專利名稱:一種快速評價發(fā)熱體元件壽命的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及發(fā)熱體壽命快速評價,具體地,涉及一種快速評價發(fā)熱體元件壽命的裝置和方法。
背景技術(shù):
對于MoSi2和SiC發(fā)熱體元件,在正常的使用過程中,隨著加熱升溫、降溫的不斷循環(huán)進(jìn)行,最終或者由于冷熱端焊接面的開裂而終止,或者由于棒材表面保護(hù)膜的缺失而發(fā)生嚴(yán)重氧化導(dǎo)致局部電阻過大、溫度過高斷裂而結(jié)束壽命。在大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)中,為了確保發(fā)熱體產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定性和可靠性,必須對發(fā)熱體批次抽檢進(jìn)行產(chǎn)品實際使用壽命評價,而此評價過程要求快速、準(zhǔn)確和科學(xué)。目前,國內(nèi)還沒有相關(guān)的發(fā)熱體壽命快速評價設(shè)備
發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷,本發(fā)明的目的是提供一種快速評價發(fā)熱體元件壽命的裝置和方法,能夠在短時間內(nèi)了解和掌握MoSi2及SiC發(fā)熱體在實際使用過程中的耐久壽命,為大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化和進(jìn)一步研發(fā)奠定基礎(chǔ)。根據(jù)本發(fā)明的一個方面,提供一種快速評價發(fā)熱體元件壽命的裝置,包括:電流時間控制器、保溫爐以及測溫儀,其中:調(diào)整和控制發(fā)熱體元件電流加載時間和卸載時間的所述電流時間控制器連接發(fā)熱體元件;發(fā)熱體元件放置于起到安全防護(hù)和保溫作用的所述保溫爐內(nèi);用于實時監(jiān)測發(fā)熱體元件溫度的所述測溫儀連接發(fā)熱體元件。優(yōu)選地,所述保溫爐設(shè)置導(dǎo)線,所述導(dǎo)線一端連接所述電流時間控制器,另一端連接發(fā)熱體元件。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面,提供一種快速評價發(fā)熱體元件壽命的方法,所述方法通過電流時間控制器對發(fā)熱體元件按照設(shè)定的時間進(jìn)行反復(fù)加載與卸載,并記錄所述加載與卸載的循環(huán)次數(shù);待發(fā)熱體元件損壞后,所述加載與卸載的總循環(huán)次數(shù)即為發(fā)熱體元件的表征壽命。所述方法包括以下步驟:I)將發(fā)熱體元件置于所述保溫爐內(nèi),并將其連接所述電流時間控制器;2)基于發(fā)熱體元件能夠到達(dá)所要求的最高溫度所需的時間設(shè)定加載時間;3)所述發(fā)熱體元件的表面溫度降到預(yù)定溫度所需的時間設(shè)定卸載時間;4)手動操作所述電流時間控制器,逐漸增大通過發(fā)熱體元件的電流,利用所述測溫儀實時測定發(fā)熱體元件的溫度;5)待發(fā)熱體元件達(dá)到設(shè)定溫度時,按照所述預(yù)先設(shè)定的加載時間與卸載時間自動運(yùn)行所述電流時間控制器,直至發(fā)熱體元件損害,讀取循環(huán)次數(shù),加載與卸載的總循環(huán)次數(shù)即為發(fā)熱體元件的表征壽命。本發(fā)明的設(shè)計思想是:由于在實際使用過程中,發(fā)熱體元件在相當(dāng)長的時間內(nèi)要經(jīng)歷高溫、低溫的往復(fù)循環(huán),發(fā)熱體元件的壽命主要決定于冷熱端焊口質(zhì)量和熱端表面保護(hù)膜的耐久時間,當(dāng)其中之一由于發(fā)熱體元件過度疲勞而發(fā)生問題,則發(fā)熱體元件的使用壽命就將結(jié)束,根據(jù)這種客觀情況,可以考慮通過大幅度縮短發(fā)熱體高、低溫往復(fù)循環(huán)時間,利用電流的快速加載和卸載所產(chǎn)生的熱沖擊作用加快發(fā)熱體的疲勞速度,并記錄下其高、低溫循環(huán)次數(shù),直到發(fā)熱體元件壽命結(jié)束,用發(fā)熱體元件高、低溫循環(huán)次數(shù)來表征其實際使用壽命,稱為表征壽命。與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明能夠在短時間內(nèi)了解和掌握發(fā)熱體元件在實際使用過程中的耐久壽命,為大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化和進(jìn)一步研發(fā)奠定基礎(chǔ)。
