CN109234504B - 一种电加热自动夹持淬火一体化装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电加热自动夹持淬火一体化装置，包括：电源；一对支座，彼此间隔设置；一对夹持电极，分别电连接至所述电源的正极和负极，所述一对夹持电极设置于其中一个支座上，且与所述其中一个支座保持绝缘接触；直线驱动机构，设置于另一个支座上；陶瓷压块，设置于所述直线驱动机构的驱动端，并且在所述直线驱动机构的驱动下做靠近或远离所述一对夹持电极的动作，在所述陶瓷压块和所述一对夹持电极之间形成一个夹持空间；水冷槽，设置于所述一对夹持电极的下方。本发明能克服现有电加热自动夹持困难，淬火转移速度慢的缺点，能方便实现不同材料金属板材的自动夹持电加热和快速淬火，从而保留高温组织。

Description

一种电加热自动夹持淬火一体化装置

技术领域

本发明属于金属材料加工设备，尤其涉及一种电加热自动夹持淬火一体化装置。

背景技术

电流辅助加热技术能耗低、加热快，可以显著减少加热过程中的热损失和氧化污染，当金属材料被施加电场时，晶粒生长速率下降，组织均匀化程度提高，一定程度上改善宏观缺陷分布情况，抑制裂纹扩展，同时由于电致塑性效应，可以显著提高材料的塑性变形能力，减小回弹，提高材料综合性能。与传统加热方式相比，电加热具有高效、环保、节能等优点，在构件轻量化快速成形领域有很大的应用前景。然而，由于电场、温度场耦合对材料作用机理相当复杂，不同电加热历史对材料组织性能影响规律研究尚属空白，给电流辅助加热技术的应用造成了很大阻碍。而且电加热还存在自动夹持困难，淬火转移速度慢的缺陷。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足之处，给出了一种电加热自动夹持淬火一体化装置。

本发明的技术解决方案是：一种电加热自动夹持淬火一体化装置，包括：

电源；

一对支座，彼此间隔设置；

一对夹持电极，一对夹持电极分别电连接至所述电源的正极和负极，所述一对夹持电极设置于其中一个支座上，且与所述其中一个支座保持绝缘接触；

直线驱动机构，其设置于另一个支座上；

陶瓷压块，其设置于所述直线驱动机构的驱动端，与所述一对夹持电极相对设置，并且在所述直线驱动机构的驱动下做靠近或远离所述一对夹持电极的动作，在所述陶瓷压块和所述一对夹持电极之间形成一个夹持空间；

水冷槽，其设置于所述一对夹持电极的下方。

优选的是，所述的电加热自动夹持淬火一体化装置，还包括：

测温装置，其用于检测夹持于所述夹持空间内的金属板材的温度；

所述电源为电流可调电源；

控制装置，其连接至所述测温装置、所述电源以及所述直线驱动机构，所述控制装置用于接收所述测温装置所检测的实时温度，并在该实时温度达到预设目标温度时开始计时，当加热时间达到预设时间时，控制所述电源停止供电以及所述直线驱动机构驱动所述陶瓷压块做远离所述一对夹持电极的动作；所述控制装置用于调节所述电源的输出电流以将所述金属板材加热至不同的目标温度。

优选的是，所述的电加热自动夹持淬火一体化装置，还包括：

一对铜棒，所述一对铜棒的一端分别通过一对导线电连接至所述电源的正极和负极，所述一对铜棒的另一端通过所述其中一个支座的上方延伸至所述一对支座之间；

一对支撑板，设置在所述一对铜棒的下方，支撑所述一对铜棒，所述支撑板与所述铜棒保持绝缘接触；

一对转接板，所述一对转接板的上端分别电连接至所述一对铜棒的另一端，所述一对夹持电极分别电连接至所述转接板的下部，从而实现与所述电源的正极和负极的电连接。

优选的是，所述的电加热自动夹持淬火一体化装置中，所述夹持电极包括电极主体以及形成在所述电极主体两侧的一对连接部，所述连接部形成有第一连接孔，所述支座形成有第二连接孔，压板具有第三连接孔，螺栓依次穿过所述第三连接孔、第二连接孔以及第一连接孔，一对螺母旋紧于所述螺栓的两端，从而将所述压板和所述连接部固定于所述支座上。

