CN114350916B - 快速加热不起皱的金属板及其加热装置 - Google Patents

Abstract

公开一种快速加热不起皱的金属板及其加热装置，该加热装置能够可操纵地对0.01mm‑1mm厚度的金属板实现最高1500℃/s的升温速率加热，包括：底座、设在底座上的两个夹持电极机构。两个夹持电极机构之间设有用于放置金属板的夹持区域，所述金属板为矩形板，沿其长度方向的两端分别为夹持端；所述夹持端具有沿宽度方向平行排布的多个夹持齿；相邻两个夹持齿之间具有齿缝。夹持电极机构包括绝缘电木夹、设在绝缘电木夹的导电端的电极。绝缘电木夹远离导电端的另一端设有用于控制导电端夹紧释放的夹紧系统，两个夹持电极机构中的至少一个沿金属板的长度方向可移动。

Description

快速加热不起皱的金属板及其加热装置

技术领域

本公开涉及金属热处理技术领域，尤其涉及一种快速加热不起皱的金属板及其加热装置。

背景技术

目前，许多材料物料模拟设备如热力模拟实验机，为了达到金属快速加热的目的，通常采用直接电极导电加热的方式，利用加热变压器给试样提供一定电压，使大电流通过试验，利用试样自身电阻达到加热目的。

而超薄不锈钢板由于其超薄的特性导致其抗弯刚度远小于厚板，更容易发生压缩失稳，导致试样失效损坏(屈曲失稳、起皱)，难以满足模拟需求。具体如图1、图2中所示，在施加电流加热后金属板料沿板料长度方向弯曲(图1)，沿板料宽度方向起皱(图 2)。

发明内容

经过发明人的长时间研究发现，发生上述问题的原因在于板料温度升高产生热膨胀，但固定电极限制了板料的长度方向的热膨胀，造成板料内部产生热应力，当热应力值高于板料临界失稳应力值，板料便会发生沿板料长度方向弯曲现象。

进一步地，在板料导电加热中，高温板料会向冷电极传递热量，在靠近导电端的区域形成温度梯度。且板料的自由膨胀受固定导电端的约束，会在板料中产生热应力。对于金属板而言，其厚度远小于常规热成形金属板，抗弯刚度较低，更容易发生失稳。当板料的热应力大于其临界应力，便会在靠近导电端(夹持端)的区域(后文称：近导电端、近夹持端)出现沿板料宽度方向的起皱现象，经过后续分析判断端部起皱应为热屈曲问题。

金属板快速加热导致端部起皱问题的决定性因素是板料近夹持端热膨胀量以及板料的抗弯刚度。在金属板的导电加热中，加热温度和线膨胀系数是决定板料近夹持端热膨胀量的关键因素，板料的厚度、宽度是影响其抗弯刚度的关键因素。本实施例以0.1mm 厚度的SS316L金属板加热为例，基于加热温度为900℃、750℃、600℃、450℃、300℃和150℃的导电加热实验，分析了加热温度和板料宽度对其起皱现象的影响。

从图3、图4来看，加热温度对超薄不锈钢板导电加热的端部起皱现象有很大的影响。随着加热温度的降低，板料端部起皱程度逐渐降低，且加热温度不超过300℃时，宽度为20mm的超薄不锈钢板不会出现端部起皱现象。

本公开再选择宽度分别为75mm、40mm、20mm、10mm和5mm的超薄不锈钢板进行导电加热实验，5个板料长度均为90mm。加热温度选择900℃，加热时间为1s，实验结果如图5所示。从图5所示的结果来看，板料宽度对超薄不锈钢板导电加热的端部起皱现象有很大的影响。随着板料宽度的降低，其端部起皱程度越来越小，对均匀加热区域的影响也随之减小。当板料宽度减小至5mm时，超薄不锈钢板导电加热过程中不会出现端部起皱现象。

综上所述，加热温度和试样宽度对金属板导电加热中的端部起皱现象有极大影响。温度越高，试样越宽，板料越容易发生起皱，且起皱程度逐渐增大。

为解决上述试样在导电加热过程中长度方向弯曲和宽度方向起皱中的至少一个问题，本公开的一个目的是提供一种消除金属板导电加热变形的加热装置。

本公开还有一个目的提供一种金属板，以避免在导电加热时在板料宽度方向起皱。

为达到上述至少一个目的，本公开采用以下技术方案：

一种快速加热不起皱的金属板，其特征在于，所述金属板为矩形板，其厚度为0.01mm-1mm，所述金属板沿其长度方向的两端分别为夹持端；所述夹持端具有沿宽度方向平行排布的多个夹持齿；相邻两个夹持齿之间具有齿缝。

