CN112548959A - 一种双轴控温转台及其控温系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双轴控温转台，包括基座，基座上方设有转台，转台的上方通过转轴安装有恒温箱，转台内设有电动机；转台外侧安装有控制器；恒温箱的侧壁和底板均为互相连通的中空结构，恒温箱的左、右内壁上架设有轴杆，轴杆为中空管状结构，轴杆的内腔和所述恒温箱侧壁的内腔相连通，轴杆上安装有操作台，恒温箱侧壁的内腔插接有温度传感器；所述恒温箱的底板内腔内还设有加热管，恒温箱的侧壁还设有入水管和出水管。本发明对操作台的材质进行优化改进，使得操作台的纵向导热性能更好，减少了热量流失，温度调节速度快，恒温控温时间长，使用效果优化显著。
Description
技术领域
本发明属于测量设备与工装技术领域，尤其涉及一种双轴控温转台及其控温系统。
背景技术
温控转台是转台的一种，具有转台的全部功能，同时具有温度控制的功能，对普通转台的使用温度范围进行了扩展，给有温控要求的被试件提供实验平台。温控转台按轴的数量分为：单轴温控转台、双轴温控转台、三轴温控转台；温控转台按工作方式分为：电动温控转台、手动温控转台；温控转台按结构组成分为：全封闭式温控转台(装整个转台嵌套在温控箱中)、半封闭式温控转台(只将工作如面嵌套在温控箱中)。现有的转台，在进行控温时，不能及时根据环境的变化，进行改变，容易导致实验的数据不准确，从而影响实验的结果。同时，由于采用各向同性的材质制成的平台板，热量传导不集中，容易造成温度调节速度慢，热量扩散浪费较严重，恒温控温时间相对较短。
发明内容
为克服现有技术的上述问题，本发明提供了一种双轴控温转台，包括基座，所述基座上方设有转台，所述转台的上方通过转轴安装有恒温箱，所述转台内设有电动机，电动机连接有减速器的力矩输入端，所述减速器的力矩输出端连接所述转轴；所述转台外侧安装有控制器，所述控制器用于设置电动机的转速和控温值，所述电动机通过导线连接控制器实现电动机的自动化控制；所述恒温箱的顶部和前侧开放，其余四面封闭，恒温箱的侧壁和底板均为互相连通的中空结构，恒温箱的左、右内壁上架设有轴杆，所述轴杆为中空管状结构，轴杆的内腔和所述恒温箱侧壁的内腔相连通，轴杆上安装有操作台，所述恒温箱侧壁的内腔插接有温度传感器，所述温度传感器通过导线连通所述控制器，用于将实测温度数据传输给所述控制器；所述恒温箱的底板内腔内还设有加热管，所述加热管通过导线连接所述控制器，恒温箱的侧壁还设有入水管和出水管；所述操作台采用6063铝合金加工而成，所述操作台的加工方法为：
将铝合金片置于低温等离子氮化炉的阴极盘上，所述铝合金片和阴极盘通过陶瓷片隔开，铝合金片外罩有涂覆有铱氧化物的镁网，炉内氛围为氩气和氢气的混合气体，处理温度为400～450℃，处理时间为5～10h，处理完成后铝合金片随炉冷却至常温，再加热至250～300℃保温20～30h，空冷至常温，若干铝合金片叠加压实用电阻焊贴合成块状，再通过机械加工成所述操作台。
进一步地，所述恒温箱的左、右内壁还设有夹具，所述夹具包括壳体、电控伸缩杆和橡胶垫片，所述壳体固定在恒温箱的侧壁上，壳体内安装有所述电控伸缩杆，所述电控伸缩杆通过导线连接所述控制器，由所述控制器控制电控伸缩杆的伸长或缩短，电控伸缩杆的末端安装有橡胶垫片；所述壳体的壁板也为中空结构，壳体壁板的内腔和所述恒温箱的侧壁内腔连通。