优选的是，所述的电加热自动夹持淬火一体化装置中，所述一对夹持电极与所述其中一个支座之间设置有陶瓷垫块，所述铜棒与所述支撑板之间设置有硅酸铝纤维棉；所述夹持电极与所述压板之间设置有云母板和硅酸铝纤维棉。

优选的是，所述的电加热自动夹持淬火一体化装置中，所述导线配置有循环水冷机构，所述循环水冷机构包括围绕所述导线设置的冷却水管以及分别连通于所述冷却水管的两端的进水管和出水管。

优选的是，所述的电加热自动夹持淬火一体化装置，包括：

一对所述陶瓷压块和一对所述直线驱动机构，每个陶瓷压块设置于每个直线驱动机构的驱动端；每个夹持电极位于每个陶瓷压块的移动路径上。

优选的是，所述的电加热自动夹持淬火一体化装置中，所述直线驱动机构为气缸，所述气缸通过气管与气动开关连接，所述气动开关与气源处理件和气源依次连接。

优选的是，所述的电加热自动夹持淬火一体化装置中，所述铜棒、所述转接板以及所述夹持电极均采用紫铜制成；所述测温装置为红外线测温仪。

优选的是，所述的电加热自动夹持淬火一体化装置中，所述一对支座固设于下平台上，且所述支座与所述下平台之间垫设有云母板。

本发明与现有技术相比具有如下优点：本发明提供的电加热自动夹持淬火一体化装置包括电源、一对支座、一对夹持电极、直线驱动机构、陶瓷压块以及水冷槽，一对夹持电极设置在其中一个支座上，分别电连接至电源的正极和负极，直线驱动机构设置在另一个支座上，陶瓷压块设置在直线驱动机构的驱动端，与一对夹持电极相对设置，直线驱动机构驱动陶瓷压块做靠近一对夹持电极的动作，从而使陶瓷压块与一对夹持电极可将金属板材夹持在二者之间，电源通电，一对夹持电极与金属板材形成通路，从而对金属板材进行快速加热，电源断开，停止对金属板材加热，直线驱动机构做远离一对夹持电极的动作，从而使金属板材直接落入位于一对夹持电极下方的水冷槽内，实现淬火。本发明能克服现有电加热自动夹持困难，淬火转移速度慢的缺点，能方便实现不同材料金属板材的自动夹持电加热和快速淬火，从而保留高温组织；同时，通过合理的电流辅助加热处理制度可以进行组织性能调制。该装置结构简单、开启关闭操作便捷。

附图说明

图1为在一个实施例中电加热自动夹持淬火一体化装置的结构示意图；

图2为在一个实施例中应用电加热自动夹持淬火一体化装置夹持金属板材的示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面对结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

如图1至图2所示，本发明提供了一种电加热自动夹持淬火一体化装置，包括：电源1；一对支座13，彼此间隔设置；一对夹持电极8，一对夹持电极8分别电连接至所述电源1的正极和负极，所述一对夹持电极8设置于其中一个支座上，且与所述其中一个支座保持绝缘接触；直线驱动机构，其设置于另一个支座上；陶瓷压块10，其设置于所述直线驱动机构的驱动端，与所述一对夹持电极8相对设置，并且在所述直线驱动机构的驱动下做靠近或远离所述一对夹持电极8的动作，在所述陶瓷压块10和所述一对夹持电极8之间形成一个夹持空间；水冷槽9，其设置于所述一对夹持电极8的下方。

应用本发明的电加热自动夹持淬火一体化装置对金属板材进行处理时，陶瓷压块在直线驱动机构的驱动下做靠近一对夹持电极的动作，从而将金属板材夹持在一对夹持电极和陶瓷压块之间，电源通电，一对夹持电极与金属板材形成通路，从而对金属板材进行快速加热。待一段时间后完成加热，电源断开，停止对金属板材加热，直线驱动机构驱动陶瓷压块后撤，从而使金属板材迅速掉落至水冷槽内(水冷槽内预先盛放有冷水)，实现淬火。

