热加工测试与控制实验指导书.doc

热加工测试与控制实 验 指 导 书材 料 实 验 室 编 写适用专业: 金属材料工程 焊接技术与工程材料成型与控制江苏科技大学材料科学与工程学院2005年 3 月教学实验须知一、作好实验前的准备工作1、必须仔细预习当天的实验，明确本实验的目的，使用仪器，实验方法，并列出实验步骤。2、复习有关讲课内容，明确本实验的基本原理及所使用仪器的工作原理。3、明确本实验所需要记录的数据及数据处理方法。预先记录必要的计算所需要的公式，列好记录表格。二、认真做好实验1、认真听好教师对本实验内容讲解。2、对照实验指导书及实验设备，熟悉各种仪器的使用方法。3、实验时严肃认真，爱护设备，非本实验使用设备仪器切勿乱动。4、对带电的实验装置，仪器，在接好线后，必须经教师检查，方可通电使用。5、要的严谨的工作作风，认真致细地按照实验步骤和要求进行并仔细观察实验现象，作好数据记录，进行分析。6、实验过程中，有不清楚之外，及时请教，切勿擅自乱动。7、实验记录包括实验中的所需实验数据，仪器信号，精度，量程，实验时的环境温度等，实验完毕，实验记录请教师批阅，若不合格重做。三、实验报告要求：1、实验名称、班级、姓名、实验日期、同组者姓名。2、实验目的3、简述实验原理、方法步骤。4、实验所用的仪器、型号、精度、量程。5、实验数据及数据处理方法，计算实验误差，作出实验曲线。6、对实验中观察到的现象分析讨论。实验1：热加工控温设备原理与检测方法综合实验实验学时：6实验类型：（验证、综合、设计）实验要求：（必修、选修）一、实验目的1、掌握工业热电偶校验方法，确定被校热电偶的基本误差，掌握动圈毫伏表的检定方法。2、掌握直流电位差计的正确使用。3、观察XOT101型动圈毫伏表的结构4、了解动圈毫伏表的断偶保护原理作用及动圈毫伏表的正确使用二、实验内容热加工过程中对于加热参数的确定是极其重要的，而作为控温系统中的热电偶和控温仪表是影响热加工加热温度重要因素。为了保证测温准确，凡是新使用的或是修理后复用的热电偶都应进行校验。对于控温度仪表也要定期的进行检定。三、实验原理、方法和手段(一)热电偶的校验热电偶的校验是要确定热电偶的电势与温度的对应关系，校验方法很多，本实验采用“比较法”，即用被校验热电偶与标准热遇偶同时去测量某一测温对象的温度，然后比较二者的示值，以确定被测热电偶的基本误差。比较法检定热电偶的基本要求是：必须造成一个均匀的温度场，以使被校的与标准热电偶能处于同一温度：必须有足够大的温度场，以使沿热端的导热损失可以忽略。目前，常用的能造成足够大的温度场，以便沿热端的导致损失可以忽略。目前，常用的能造成足够大的均匀温度场的装置有：液体槽和电阻炉，本实验采用的电阻炉。(二)XOT101型动圈毫伏表的检定1、XOT101型动圈毫伏表的结构、动圈测量部分：包括磁电系表头，外阻，指示针，零位调节器、控制部分：断偶保护线路板，电源变压器，调节线路板，振荡线圈，定温调节针，灵敏继电器2、动圈毫伏表的检定方法：图2X配用热电偶动圈毫伏表检定原理线路图XOT101刻度条件：1、 K分度（原）、用UJ33直流电位差计作为毫伏发生器信号源，模拟热电偶加热或冷却时热电势mv值的变化，用UJ33a来校验动圈毫伏表，指示刻度实际值。3、断偶保护电路的原理及作用：热电偶烧断后保护电路可使指针向最大量程偏转，切断电炉加热电源。 (三)、实验设备及装置图1热电偶校验装置1、控温仪表 2、电炉 3、标准热电偶 4被测热电偶 5、测量热电偶 6、支架 7、冷端水银温度计 8、冷端烧杯 9、转换开关 10、铜导线11、直流电位差计 12、金属块图2 动圈式毫伏表位式控温原理电路图图3 动圈式毫伏表检定原理线路图四、实验组织运行要求本实验为综合实验且以学生操作为主，实验时数较多，实验采用以学生自主训练为主的开放模式组织教学。五、实验条件1、控温仪表 2、电炉 3、标准热电偶 4被测热电偶 5、测量热电偶 6、支架 7、冷端水银温度计 8、冷端烧杯 9、转换开关 10、铜导线11、直流电位差计 12、金属块 13、被测仪表 14、实验工作台及接线板和相关工具。六、实验步骤(一)热电偶的校验1、按图11装置接线，热电偶放入炉中，炉口用石棉绳堵严。热电偶插入炉中的深度不小于150mm。热电偶冷端置于冰水槽中，以保持0。直流电位差计处于工作状态。