优选的，所述金属板为一体成型结构；每个夹持齿沿所述金属板的长度方向延伸的长度相等；所述齿缝的宽度在所述夹持齿的宽度的五分之一以下。

优选的，所述夹持齿宽度通过以下公式确定取值范围：

在绝热条件下，夹持齿的温升可由下式计算：

ΔT_t为夹持齿的温升；t_s为板料厚度；ΔT_w1为有效加热区的温升；w_齿为夹持齿宽度；α为材料线膨胀系数。

优选的，所述齿缝宽度通过以下公式确定取值范围：

其中，t_s为板料厚度；t为加热时间；T₀为加热前板料的温度；m.p.为材料熔点；α为材料线膨胀系数；ΔT_齿为夹持齿的温度变化量；w_缝为齿缝宽度；w₁为金属板宽度。

一种用于对如上任意一项实施方式所述金属板加热的加热装置，所述加热装置包括：底座；设在底座上的第一夹持电极机构和第二夹持电极机构；所述第一夹持电极机构和第二夹持电极机构之间设有用于放置金属板的夹持区域。

优选的，所述第一夹持电极机构和所述第二夹持电极机构中的至少一个沿金属板的长度方向可移动地设置。

优选的，所述加热装置能够可操纵地对0.01mm-1mm，尤其为0.03mm-0.15mm厚度的金属板实现最高1500℃/s的升温速率加热；所述夹持电极机构包括绝缘电木夹、设在所述绝缘电木夹的导电端的电极；所述绝缘电木夹远离所述导电端的另一端设有用于控制所述导电端夹紧释放的夹紧系统；所述电极包括上下相对的两个电极块，其中一个电极块朝向另一电极块的表面设有橡胶垫，所述夹持端被夹持在所述橡胶垫和所述电极块的表面之间。

优选的，所述第二夹持电极机构固定设置在底座上，所述第一夹持电极机构沿金属板的长度方向可移动地设置在底座上在夹持金属板的初始位置被施加有远离所述第二夹持电极机构移动方向的作用力。

优选的，所述底座固定设有沿金属板的长度方向延伸的导轨；所述第一夹持电极机构可滑动地设在所述导轨上；所述底座上还设有连接所述第一夹持电极机构的弹性件；所述弹性件向所述第一夹持电极机构施加向远离所述金属板方向运动的作用力；所述弹性件能在所述第一夹持电极机构夹持所述金属板时向所述第一夹持电极机构施加大于或等于所述第一夹持电极机构与所述导轨之间摩擦力的作用力。

优选的，所述弹性件为在所述第一夹持电极机构夹持所述金属板时处于拉伸状态的至少一个拉簧；所述弹性件通过可拆装地增减拉簧的数量和/或更换不同弹性模量的拉簧以调节向所述第一夹持电极机构的作用力；所述第一夹持电极机构的底部设有滑块；所述滑块行走设置在沿金属板的长度方向延伸的导轨的轨道槽中。

优选的，所述绝缘电木夹包括下夹体和上夹体；所述上夹体通过枢转轴可转动地安装于下夹体上，所述下夹体的导电端固定有下电极板；所述上夹体的导电端设有安装槽，所述安装槽中固定安装有位于下电极板上方的T型上电极板；所述下夹体远离导电端的一端设有凸起台；所述夹紧系统包括可转动地安装与所述上夹体远离导电端的一端的偏心轮，所述偏心轮可转动地贴合在凸起台上并固设有施力杆；

所述导轨设在导轨支撑板上；所述导轨支撑板包括支撑板体、以及位于支撑板体一端的承载凸起端；多个拉簧可分别独立拆卸地平行连接在所述承载凸起端和下夹体之间；所述下夹体可平移地支撑于支撑板体上。

本公开实施例的加热装置通过两个夹持电极机构将作为试样的金属板夹持，并且两个夹持电极机构中的至少一个沿金属板的长度方向可移动地设置，使得一侧铜电极板料长度方向的自由度被释放，在加电受热后金属板膨胀伸长，拉簧会拉动其中一个夹持电极机构移动，使得板料可以自由拉伸，避免板料沿长度方向的失稳弯曲。