通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細(xì)描述,本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會變得更明顯:圖1為本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)示意圖;圖2為本發(fā)明電流時間控制曲線圖。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明,但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是,對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說,在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下,還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。如圖1所示,本實施例提供一種快速評價發(fā)熱體元件40壽命的裝置,包括電流時間控制器10、保溫爐20、測溫儀30,其中:測溫儀30主要起到溫度監(jiān)測作用;保溫爐20則是起到安全防護(hù)和保溫作用;電流時間控制器10主要作用是調(diào)整和控制發(fā)熱體元件40的電流加載時間和卸載時間,每次加載和卸載為一個循環(huán),該系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確記錄下發(fā)熱體壽命直至結(jié)束的循環(huán)次數(shù),該電流時間控制器10由洛陽安特利爾公司提供。本實施例所述保溫爐設(shè)置導(dǎo)線,所述導(dǎo)線一端連接所述電流時間控制器,另一端連接發(fā)熱體元件。本實施例提供一種快速評價發(fā)熱體元件壽命的方法,通過電流時間控制器對發(fā)熱體元件按照設(shè)定的時間進(jìn)行反復(fù)加載與卸載,并記錄所述加載與卸載的循環(huán)次數(shù);待發(fā)熱體元件損壞后,所述加載與卸載的總循環(huán)次數(shù)即為發(fā)熱體元件的表征壽命。本實施例提供一種快速評價發(fā)熱體元件40壽命的裝置在對所述發(fā)熱體元件40壽命的快速評價時,將所述發(fā)熱體元件40置于所述保溫爐20內(nèi),并將其連接到所述電流時間控制器10 ;基于所述發(fā)熱體元件40能夠到達(dá)所要求的最高溫度所需的時間設(shè)定加載時間;基于所述發(fā)熱體元件40的表面溫度降到500°C以下所需的時間設(shè)定卸載時間;手動操作所述電流時間控制器10,逐漸增大通過所述發(fā)熱體元件40的電流,利用所述測溫儀30實時測定所述發(fā)熱體元件40的溫度,待所述發(fā)熱體元件40達(dá)到設(shè)定溫度時,按照預(yù)先設(shè)定的加載時間與卸載時間自動運(yùn)行所述電流時間控制器10,直至所 述發(fā)熱體元件40損害,讀取循環(huán)次數(shù),所述加載與卸載的總循環(huán)次數(shù)即為所述發(fā)熱體元件40的表征壽命。以下配合圖2來介紹利用本實施例的方法對各種發(fā)熱體元件40進(jìn)行試驗的電流時間控制曲線圖:實施例一:采用國外KANTHAL和國內(nèi)SS,ZC, SC等廠家生產(chǎn)的Φ3/6πιπι的發(fā)熱體作為實驗對象,設(shè)定發(fā)熱體熱端表面最高溫度為1550°C,加載時間為12s,最低溫度為200 300°C,卸載時間為18s,這樣一個循環(huán)周期為30s。經(jīng)過測試,上述廠家生產(chǎn)的發(fā)熱體表征壽命結(jié)果分別為:KANTHAL:29881次;HS:11174次;ZC:3855次;SC:20000次。