进一步地，所述操作台的加工方法具体包含如下步骤：
(1) 配置氯铱酸的水溶液，将镁网浸泡稀盐酸溶液中刻蚀1～2min，然后取出，用去离子水洗涤3～4次，烘干；烘干后的滤网浸泡在所述氯铱酸的水溶液中，然后取出，烘干，烘干后再次浸泡再次浸泡在所述氯铱酸的水溶液中，随后取出，烘干；重复浸泡氯铱酸的水溶液、烘干步骤共10次，然后置于400～420℃煅烧1～2h，获得涂覆有铱氧化物的镁网；
(2) 将所述铝合金片置于低温等离子氮化炉的阴极盘上，所述铝合金片和阴极盘通过陶瓷片隔开，陶瓷片的厚度为3～5mm，用所述涂覆有铱氧化物的镁网罩住所述铝合金片，镁网与阴极盘直接接触；然后关闭氮化炉，将炉内抽真空至40Pa以下，再充入氢气至150～200Pa，设定电压700～750V，调节占空比开始起辉但不发生弧光放电，开始升温；当温度升至100℃以上时，充入氩气至230～250Pa，调节占空比至恰好不发生打弧，等温度升至200℃以上后，调节氢气和氩气通量比氢气：氩气=100:1，并维持炉内压强为400～420Pa，调节占空比升温至400～450℃，恒温处理5～10h，然后关闭氮化炉的控制面板，关闭氢气瓶阀和氩气瓶阀停止供气，铝合金片随炉冷却至室温，再平衡炉内外气压，将铝合金片取出；
(3) 所述步骤(2)处理后的铝合金片加热至250～300℃保温20～30h，然后空冷至常温；
(4) 所述步骤(3)处理后的铝合金片叠加压实用电阻焊贴合成块状，再通过机械加工成所述操作台。
进一步地，所述氯铱酸的水溶液中溶质的质量百分含量为5%～8%；所述稀盐酸溶液中溶质的质量百分含量为5%，其余为水。
因此，通过上述技术方案可知，本发明的有益效果在于：本发明对操作台的材质进行优化改进，使得操作台的纵向导热性能更好，减少了热量流失，温度调节速度快，恒温控温时间长，使用效果优化显著。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为各实施例方法所制备的操作台纵向热导率对比图。
具体实施方式
下面结合实施例进行详细的说明：
一种双轴控温转台，包括基座1，所述基座1上方设有转台2，所述转台2的上方通过转轴3安装有恒温箱5，所述转台2内设有电动机，电动机连接有减速器的力矩输入端，所述减速器的力矩输出端连接所述转轴3，由电动机带动转轴3转动。所述转台2外侧安装有控制器4，所述控制器4用于设置电动机的转速和控温值，控制器4内集成有PLC控制电路，所述电动机通过导线连接控制器4实现电动机的自动化控制，按照设定值控制恒温箱5转动，或按照设定值控制恒温箱5转动一定的角度。所述恒温箱5的顶部和前侧开放，方便试样的安装、操作或观察，其余四面封闭，起到一定的恒温保温作用。恒温箱5的侧壁和底板均为互相连通的中空结构，恒温箱5的左、右内壁上架设有轴杆6，所述轴杆6为中空管状结构，轴杆6的内腔和所述恒温箱5侧壁的内腔相连通，轴杆6上安装有操作台7，试样放置在操作台7上。所述恒温箱5侧壁的内腔插接有温度传感器，所述温度传感器通过导线连通所述控制器4，用于将实测温度数据传输给所述控制器，进而控制温度调控。