本公开实施例的金属板通过在其两个夹持端具有沿宽度方向平行排布的多个夹持齿；相邻两个夹持齿之间具有齿缝，配合橡胶垫进行导电下压使其导电均匀，进而消除宽度起皱问题。

附图说明

图1是现有的矩形试样长度方向弯曲示意图；

图2是现有的矩形试样宽度方向起皱示意图；

图3是不同加热温度下超薄不锈钢板起皱现象对比实验结果图；

图4是图3的不同加热温度下板料近导电端的温度梯度对比曲线图；

图5是不同试样宽度下超薄不锈钢板起皱现象对比实验结果图；

图6是金属板近导电端的温度梯度与加热温度的拟合关系图；

图7是本公开一个实施例的加热装置结构示意图；

图8是图7的另一立体视图；

图9是图7的夹持电极机构立体结构图；

图10是图9的侧视图；

图11是图9夹持金属板的导电加热状态局部示图；

图12是本公开一个实施例提供的金属板及其A部分放大图；

图13是金属板在图7夹持下进行导电加热后未弯曲结果图；

图14是图12的金属板的加热温度分布梯度示意图；

图15是图12的金属板在未配设橡胶垫的导电加热状态下温度分布示意图；

图16是图7夹持下的导电加热状态下温度分布示意图；

图17的图16的导电加热试验实际结果图；

图18是超薄矩形钛板导电加热实验结果；

图19是图12的设计示意图；

图20是图19的温度分布特点示意图；

图21是矩形试样和齿形试样导电加热端部起皱对比结果示图。

具体实施方式

本发明实施例的加热装置可对1mm以下厚度，尤其0.03～0.15mm厚度的金属板实现最高1500℃/s的升温速率的加热。其中，加热速率主要与电流密度大小及材料电阻率有关。具体而言，金属板的厚度越大(相同电流下电流密度越小)，相应的加热速率越低。

例如，在一种适用场景中，金属板为锂电池用电极板，厚度可在0.15mm以下，进一步地厚度范围在0.04～0.1mm之间，更进一步地厚度范围在0.05～0.075mm之间。则在该场景下，加热装置可实现1000℃以上的加热速率，可在极短的时间内将锂电池用电极板加热到期望的温度。

在另一个拓展的适用场景中，本实施例的加热装置还可对更厚的金属板进行加热，例如汽车板(厚度可达2mm)。则在该厚度更大的适用场景中，采用本实施例的装置可实现大约几百摄氏度每秒的加热速率。

如图7至图11，本公开一个实施例的加热装置包括底座100、设在底座100上的第一夹持电极机构200a和第二夹持电极机构200b，第一夹持电极机构200a和第二夹持电极机构200b之间设有用于放置金属板300的夹持区域。

金属板300为铜质或者不锈钢材质，也即，电极为铜电极或不锈钢电极。金属板300的厚度在0.1mm以下，进一步地，金属板300的厚度范围在0.05～0.075mm。

如图7、图8所示，夹持电极机构200a、200b包括绝缘电木夹、设在绝缘电木夹的导电端的电极。绝缘电木夹远离导电端的另一端设有用于控制导电端(2151、2011)夹紧释放的夹紧系统230。第一夹持电极机构200a和第二夹持电极机构200b中的至少一个沿金属板300的长度方向可移动地设置。

结合图13所示，通过第一夹持电极机构200a和第二夹持电极机构200b将作为试样的金属板300夹持，并且两个夹持电极机构200a、200b中的至少一个沿金属板300 的长度方向可移动地设置，使得一侧的(铜电极)板料长度方向的自由度被释放，在加电受热后金属板300膨胀伸长会推动其中一个夹持电极机构200a/200b移动，使得板料可以自由拉伸，避免板料沿长度方向的失稳弯曲。

如图7、图8所示，底座100为板体结构，第一夹持电极机构200a和第二夹持电极机构200b左右相对地装配在底座100上。更具体的，底座100为矩形框结构，夹持区域位于矩形框的空置区域上方。第一夹持电极机构200a和第二夹持电极机构200b装配在底座100的左右边框上，以便于板料悬空夹持在第一夹持电极机构200a和第二夹持电极机构200b之间。

