Nguyờn lý của phương phỏp này dựa trờn hiện tượng nhiệt điện. Khi nung núng đầu nối của hai dõy dẫn từ hai kim loại khỏc nhau thỡ xuất hiện trờn đầu cuối tự do của dõy dẫn một lực nhiệt điện động tỷ lệ thuận với nhiệt độ của chỗ nối. Từ đú suy ra bằng việc đo lực nhiệt điện động cú thể xỏc định nhiệt độ tại vựng tiếp xỳc của hai kim loại này. Tại đầu dõy đầu nối bị nung núng làm cho cú sự trao đổi điện tớch nờn trong dõy dẫn xuất hiện cỏc điện tớch khỏc dấu, nếu nối kớn mạch thỡ trong mạch sẽ sinh một dũng nhiệt điện; ta cú thể dựng mili volt kế để đo điện thế trong mạch.
Theo nguyờn lý này, việc đo nhiệt cắt cú thể theo nhiều phương ỏn khỏc nhau.
a. Phương ỏn pin nhõn tạo (hai kim loại riờng biệt).
Khoan vào dụng cụ một lỗ cú đường kớnh khoảng 1-2mm sỏt mũi dao và cỏch mặt trước dao khoảng f=0,2mm. Đặt vào đỏy lỗ khoan đầu núng của cặp pin nhiệt điện vớ dụ như cặp kim loại sắt và konstantan. Cặp pin nhiệt điện được cỏch điện với dao. Hai đầu nguội được nối với đồng hồ mV kế. Thụng qua hiệu điện thế đọc được trờn đồng hồ ta xỏc định được nhiệt độ tại điểm sỏt đỏy lỗ.
● ● ● kim loại A kim loại B điểm núng (đầu nối) θ2 cỏc điểm lạnh
(hai đầu tự do) θ1
miliVolt-kế
Phương ỏn này cú ưu điểm là đo được nhiệt độ tại bất kỳ điểm nào trờn dao, chi tiết. Nhưng cú nhược điểm lớn là việc chuẩn bị cụng phu và phức tạp, số lần thớ nghiệm bị hạn chế do mặt trước bị mũn, nhiệt độ đo được khụng phải trờn mặt trước dao như mong muốn.
b. Phương ỏn pin nửa nhõn tạo (cú một kim loại ngoại lai)
c. Phương ỏn pin tự nhiờn.
Trong phương ỏn này cả hai thành phần của pin đều do vật liệu dao và vật liệu gia cụng tạo nờn. Lực nhiệt điện động xuất hiện tỷ lệ thuận với nhiệt độ trung bỡnh của cỏc điểm tiếp xỳc giữa vật liệu gia cụng và vật liệu dao. Phương ỏn này cần phải cỏch điện dụng cụ và chi tiết đồng thời chỳ ý để nhiệt độ của những điểm
Hỡnh 1.16 - Sơ đồ đo nhiệt cắt bằng pin nhõn tạo
Dao cũng được khoan lỗ chuẩn như trờn, đặt vào lỗ khoan dõy konstantan hàn dớnh tại đỏy lỗ và được cỏch điện cỏch nhiệtvới kim loại dao.
Sự khỏc nhau cơ bản của phương ỏn này là một phần tử của ngẫu nhiệt là vật liệu dụng cụ hay là chi tiết, phần thứ hai là kim loại dõy.
Ưu điểm của phương ỏn này là đo được nhiệt độ trờn sỏt mặt trước dao nhưng khụng đo được nhiệt độ
giữa vật liệu gia cụng và vật liệu làm dao, nơi nối mỏy đo, trong suốt thời gian đo là hằng số.
Những dụng cụ thoả món tốt nhất điều kiện đo này là dụng cụ nguyờn khối vật liệu, nếu dựng dụng cụ cú gắn cỏc mảnh hợp kim cứng thỡ nơi nối vật liệu dao và thõn dao bị nung núng và xuất hiện“ngẫu nhiệt ký sinh” làm cho kết quả đo bị sai lệch. Tuy nhiờn phương ỏn này cú nhược điểm là đối với một cặp vật liệu dao và chi tiết đều phải lập sơ đồ chuẩn trước khi đo.
Cú thể điều chỉnh đo nhiệt độ bằng ngẫu nhiệt trực tiếp (pin tự nhiờn) bằng phương ỏn hai dao. Cặp ngẫu nhiệt được tạo thành bằng hai vật liệu làm dao khỏc nhau của hai dao cựng vào cắt. Vật liệu gia cụng tạo giữa hai dao một cầu dẫn điện. Cỏc dao sử dụng phải được cỏch điện, cỏch nhiệt. Khi cắt phải đảm bảo cůng chế độ cắt và phải giữ hai điểm nguội cú nhiệt độ như nhau và khụng đổi. Phương ỏn này chỉ cần tiến hành lập đồ thị chuẩn khi thay cặp dao, cũn khi thay chi tiết thỡ khụng cần.
Hỡnh 1.19 -Hiện tượng ngẫu nhiệt ký sinh
Hỡnh 1.18 -Đo nhiệt cắt bằng pin tự nhiờn 1 dao
d. Đo nhiệt cắt theo nguyờn lý quang học.
Ở phương phỏp này khi cắt tia nhiệt phỏt ra từ một điểm nhất định của trường nhiệt độ của chi tiết hay dụng cụ được bắt bởi hai thấu kớnh và cỏc thiết bị tập trung tia nhiệt, nhận cường độ tia quang nhiệt, pin nhiệt và đồng hồ đo.
Thuận lợi chớnh của phương phỏp này là cú thể cho phộp đạt được tớnh tổng quan về nhiệt độ của những vị trớ khỏc nhau của chi tiết gia cụng, dao và phoi, khi mà cỏc phương phỏp trước đõy khụng đo được. Nhưng phương phỏp này cú nhược điểm là khú điều chỉnh, lắp đặt khú khăn và dụng cụ tương đối phức tạp.
Hỡnh 1.20 -Đo nhiệt cắt bằng pin tự nhiờn 2 dao
Ngoài ra ta cú thể đo nhiệt bằng tế bào quang. Ở dõy phần tử nhận nhiệt là tế bào quang vớ dụ PbS (sunfit chỡ), thực chất là điện trở mà khi lộ sỏng phúng xạ thỡ nú thay đổi điện trở khụng đỏng kể.
Trước hết tế bào nhỡn thấy qua lỗ trờn nguồn sỏng. Nguồn sỏng được đặt ở khoảng cỏch khỏ xa để đảm bảo cỏc tia sỏng song song. Vỡ dụng cụ tiến về phớa trước do đú bề mặt trượt đi đến đỳng lỗ và bịt nú phớa trờn, cắt mất nguồn sảng và tạo ra sự thay đổi điện thế trong tế bào quang.
Hiện nay người ta cũn dựng cỏc dụng cụ đo nhiệt bằng phương phỏp chụp ảnh qua tia hồng ngoại, dụng cụ đo bằng tia lazer.
Hỡnh 1.22 -Sơ đồ mạch điện để đo nhiệt cắt bằng tế bào quang
Hỡnh 1.23- Phương phỏp chụp ảnh
Hỡnh 1.24 -Phương phỏp đo nhiệt bằng lazer
3.4.2. Xỏc định nhiệt cắt bằng phương phỏp tớnh toỏn.
Việc tớnh toỏn nhiệt cắt cũng được thực hiện bằng hai hướng: - Tớnh toỏn bằng những cụng thức lý thuyết.
- Tớnh toỏn bằng những phương trỡnh thực nghiệm.