所述恒温箱5的底板内腔内还设有加热管8，所述加热管8通过导线连接所述控制器4，当温度传感器测量的温度值大于设定值时，加热管8停止加热，当温度传感器测量的温度值小于设定值时，加热管8开始加热。恒温箱的侧壁还设有入水管9和出水管10，用于向恒温箱5侧壁的内腔注入水。所述恒温箱的左、右内壁还设有夹具，用于固定夹持大件试样。所述夹具包括壳体11、电控伸缩杆12和橡胶垫片13，所述壳体11固定在恒温箱5的侧壁上，壳体内安装有所述电控伸缩杆12，所述电控伸缩杆通过导线连接所述控制器4，由所述控制器控制电控伸缩杆的伸长或缩短，电控伸缩杆的末端安装有橡胶垫片13。所述壳体的壁板也为中空结构，壳体壁板的内腔和所述恒温箱的侧壁内腔连通。向恒温箱5侧壁的内腔注入水后，恒温箱5侧壁和底板的内腔、壳体11壁内腔和轴杆6的内腔均充满水，对水进行加热后，整个恒温箱5侧壁、壳体11和轴杆6均保持恒温，轴杆6将热量通过操作台7传导至操作台7表面，维持操作台表面一定的恒温。因此，操作台的选材至关重要，最好是要求一定强度的基础上，具有良好的纵向热导率，防止热量大量地延水平方向传导散失，且良好的纵向热导率能够使得操作台7表面升温更快，预热时间更短。本发明所述操作台采用6063铝合金加工而成，所述操作台的加工方法设计以下实施例：
实施例1
所述操作台的加工方法一，包含如下步骤：
(1) 配置氯铱酸的水溶液，所述氯铱酸的水溶液中溶质的质量百分含量为5%，配置稀盐酸溶液，所述稀盐酸溶液中溶质的质量百分含量为5%，其余为水；将镁网浸泡稀盐酸溶液中刻蚀1min，然后取出，用去离子水洗涤3次，烘干；烘干后的滤网浸泡在所述氯铱酸的水溶液中，然后取出，烘干，烘干后再次浸泡再次浸泡在所述氯铱酸的水溶液中，随后取出，烘干；重复浸泡氯铱酸的水溶液、烘干步骤共10次，然后置于400℃煅烧2h，获得涂覆有铱氧化物的镁网；
(2) 将所述铝合金片(3mm厚)置于低温等离子氮化炉的阴极盘上，所述铝合金片和阴极盘通过陶瓷片隔开，陶瓷片的厚度为3mm，用所述涂覆有铱氧化物的镁网罩住所述铝合金片，镁网与阴极盘直接接触；然后关闭氮化炉，将炉内抽真空至37Pa，再充入氢气至150Pa，设定电压700V，调节占空比开始起辉但不发生弧光放电，开始升温；当温度升至108℃时，充入氩气至238Pa，调节占空比至恰好不发生打弧，等温度升至206℃后，调节氢气和氩气通量比氢气：氩气=100:1，并维持炉内压强为400Pa，调节占空比升温至400℃，恒温处理10h，然后关闭氮化炉的控制面板，关闭氢气瓶阀和氩气瓶阀停止供气，铝合金片随炉冷却至室温，再平衡炉内外气压，将铝合金片取出；
(3) 所述步骤(2)处理后的铝合金片加热至260±5℃保温20h，然后空冷至常温；
(4) 所述步骤(3)处理后的铝合金片叠加压实用电阻焊贴合成块状，再通过机械加工成所述操作台。
实施例2
所述操作台的加工方法二，包含如下步骤：
(1) 配置氯铱酸的水溶液，所述氯铱酸的水溶液中溶质的质量百分含量为6%，配置稀盐酸溶液，所述稀盐酸溶液中溶质的质量百分含量为5%，其余为水；将镁网浸泡稀盐酸溶液中刻蚀1min，然后取出，用去离子水洗涤3次，烘干；烘干后的滤网浸泡在所述氯铱酸的水溶液中，然后取出，烘干，烘干后再次浸泡再次浸泡在所述氯铱酸的水溶液中，随后取出，烘干；重复浸泡氯铱酸的水溶液、烘干步骤共10次，然后置于400℃煅烧2h，获得涂覆有铱氧化物的镁网；