底座100固定设有沿金属板300的长度方向延伸的导轨240。第一夹持电极机构200a 可滑动地设在导轨240上，第二夹持电极机构200b固定装配在底座100上。底座100 上还设有连接第一夹持电极机构200a的弹性件50，弹性件50向第一夹持电极机构200a 施加向远离金属板300方向运动的作用力。

为避免第一夹持电极机构200a与导轨的摩擦力阻碍金属板300的自由伸展而导致失稳，弹性件50能在第一夹持电极机构200a夹持金属板300时向第一夹持电极机构 200a施加大于或等于第一夹持电极机构200a与导轨之间摩擦力的作用力。

同时，为避免板料在初始状态被拉伸过度，弹性件50所施加的作用力为第一夹持电极机构200a的摩擦力的2倍以下，进一步地在1.5倍以下。例如，在卸载板料情况下第一夹持电极机构200a在弹性件50的拉动下可缓慢移动。还有，在弹性件50的拉力作用下金属板300被稳定夹持于第一夹持电极机构200a和第二夹持电极机构200b之间，还能够消除金属板300自身重力对其造成的弯曲影响，消除重力对金属板300在加热过程中的不利影响。

弹性件50为在第一夹持电极机构200a夹持金属板300时处于拉伸状态的至少一个拉簧。弹性件50施加于第一夹持电极机构200a的作用力可调。弹性件50可通过增减拉簧的数量或者更换不同弹性模量的弹簧实现所施加的作用力期望调节，以适应不同长度或强度的板料(金属板300)。

在加热装置上配备导轨240，使得一侧金属板300在其长度方向的自由度被释放，同时使用拉簧给板料提供长度方向的拉力，使得板料可以自由拉伸，避免板料沿长度方向的失稳弯曲。

为降低第一夹持电极机构200a的移动阻力，便于金属板300加热时自由度释放，第一夹持电极机构200a的底部设有滑块，滑块设在沿金属板300的长度方向延伸的导轨的轨道槽中。

第一夹持电极机构200a和第二夹持电极机构200b配置形成活动电极结构，电极为铜电极。当然，电极还可以为诸如不锈钢等其他金属材质电极。电极包括下电极板215、 T型上电极板210。下电极板215、T型上电极板210为铜质。加热装置能够可操纵地将 0.05mm-1mm厚度的金属板按照10-1500℃/s的升温速率加热。其中，下电极板215能可操作地被通入期望电压。第一夹持电极机构200a和第二夹持电极机构200b被配置为正负极，将板料导电加热。

如图9、图10所示，绝缘电木夹包括下夹体202和上夹体201，上夹体201通过枢转轴可转动地安装于下夹体202上。下夹体202的导电端固定有下电极板215，上夹体 201的导电端设有安装槽。安装槽中固定安装有位于下电极板215上方的T型上电极板 210，T型上电极板210的上端嵌入安装槽内。

下电极板215为矩形板，提供一矩形承载上表面。下电极板215被可控制地通电设置。下电极板215承接试样的上表面相较于上电极板210的下表面更大。下夹体202远离导电端2151的一端设有凸起台。夹紧系统230包括可转动地安装与上夹体201远离导电端2011的一端的偏心轮231，偏心轮231可转动地贴合在凸起台上并固设有施力杆 235。下夹体202的纵截面为L形。下夹体202的下表面为平面。施力杆235向外施力撑起上夹体201的外端，将上夹体201的导电端2011下压，借此将板料夹紧。

导轨240设在导轨支撑板上。导轨支撑板包括支撑板体242、以及位于支撑板体242一端的承载凸起端243。两个导轨240平行固设在支撑板体242上。导轨支撑板的纵截面为L形。多个拉簧可分别独立拆卸地平行连接在承载凸起端243和下夹体202之间，下夹体202可平移地支撑于支撑板体242上。导轨支撑板通过支撑板241固定支撑在底座100上。

所述导电端的电极包括上下相对的两个电极块。其中一个电极块朝向另一电极块的表面设有橡胶垫270。在本实施例中，橡胶垫270安装于上电极块(也即T型上电极板 210)的下表面。橡胶垫270为矩形橡胶垫270。两个电极块中，橡胶垫270将上电极块的下表面遮盖；下电极块的上表面面积大于橡胶垫270的下表面积。