由此可了解不同廠家生產(chǎn)的產(chǎn)品的質(zhì)量和實際使用壽命。實施例二:采用國外KANTHAL和國內(nèi)SS,ZC, SC等廠家生產(chǎn)的Φ3/6πιπι的發(fā)熱體作為實驗對象,設(shè)定發(fā)熱體熱端表面最高溫度為1700°C,加載時間為12s,最低溫度為400 500°C,卸載時間為18s,循環(huán)周期為30s。經(jīng)過測試,上述廠家生產(chǎn)的發(fā)熱體壽命結(jié)果分別為:KANTHAL:5018 次;HS:2034 次;ZC:1258 次;SC:3502 次。以上對本發(fā)明的具體實施例進(jìn)行了描述。需要理解的是,本發(fā)明并不局限于上述特定實施方式,本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改,這并不影響本發(fā)明的實質(zhì) 內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種快速評價發(fā)熱體元件壽命的裝置,其特征在于包括: 一電流時間控制器,連接所述發(fā)熱體元件; 一保溫爐,所述發(fā)熱體元件置于所述保溫爐內(nèi); 以及一測溫儀,用于實時監(jiān)測所述發(fā)熱體元件的溫度; 所述電流時間控制器對發(fā)熱體元件按照設(shè)定的時間進(jìn)行反復(fù)加載與卸載,所述測溫儀記錄所述加載與卸載的循環(huán)次數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種快速評價發(fā)熱體元件壽命的裝置,其特征在于,所述保溫爐設(shè)置導(dǎo)線,所述導(dǎo)線一端連接所述電流時間控制器,另一端連接發(fā)熱體元件。
3.一種快速評價發(fā)熱體元件壽命的方法,其特征在于,所述方法通過電流時間控制器對發(fā)熱體元件按照設(shè)定的時間進(jìn)行反復(fù)加載與卸載,并記錄所述加載與卸載的循環(huán)次數(shù);待發(fā)熱體元件損壞后,所述加載與卸載的總循環(huán)次數(shù)即為發(fā)熱體元件的表征壽命。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種快速評價發(fā)熱體元件壽命的方法,其特征在于,所述方法包括以下步驟: 1)將發(fā)熱體元件置于所述保溫爐內(nèi),并將其連接所述電流時間控制器; 2)基于發(fā)熱體元件能夠到達(dá)所要求的最高溫度所需的時間設(shè)定加載時間; 3)基于所述發(fā)熱體元件的表面溫度降到預(yù)定溫度所需的時間設(shè)定卸載時間; 4)手動操作所述電流時間控制器, 逐漸增大通過發(fā)熱體元件的電流,利用所述測溫儀實時測定發(fā)熱體元件的溫度; 5)待發(fā)熱體元件達(dá)到設(shè)定溫度時,按照所述預(yù)先設(shè)定的加載時間與卸載時間自動運(yùn)行所述電流時間控制器,直至發(fā)熱體元件損害,讀取循環(huán)次數(shù),加載與卸載的總循環(huán)次數(shù)即為發(fā)熱體兀件的表征壽命。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種快速評價發(fā)熱體元件壽命的裝置和方法,所述裝置包括電流時間控制器、保溫爐以及測溫儀,所述方法是通過電流時間控制器對發(fā)熱體元件按照設(shè)定的時間進(jìn)行反復(fù)加載與卸載,并記錄所述加載與卸載的循環(huán)次數(shù),待發(fā)熱體元件損壞后,所述加載與卸載的總循環(huán)次數(shù)即為發(fā)熱體元件的表征壽命。本發(fā)明能夠在短時間內(nèi)了解和掌握MoSi2及SiC等發(fā)熱體在實際使用過程中的耐久壽命,為大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化和進(jìn)一步研發(fā)奠定基礎(chǔ)。
文檔編號G01N3/60GK103245583SQ20131011843
公開日2013年8月14日 申請日期2013年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月7日
發(fā)明者何樹先, 王俊 申請人:上海交通大學(xué)