(2) 将所述铝合金片(3mm厚)置于低温等离子氮化炉的阴极盘上，所述铝合金片和阴极盘通过陶瓷片隔开，陶瓷片的厚度为3mm，用所述涂覆有铱氧化物的镁网罩住所述铝合金片，镁网与阴极盘直接接触；然后关闭氮化炉，将炉内抽真空至29Pa，再充入氢气至152Pa，设定电压700V，调节占空比开始起辉但不发生弧光放电，开始升温；当温度升至104℃时，充入氩气至243Pa，调节占空比至恰好不发生打弧，等温度升至202℃后，调节氢气和氩气通量比氢气：氩气=100:1，并维持炉内压强为400Pa，调节占空比升温至420℃，恒温处理7h，然后关闭氮化炉的控制面板，关闭氢气瓶阀和氩气瓶阀停止供气，铝合金片随炉冷却至室温，再平衡炉内外气压，将铝合金片取出；
(3) 所述步骤(2)处理后的铝合金片加热至260±5℃保温20h，然后空冷至常温；
(4) 所述步骤(3)处理后的铝合金片叠加压实用电阻焊贴合成块状，再通过机械加工成所述操作台。
实施例3
所述操作台的加工方法三，包含如下步骤：
(1) 配置氯铱酸的水溶液，所述氯铱酸的水溶液中溶质的质量百分含量为7%，配置稀盐酸溶液，所述稀盐酸溶液中溶质的质量百分含量为5%，其余为水；将镁网浸泡稀盐酸溶液中刻蚀1min，然后取出，用去离子水洗涤3次，烘干；烘干后的滤网浸泡在所述氯铱酸的水溶液中，然后取出，烘干，烘干后再次浸泡再次浸泡在所述氯铱酸的水溶液中，随后取出，烘干；重复浸泡氯铱酸的水溶液、烘干步骤共10次，然后置于420℃煅烧1h，获得涂覆有铱氧化物的镁网；
(2) 将所述铝合金片(3mm厚)置于低温等离子氮化炉的阴极盘上，所述铝合金片和阴极盘通过陶瓷片隔开，陶瓷片的厚度为3mm，用所述涂覆有铱氧化物的镁网罩住所述铝合金片，镁网与阴极盘直接接触；然后关闭氮化炉，将炉内抽真空至32Pa，再充入氢气至184Pa，设定电压700V，调节占空比开始起辉但不发生弧光放电，开始升温；当温度升至112℃时，充入氩气至239Pa，调节占空比至恰好不发生打弧，等温度升至205℃后，调节氢气和氩气通量比氢气：氩气=100:1，并维持炉内压强为420Pa，调节占空比升温至440℃，恒温处理6h，然后关闭氮化炉的控制面板，关闭氢气瓶阀和氩气瓶阀停止供气，铝合金片随炉冷却至室温，再平衡炉内外气压，将铝合金片取出；
(3) 所述步骤(2)处理后的铝合金片加热至260±5℃保温20h，然后空冷至常温；
(4) 所述步骤(3)处理后的铝合金片叠加压实用电阻焊贴合成块状，再通过机械加工成所述操作台。
实施例4
所述操作台的加工方法四，包含如下步骤：
(1) 配置氯铱酸的水溶液，所述氯铱酸的水溶液中溶质的质量百分含量为8%，配置稀盐酸溶液，所述稀盐酸溶液中溶质的质量百分含量为5%，其余为水；将镁网浸泡稀盐酸溶液中刻蚀1min，然后取出，用去离子水洗涤3次，烘干；烘干后的滤网浸泡在所述氯铱酸的水溶液中，然后取出，烘干，烘干后再次浸泡再次浸泡在所述氯铱酸的水溶液中，随后取出，烘干；重复浸泡氯铱酸的水溶液、烘干步骤共10次，然后置于420℃煅烧1h，获得涂覆有铱氧化物的镁网；