在上述实施例的加热装置的基础上，添加橡胶垫270用来缓和夹持端301不均匀的夹紧力，改善电流在齿形试样各个夹持齿310间分配的均匀性，进而实现矩形区域的均匀加热。由于超薄不锈钢板加热后总热量较小，向夹持端301传递的热量也较少，因此对加热装置的夹持组件零件的耐热性要求比较低，因此橡胶垫270不仅能够满足齿形金属板300的夹持需求，还能实现试样的均匀加热，避免出现起皱问题。

发明人基于上述分析发现，为消除试样加热宽度方向起皱，在本公开一个实施例提供一种金属板300，以下描述中也称为“齿形试样”。该金属板300可以作为试样应用于如上任意一项实施例所述的加热装置。上述实施例中的加热装置配合本实施例中的金属板300能够有效消除金属板300起皱失稳。

在本实施例中，发明人将矩形试样的夹持端切成数条“齿”，每个齿的宽度远小于板宽，具有更高的抗弯刚度，因此消除金属板导电加热中的端部起皱问题。如图12所示，所述金属板300为矩形板。所述金属板300沿其长度方向的两端分别为夹持端301。金属板300为一体成型结构。金属板300的中间部分与其两端的夹持端301为一体成型结构。

所述夹持端301具有沿宽度方向(在面对图12时宽度方向为上下方向，长度方向为左右方向)平行排布的多个夹持齿310。相邻两个夹持齿310之间具有齿缝311；每个夹持齿310沿所述金属板300的长度方向延伸的长度相等。每个夹持端301设有10 个以上的夹持齿310。

将试样两端做成齿形，夹持齿310的齿宽远小于整板的宽度，因此具有更大的临界失稳应力，进而消除板料宽度方向的起皱现象。基于不同宽度矩形试样的加热实验，不发生起皱的宽度范围定义为齿宽区间。

经过发明人还通过研究发现：a.齿形试样由于存在齿缝311，其试样端部电流密度高于矩形区域，温度也高于矩形区域，因此齿缝311宽度不宜过大；b.齿在加热时也会发生热膨胀，因此齿缝311宽度不宜过小，以保证齿受热后不会相互干涉。

本实施例基于上述发现，所述夹持齿310的宽度为所述夹持端301的宽度的十分之一以下。所述夹持齿310呈矩形。所述夹持齿310的长度在所述金属板300的长度的五分之一以下，并且，所述夹持齿310的长度大于被所述加热装置所夹持的长度。

下表为不同参数下的(矩形)超薄金属板端部起皱临界温度变化量

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参照Gossard等提出的具有驼峰型温度分布的四边自由矩形薄板(长宽比 a/b＝1.57)的最小临界屈曲温度表达式，给定多元非线性回归模型表达式如下：

其中，k，c₁，c₂和c₃为未知参数。利用SPSS对上表的实验数据进行回归分析，获得端部起皱临界温度变化量ΔT_cr的表达式如下：

回归方程的拟合优度R²＝0.987，表明该回归模型是有效的。为了进一步验证回归方程的准确性，选择板料宽度为30mm，板料厚度为0.12mm，线膨胀系数为8.4×10^-6的钛板进行导电加热实验验证。回归模型预测该尺寸超薄钛板端部起皱临界温度变化值为 365℃(临界温度为385℃)。因此，分别将超薄钛板加热至330℃、360℃、390℃、420℃和450℃。当加热温度低于390℃时，超薄钛板没有出现端部起皱问题；而当温度提高至420℃以上时，超薄钛板端部出现轻微起皱现象，如图18所示，表明该尺寸超薄钛板的端部起皱临界温度在390～420℃范围内，与回归模型预测结果比较吻合，证明了式 (4.17)的准确性，并表明该公式的应用不局限于超薄不锈钢板。

在超薄不锈钢板导电加热中，减小板料宽度是避免板料端部起皱的途径之一。因此，本公开提出了如图21、图19所示的齿形试样的设计方案。试样夹持端呈“齿状”，每个夹持齿的宽度远小于板料宽度，其抗弯刚度也远大于矩形板。此外，试样有效加热区域和夹持端之间应缓慢过渡，避免在过渡段产生过大温度梯度造成过渡段起皱。

在超薄不锈钢板齿形式样设计中，应该注意下列问题：

(1)、在齿形试样导电加热中，由于夹持端的有效宽度小于有效加热区的宽度，齿中会有更高的电流密度，因此如图20所示，齿的温度高于有效加热区的温度。为了防止齿在加热过程中熔化，齿的温度T_t应满足下式要求：