2、炉子通电加热，为了节省时间和减少校验工作量，根据国家规定，各种热电偶只需校验几个温度点就可以了，如表1，实际装置校验时，要求控制校验点的温度在表中所列数值的10范围内。表1分度号热电偶名称校验点 LB3铂铑铂60080010001200EU2镍铬镍硅（铝）4006008001000EA2镍铬考铜100300400600在600附近保持恒温，测量各热电偶的热电势值。测量顺序为：标准偶被检偶被检偶标准偶当标准热电偶二个连续数2，测量数据有效。将冷端温度及测量结果填入表13中，被测各点重复上述实验。3、计算被热电偶的误差（或修正值）根据被测热电偶在定点的读数与标准热电偶在相应条件下的读数差值计算被校热电偶在给定点误差（或修正值）举例：现以一支三级标准的铂铑铂铑电偶校定一支工业用镍铬镍硅热电偶，设该校验点为1000，此时测得有关数据为：镍铬镍硅热电偶的热电势平均值为41.43mv；标准热电偶的热电势平均值为9558mv；根据标准热电偶的校验证书，指出在1000时，修正值为-0023mv,即此时的实验值为9558-0.023=9535mv,查表得998。此温度即为标准电偶与被测热电偶端的真实温度，又根据镍铬镍硅热电偶平均值查表得1004。故此被校热电偶在1000时的误差为1004-998=+6，即修正值为-6。如果在校验时，热电偶冷端为室温水或大气，必须把冷端温度各自对应的毫伏值加入到各自的平均值中，再查分度表得各自测得的温度值。工业热电偶的允许误差范围列入表2中，以过校验，若误差超出允许误差范围，则热电偶不能使用。表2 工业热电偶的允许误差范围热电偶材料允许误差范围温度误差温度误差铂铑1O铂06002.4600被测温度的0.4%镍铬镍硅04004400被测温度的0.75%镍铬考铜03004300被测温度的1%4、实验记录及数据处理，请列入表3中；表3 各温度点读数校验点 标准热电偶电位差计读数mv12平均值修正值（根据说明书）本次使用的为二级标准热电偶，修正值不考虑标准温度值被校热电偶电位差计读数mv12平均值被校准的温度值修正值(二)XOT101型动圈毫伏表的检定1、观察：1、表盘各符号含意、各接线端用途2、观察仪表结构：测量指示部分，调节部分，电源部分。3、观察控制部分的动作：将定什针调到某刻度上，仪表通电，用UJ37电位表计增加输入信号值，使指针缓慢接近定值针，观察铝旗与检测线圈间相对位置的变化和继电器，指示灯动作情况，以了解仪表控制过程。2、检定、测量指示部分、调试机械零点：转动调零器一圈观察指针移动的范围，为刻度偏左2到偏右2范围，可调节。、示值基本误差的检定：指示值误差不超过电量程的1%。a、本实验检定点：300、500、700b、首先检定满刻度值，先用UJ33a做毫伏发生器（在检定前先将定值针调到终端以外），均匀增加输入信号值，使指示针平稳缓慢上升直到被检分度线中心，此时用UJ33a直流电位差计测得值为该点正向读数E正，继续增加输入信号值，使指针超越分度线23然后缓慢减少，使指针回到被检分度线，此时用UJ33a测得读数E反。、仪表不灵敏区（变差）检定：不灵敏度小于全量程的0.5%不灵敏区（变差）的检定同指示值检定是同时进行的。、仪表阻尼时间的检定：阻尼时间超过7秒（全行程时间）用秒表，测定自零点突然加上相当于中间刻度的mv值，被测信号的瞬时起至指示针距最后稳定位置，不超过标号1%范围，停止的时间称仪表阻尼时间，测三次求平均值。控制部分、仪表控制点误差（给定误差）：不超过1毫米（1%）当仪表工作在控制点的测量针和给定针不重合，其差值所占全刻度的百分数，称为控制点误差（也称给定误差或触点动误差）。检定方法：本实验检定点300、700。、将给定针调至被检定点分度线中心，输入信号，使指示针缓慢平稳地接近给定针，当继电器动作时（红灯亮时），用UJ33a测得接点动作正向值。、缓慢地减少输入信号值，当继电器动作复原时（绿灯亮）用UJ33a测得接点动作反向值。、检定结果及数据处理：、将实验数据填入记录表（4）、数据处理：a、 仪表正向指示基本误差 仪表反向指示基本误差 式中E被检定点温度所对应的热电势值UJ33a测得仪表刻度，温度所对应的电势值。b、允许基本误差：c、指示值修正值：修正值符号和误差相反d、控制误差： 表4 数据记录表（指示） （其中外接电阻为15）项目数据检定点标准刻度指示误差测定E实