系统组成。微型电磁感应加热密封箱2包括电磁感应线圈13、电磁感应受热器14、屏蔽罩 15、上端盖16、上拉杆密封圈17、下端盖18、下拉杆密封圈19、电磁感应线圈电源20。微型电磁感应加热密封箱连接在位置调节器11上，通过调节螺母12使其沿、螺杆立柱10上下移动，并通过螺杆立柱10连接在机架1上。微型电磁感应加热密封箱在实验时可升高到工作工位，实验前后可下降到待工工位，如图3所示。微型电磁感应加热密封箱中由外至内依次为屏蔽罩15、电磁感应线圈13、电磁感应受热器14。屏蔽罩15保证电磁感应线圈13工作时电磁波不会影响数据采集和控制。电磁感应受热器14则接收电磁感应线圈13产生的电磁波，产生热量，使得微型电磁感应加热密封箱内部温度升高。拉应力测量系统3包括拉力计30、拉力计显示屏31、温度传感器32、上拉杆33、 上拉杆夹头34、塑料片材35、下拉杆夹头36、下拉杆37、连接板38、伺服电机39、滚珠丝杠导轨40，其通过滚珠丝杆导轨连接40在机架1上。上拉杆密封圈17和上拉杆33之间无相对摩擦，保证拉力测量准确。数据采集及控制系统4包括计算机51、数据控制线52、数据采集及控制器53、电缆54。微型电磁感应加热密封箱的加热区域为由电磁感应受热器14、上端盖16、下端盖 18围成空间，包围塑料片材35。微型电磁感应加热密封箱中上拉杆密封圈17和上拉杆33、下拉杆密封圈19和下拉杆37之间密封，使得热量被密封在加热空间内部。微型电磁感应加热密封箱采用电磁感应加热方式，电磁感应线圈13通电后，在电磁感应受热器14表面产生感应电流，实现密封空间内温度快速上升到实验温度。[0027]电磁感应加热式塑料片材热收缩应力测定仪可进行恒温度和恒拉力两种实验条件下塑料片材的应力应变测量。恒温度下塑料片材的工作流程如图4，详述如下1.将塑料片材35安装在上拉杆夹头34和下拉杆夹头36之间，2.通过调节螺母12通过螺杆立柱10将微型电磁感应加热密封箱移动到测量工位，微型电磁感应加热密封箱中上拉杆密封圈17和上拉杆33、下拉杆密封圈19和下拉杆 37配合良好，保证在工作时由热量被密封在微型电磁感应加热密封箱内部。3.在计算机51根据程序设定加热目标温度、温度波动范围、保温时间、拉力计30 起始工作时间、拉力测定终止条件以及被测量的塑料片材35材质及尺寸参数。当微型电磁感应加热密封箱超出了温度波动范围，电磁感应线圈13将通电加热，以保持微型电磁感应加热密封箱中温度为目标温度附近。4.在计算机51中点击开始，执行测量程序。程序进入数据采集及控制器53，控制电磁感应线圈电源20给电磁感应线圈13供电，开始微型电磁感应加热密封箱快速开始升温到设定温度，并由设定的温度波动范围保持保持微型电磁感应加热密封箱在目标温度附近。5.当微型电磁感应加热密封箱中温度达到指定温度时，程序控制、拉应力测量系统开始工作，伺服电机39开始转动，驱动滚珠丝杠导轨40，通过连接板38带动拉力计30拉动塑料片材35，拉力计显示屏31显示拉力数值，同时传输到数据采集及控制器53并在计算机51中实时记录测量数值。伺服电机39的转动角度数据与拉力计30上升位移成线性关系，拉力计的上升位移即为塑料片材的伸长。伺服电机39的转动角数值，与拉力计30测量数据同时传输到计算机51，实时显示测量过程中位移和拉力之间的关系。6.当塑料片材35的可承受的拉力下降到拉力测定终止条件设定的数值时，塑料片材35的拉伸实验终止。可通过调节螺母12将微型电磁感应加热密封箱移动到初始工位， 拆下塑料片材35。7.在计算机51分析测量数值，包括测试条件、测试塑料片材35参数、最大拉力、最大拉应力、拉力-伸长曲线、拉应力-应变曲线等，亦可取出到可移动存储设备中。