T_齿＝T₀+ΔT_齿<m.p. (4.21)

其中，ΔT_t为齿的温升，m.p.为材料熔点；

(2)、为了避免导电加热过程中齿起皱，齿宽应满足式(4.17)的要求；

(3)、在齿形试样导电加热中，齿会受热产生膨胀，为了避免热膨胀造成齿间干涉，齿缝宽b_c应满足下式要求：

w_缝>αΔT_齿w_齿 (4.22)

其中，w_齿为齿宽。为了确定试样宽度为w₁时，齿宽、齿缝宽和齿数的范围，需要对齿形式样进行加热分析。首先，板料宽度w₁、齿宽w_齿、齿缝宽w_缝和齿数n满足下式关系：

w₁＝w_齿n+w_缝(n-1) (4.23)

其中，w_齿n表示齿形试样夹持端的有效宽度。在绝热条件下，忽略热传导的影响以及材料属性随温度的变化，由式4.18可得齿的温升ΔT_t可由下式表达：

其中，ΔT_w1为有效加热区的温升。针对问题一提出的要求，结合式(4.21)和式(4.24) 可得齿宽和齿数应满足下式要求：

针对问题(2)提出的要求，结合式(4.17)和式(4.24)可得齿宽和齿数应进一步满足下式要求：

针对问题(3)提出的要求，结合式(4.22)和式(4.24)可得齿宽、齿缝宽和齿数应满足下式要求：

w_齿w_缝n²>αΔT_w1w₁ ² (4.27)

在实际求解过程中，应首先在满足式(4.25)的前提下，给定齿形试样夹持端的有效宽度w_齿n一个合理的初值，并得到齿的温升的大概取值；然后，针对问题二和提出的要求，直接将ΔT_齿代入式4.17中，得到齿宽的进一步要求：

在满足式(4.22)(问题三)和式(4.28)的前提下，确定一个较大的齿宽w_齿，并在有效宽度w_齿n的基础上确定齿数n，进而由式4.23确定齿缝宽w_缝，齿缝宽应满足下式要求：

最终，将确定的参数代入式4.26～式4.28，验证设计参数的合理性。

为了验证齿形试样的可行性及上述设计公式的准确性，进行宽度为75mm、厚度为0.1mm的SS316L板及齿形试样导电加热端部起皱的对比，加热目标温度为750℃。基于上述设计公式，确定齿形试样的齿宽、齿缝宽及齿数分别为5mm、0.5mm和14个。实验结果如图21所示，在该条件下，矩形试样出现了严重的起皱现象，而齿形试样则可以避免超薄不锈钢板端部起皱的问题，证明了齿形试样的可行性及设计公式的准确性。

以上公式的各个参数的单位均采用国际单位。

在导电加热系统中，夹紧板料的电极通常使用铜或者不锈钢材料。在加热超薄不锈钢板时，板料(试样)两端难以实现均匀夹紧，造成导电端电流的不均匀分布。对于普通矩形试样来说，电流可以自由流动，实现试样中心区域的均匀加热。但对于齿形试样来说，如图15所示，由于导电端各夹持齿310被齿缝311隔开，电流无法自由流通，导致试样温度的不均匀分布。因此，齿形试样的加热对导电端的要求更为苛刻。

为避免上述问题，所述导电端的电极包括上下相对的两个电极块。其中一个电极块朝向另一电极块的表面设有橡胶垫270。在本实施例中，橡胶垫270安装于上电极块(也即T型上电极板210)的下表面。橡胶垫270为矩形橡胶垫270。橡胶垫270的厚度小于下电极块的厚度。两个电极块中，橡胶垫270将上电极块的下表面遮盖；下电极块的上表面面积大于橡胶垫270的下表面积。夹持端301被夹持在所述橡胶垫270和下电极块的上表面之间。

在如图9-图11所示的实施例中，为避免上述问题，两个电极块中，上电极块包括连接上夹体201的第一部分210b以及缓冲连接于第一部分210b下方的第二部分210a；所述第二部分210a的上表面为上凸的微弯构造。第一部分210b的下表面为凹陷的微弯表面。所述第二部分210a的上表面和第一部分210b的下表面均可以为弧形表面。所述第一部分210b的下表面与第二部分210a的上表面相适配，二者之间夹设有弹性缓冲结构。通过上电极块设置相缓冲连接的第一部分210b和第二部分210a，在夹持试样端部时可以将板料(试样)两端均匀夹紧，使得齿形金属板300两端的电流均匀分布，实现均匀加热，结果如图16、图17所示。