(2) 将所述铝合金片(3mm厚)置于低温等离子氮化炉的阴极盘上，所述铝合金片和阴极盘通过陶瓷片隔开，陶瓷片的厚度为3mm，用所述涂覆有铱氧化物的镁网罩住所述铝合金片，镁网与阴极盘直接接触；然后关闭氮化炉，将炉内抽真空至37Pa，再充入氢气至154Pa，设定电压700V，调节占空比开始起辉但不发生弧光放电，开始升温；当温度升至118℃时，充入氩气至244Pa，调节占空比至恰好不发生打弧，等温度升至211℃后，调节氢气和氩气通量比氢气：氩气=100:1，并维持炉内压强为420Pa，调节占空比升温至450℃，恒温处理5h，然后关闭氮化炉的控制面板，关闭氢气瓶阀和氩气瓶阀停止供气，铝合金片随炉冷却至室温，再平衡炉内外气压，将铝合金片取出；
(3) 所述步骤(2)处理后的铝合金片加热至260±5℃保温20h，然后空冷至常温；
(4) 所述步骤(3)处理后的铝合金片叠加压实用电阻焊贴合成块状，再通过机械加工成所述操作台。
实施例5
所述操作台的加工方法五，包含如下步骤：
(1) 配置稀盐酸溶液，所述稀盐酸溶液中溶质的质量百分含量为5%，其余为水；将镁网浸泡稀盐酸溶液中刻蚀1min，然后取出，用去离子水洗涤3次，烘干，获得本实施例的镁网；
(2) 将所述铝合金片(3mm厚)置于低温等离子氮化炉的阴极盘上，所述铝合金片和阴极盘通过陶瓷片隔开，陶瓷片的厚度为3mm，用本实施例步骤(1)处理后的镁网罩住所述铝合金片，镁网与阴极盘直接接触；然后关闭氮化炉，将炉内抽真空至32Pa，再充入氢气至184Pa，设定电压700V，调节占空比开始起辉但不发生弧光放电，开始升温；当温度升至112℃时，充入氩气至239Pa，调节占空比至恰好不发生打弧，等温度升至205℃后，调节氢气和氩气通量比氢气：氩气=100:1，并维持炉内压强为420Pa，调节占空比升温至440℃，恒温处理6h，然后关闭氮化炉的控制面板，关闭氢气瓶阀和氩气瓶阀停止供气，铝合金片随炉冷却至室温，再平衡炉内外气压，将铝合金片取出；
(3) 所述步骤(2)处理后的铝合金片加热至260±5℃保温20h，然后空冷至常温；
(4) 所述步骤(3)处理后的铝合金片叠加压实用电阻焊贴合成块状，再通过机械加工成所述操作台。
实施例6
所述操作台的加工方法六，包含如下步骤：
(1) 将铝合金片(3mm厚)加热至260±5℃保温20h，然后空冷至常温；
(2) 所述步骤(1)处理后的铝合金片叠加压实用电阻焊贴合成块状，再通过机械加工成所述操作台。
实施例7
测定各实施例所述方法制备的操作台的纵向方向的常温热导率(平行于铝合金片的方向)，结果如图2所示。各实施例所用的6063铝合金为购买同一批次试样。由图2可知，本发明制备的操作台在纵向方向具有优良的热导性能，相比于未处理的铝合金片热导性能显著提高。
以上对本发明所提供的技术方案进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (4)