恒拉力下塑料片材的工作流程见图5，详述如下1.将塑料片材35安装在上拉杆夹头34和下拉杆夹头36之间，2.通过调节螺母12通过螺杆立柱10将微型电磁感应加热密封箱移动到测量工位，微型电磁感应加热密封箱中上拉杆密封圈17和上拉杆33、下拉杆密封圈19和下拉杆 37配合良好，保证在工作时由热量被密封在微型电磁感应加热密封箱内部。3.在计算机51根据程序设定拉力计30恒拉力数值、实验终止的最大温度、实验温度上升速度、拉力测定终止条件以及被测量的塑料片材35材质及尺寸参数。实验温度上升速度经过计算得到微型电磁感应加热密封箱中电磁感应线圈13将通电电流大小。4.在计算机51中点击开始，执行测量程序。程序进入数据采集及控制器53，控制伺服电机39进入工作状态，其可正转或反转调整拉力计30拉动塑料片材35处于设定的恒拉力。当获得恒定拉力后，电磁感应线圈电源20按照计算的电流给电磁感应线圈13供电， 微型电磁感应加热密封箱按照设定的温升速度开始升温。同时温度传感器32将测得的温度传输到数据采集及控制器53。[0041]5.随着温度升高，塑料片材35内应力下降，伺服电机39同步调整拉力计30保持塑料片材35处于设定的恒拉力。6.当温度传感器32将测得的温度达到设定的温度最高值时,实验结束。这样获得在恒定拉力作用下，塑料片材35的随着伸长与温度的关系，即在恒定的应力作用下，塑料片材35应变与温度之间的关系。
权利要求1.电磁感应加热式塑料片材热收缩应力应变测量仪由机架、微型电磁感应加热密封箱、拉应力测量系统及数据采集及控制系统组成；数据采集及控制系统由计算机、数据采集及控制器、数据控制线组成；拉应力测量系统由拉力计、温度传感器、塑料片材及其夹持装置，拉力计驱动装置组成；数据采集及控制系统控制微型电磁感应加热密封箱、拉应力测量系统，并采集其反馈数据；其特征在于微型电磁感应加热密封箱由电磁感应线圈电源、电磁感应线圈、电磁感应受热器、屏蔽罩、密封端盖及密封箱升降机构组成；所述测量仪采用电磁感应加热方式，加热迅速，温度易于保持；所述测量仪仅仅加热塑料片材附近区域；所述测量仪可采用变温模式测量塑料片材在恒定拉力下随温度变化的应变性质；所述测量仪亦可测量恒定温度下塑料片材的应力应变性质。
2.根据权利要求1所述的电磁感应加热式塑料片材热收缩应力应变测量仪，其特征在于所述微型电磁感应加热密封箱的加热区域为由电磁感应受热器内部空间，包围塑料片材。
3.根据权利要求1所述的电磁感应加热式塑料片材热收缩应力应变测量仪，其特征在于所述微型电磁感应加热密封箱连接至升降机构，可上下移动，分别处于测量工位和待测工位。
专利摘要电磁感应加热式塑料片材热收缩应力应变测量仪由机架1、微型电磁感应加热密封箱2、拉应力测量系统3及数据采集及控制系统4组成。塑料片材35安装在拉应力测量系统3中；微型电磁感应加热密封箱2上升后与拉应力测量系统3夹持装置构成密封区域；电磁感应加热密封箱2采用电磁感应方法提高和控制密封区域内部温度，可实现恒定温度或按设定温度曲线升温；拉应力测量系统3控制塑料片材35的拉伸力或拉伸速度；数据采集及控制系统4控制微型电磁感应加热密封箱2、拉应力测量系统3工作，并采集反馈数据。该测量仪可测量恒温下塑料片材的应力应变性质以及恒拉力下塑料片材在随温度变化的应变性质。
文档编号G01N1/44GK201945504SQ201020250889
公开日2011年8月24日 申请日期2010年7月8日 优先权日2010年7月8日
发明者俞国芳, 姜才兴, 杜勤磊 申请人:宁波东升包装材料有限公司