以上所述仅为本发明的几个实施例，本领域的技术人员依据申请文件公开的内容，可以对本发明实施例进行各种改动或变型而不脱离本发明的精神和范围。

Claims (7)

1.一种快速加热不起皱的金属板，其特征在于，所述金属板为矩形板，其厚度为0.01mm-1mm，所述金属板沿其长度方向的两端分别为夹持端；所述夹持端具有沿宽度方向平行排布的多个夹持齿；相邻两个夹持齿之间具有齿缝；

所述夹持齿宽度通过以下公式确定取值范围：

在绝热条件下，夹持齿的温升可由下式计算：

所述齿缝宽度通过以下公式确定取值范围：

其中，w_齿为夹持齿宽度；ΔT_齿为夹持齿的温度变化量；t_s为板料厚度；α为材料线膨胀系数；

ΔT_w1为有效加热区的温升；w₁为金属板宽度；n为夹持齿数量；T₀为加热前板料的温度；m.p.为材料熔点；w_缝为齿缝宽度。

2.如权利要求1所述的金属板，其特征在于，所述金属板为一体成型结构；每个夹持齿沿所述金属板的长度方向延伸的长度相等。

3.一种用于对如权利要求1或权利要求2所述金属板加热的加热装置，其特征在于，所述加热装置包括：底座；设在底座上的第一夹持电极机构和第二夹持电极机构；所述第一夹持电极机构和第二夹持电极机构之间设有用于放置金属板的夹持区域；所述第一夹持电极机构和所述第二夹持电极机构中的至少一个沿金属板的长度方向可移动地设置；

所述加热装置能够可操纵地对0.01mm-1mm厚度的金属板实现10-1500℃/s的升温速率加热；所述夹持电极机构包括绝缘电木夹、设在所述绝缘电木夹的导电端的电极；所述绝缘电木夹远离所述导电端的另一端设有用于控制所述导电端夹紧释放的夹紧系统；所述电极包括上下相对的两个电极块，其中一个电极块朝向另一电极块的表面设有橡胶垫，所述夹持端被夹持在所述橡胶垫和所述电极块的表面之间。

4.如权利要求3所述的加热装置，其特征在于，所述第二夹持电极机构固定设置在底座上，所述第一夹持电极机构沿金属板的长度方向可移动地设置在底座上在夹持金属板的初始位置被施加有远离所述第二夹持电极机构移动方向的作用力。

5.如权利要求3所述的加热装置，其特征在于，所述底座固定设有沿金属板的长度方向延伸的导轨；所述第一夹持电极机构可滑动地设在所述导轨上；所述底座上还设有连接所述第一夹持电极机构的弹性件；所述弹性件向所述第一夹持电极机构施加向远离所述金属板方向运动的作用力；所述弹性件能在所述第一夹持电极机构夹持所述金属板时向所述第一夹持电极机构施加大于或等于所述第一夹持电极机构与所述导轨之间摩擦力的作用力。

6.如权利要求5所述的加热装置，其特征在于，所述弹性件为在所述第一夹持电极机构夹持所述金属板时处于拉伸状态的至少一个拉簧；所述弹性件通过可拆装地增减拉簧的数量和/或更换不同弹性模量的拉簧以调节向所述第一夹持电极机构的作用力；所述第一夹持电极机构的底部设有滑块；所述滑块行走设置在沿金属板的长度方向延伸的导轨的轨道槽中。

7.如权利要求5所述的加热装置，其特征在于，所述绝缘电木夹包括下夹体和上夹体；所述上夹体通过枢转轴可转动地安装于下夹体上，所述下夹体的导电端固定有下电极板；所述上夹体的导电端设有安装槽，所述安装槽中固定安装有位于下电极板上方的T型上电极板；所述下夹体远离导电端的一端设有凸起台；所述夹紧系统包括可转动地安装与所述上夹体远离导电端的一端的偏心轮，所述偏心轮可转动地贴合在凸起台上并固设有施力杆；

所述导轨设在导轨支撑板上；所述导轨支撑板包括支撑板体、以及位于支撑板体一端的承载凸起端；多个拉簧可分别独立拆卸地平行连接在所述承载凸起端和下夹体之间；所述下夹体可平移地支撑于支撑板体上。

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