1.一种双轴控温转台，其特征在于，包括基座，所述基座上方设有转台，所述转台的上方通过转轴安装有恒温箱，所述转台内设有电动机，电动机连接有减速器的力矩输入端，所述减速器的力矩输出端连接所述转轴；所述转台外侧安装有控制器，所述控制器用于设置电动机的转速和控温值，所述电动机通过导线连接控制器实现电动机的自动化控制；所述恒温箱的顶部和前侧开放，其余四面封闭，恒温箱的侧壁和底板均为互相连通的中空结构，恒温箱的左、右内壁上架设有轴杆，所述轴杆为中空管状结构，轴杆的内腔和所述恒温箱侧壁的内腔相连通，轴杆上安装有操作台，所述恒温箱侧壁的内腔插接有温度传感器，所述温度传感器通过导线连通所述控制器，用于将实测温度数据传输给所述控制器；所述恒温箱的底板内腔内还设有加热管，所述加热管通过导线连接所述控制器，恒温箱的侧壁还设有入水管和出水管；所述操作台采用6063铝合金加工而成，所述操作台的加工方法为：
将铝合金片置于低温等离子氮化炉的阴极盘上，所述铝合金片和阴极盘通过陶瓷片隔开，铝合金片外罩有涂覆有铱氧化物的镁网，炉内氛围为氩气和氢气的混合气体，处理温度为400～450℃，处理时间为5～10h，处理完成后铝合金片随炉冷却至常温，再加热至250～300℃保温20～30h，空冷至常温，若干铝合金片叠加压实用电阻焊贴合成块状，再通过机械加工成所述操作台。
2.根据权利要求1所述的一种双轴控温转台，其特征在于，所述恒温箱的左、右内壁还设有夹具，所述夹具包括壳体、电控伸缩杆和橡胶垫片，所述壳体固定在恒温箱的侧壁上，壳体内安装有所述电控伸缩杆，所述电控伸缩杆通过导线连接所述控制器，由所述控制器控制电控伸缩杆的伸长或缩短，电控伸缩杆的末端安装有橡胶垫片；所述壳体的壁板也为中空结构，壳体壁板的内腔和所述恒温箱的侧壁内腔连通。
3.根据权利要求1或2所述的一种双轴控温转台，其特征在于，所述操作台的加工方法具体包含如下步骤：
(1) 配置氯铱酸的水溶液，将镁网浸泡稀盐酸溶液中刻蚀1～2min，然后取出，用去离子水洗涤3～4次，烘干；烘干后的滤网浸泡在所述氯铱酸的水溶液中，然后取出，烘干，烘干后再次浸泡再次浸泡在所述氯铱酸的水溶液中，随后取出，烘干；重复浸泡氯铱酸的水溶液、烘干步骤共10次，然后置于400～420℃煅烧1～2h，获得涂覆有铱氧化物的镁网；
(2) 将所述铝合金片置于低温等离子氮化炉的阴极盘上，所述铝合金片和阴极盘通过陶瓷片隔开，陶瓷片的厚度为3～5mm，用所述涂覆有铱氧化物的镁网罩住所述铝合金片，镁网与阴极盘直接接触；然后关闭氮化炉，将炉内抽真空至40Pa以下，再充入氢气至150～200Pa，设定电压700～750V，调节占空比开始起辉但不发生弧光放电，开始升温；当温度升至100℃以上时，充入氩气至230～250Pa，调节占空比至恰好不发生打弧，等温度升至200℃以上后，调节氢气和氩气通量比氢气：氩气=100:1，并维持炉内压强为400～420Pa，调节占空比升温至400～450℃，恒温处理5～10h，然后关闭氮化炉的控制面板，关闭氢气瓶阀和氩气瓶阀停止供气，铝合金片随炉冷却至室温，再平衡炉内外气压，将铝合金片取出；
(3) 所述步骤(2)处理后的铝合金片加热至250～300℃保温20～30h，然后空冷至常温；
(4) 所述步骤(3)处理后的铝合金片叠加压实用电阻焊贴合成块状，再通过机械加工成所述操作台。
4.根据权利要求3所述的一种双轴控温转台，其特征在于，所述氯铱酸的水溶液中溶质的质量百分含量为5%～8%；所述稀盐酸溶液中溶质的质量百分含量为5%，其余为水。
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