水冷槽9设于夹持电极8正下方，以确保被加热板料完全浸入水中。

陶瓷压块10与夹持电极8相对设置，表面光滑平整，以确保夹持牢固可靠。陶瓷压块10与转接块11相互嵌合，通过螺栓旋紧固定，转接块11通过螺纹与直线驱动机构的驱动端连接。

在一个优选的实施例中，所述的电加热自动夹持淬火一体化装置，还包括：测温装置，其用于检测夹持于所述夹持空间内的金属板材的温度；所述电源1为电流可调电源；控制装置，其连接至所述测温装置、所述电源以及所述直线驱动机构，所述控制装置用于接收所述测温装置所检测的实时温度，并在该实时温度达到预设目标温度时开始计时，当加热时间达到预设时间时，控制所述电源停止供电以及所述直线驱动机构驱动所述陶瓷压块做远离所述一对夹持电极的动作；所述控制装置用于调节所述电源的输出电流以将所述金属板材加热至不同的目标温度。

加热期间，测温装置对金属板材的温度进行检测，并将检测结果发送给控制装置，控制装置对实时采集的温度进行比较，在该实时温度达到预先设定目标温度时开始计时，当加热时间达到预设时间(即达到热处理工艺所需要的时间)时，则控制电源停止供电，并控制直线驱动机构驱动陶瓷压块后撤，从而使金属板材掉落至水冷槽内进行淬火。

控制装置还可以调节电源的输出电流，从而将金属板材加热至不同的目标温度。通过合理的电流辅助加热处理制度可以进行组织性能调制。所述电源1优选大电流小电压直流电源，电流5000～10000A，电压≤30V。

控制装置优选采用远程控制装置。控制装置连接至电源的控制开关以及直线驱动机构的控制开关，以实现对电源和直线驱动机构的控制。

在一个优选的实施例中，为了提高电源与夹持电极连接的稳定性，所述的电加热自动夹持淬火一体化装置，还包括：一对铜棒2，所述一对铜棒2的一端分别通过一对导线电连接至所述电源1的正极和负极，所述一对铜棒2的另一端通过所述其中一个支座的上方延伸至所述一对支座之间；一对支撑板5，设置在所述一对铜棒2的下方，支撑所述一对铜棒2，所述支撑板5与所述铜棒2保持绝缘接触；一对转接板6，所述一对转接板6的上端分别电连接至所述一对铜棒的另一端，所述一对夹持电极8分别电连接至所述转接板的下部，从而实现与所述电源的正极和负极的电连接。

在一个优选的实施例中，为了提高夹持电极在其中一个支座上固定的牢固程度，保证稳定地加热，所述的电加热自动夹持淬火一体化装置中，所述夹持电极8包括电极主体19以及形成在所述电极主体两侧的一对连接部20，所述连接部形成有第一连接孔，所述支座形成有第二连接孔，压板具有第三连接孔，螺栓21依次穿过所述第三连接孔、第二连接孔以及第一连接孔，一对螺母旋紧于所述螺栓的两端，从而将所述压板和所述连接部固定于所述支座上。

在一个优选的实施例中，所述的电加热自动夹持淬火一体化装置中，所述一对夹持电极8与所述其中一个支座之间设置有陶瓷垫块7，所述铜棒2与所述支撑板5之间设置有硅酸铝纤维棉；所述夹持电极8与所述压板之间设置有云母板和硅酸铝纤维棉。

在对金属板材进行夹持时，在夹持电极和其中一个支座之间设置陶瓷垫块，支撑夹持电极，同时避免夹持电极接触支座，确保绝缘。

铜棒与支撑板的上部之间设置有硅酸铝纤维棉，以实现二者之间的绝缘，保证安全。

夹持电极与压板之间垫设云母板和硅酸铝纤维棉，以实现夹持电极和压板之间的绝缘，保证安全。

在一个优选的实施例中，所述的电加热自动夹持淬火一体化装置中，所述导线配置有循环水冷机构，所述循环水冷机构包括围绕所述导线设置的冷却水管以及分别连通于所述冷却水管的两端的进水管3和出水管4。

通过进水管向冷却水管通入冷却水，以对导线进行冷却，防止大电流产生的焦耳热破坏导线。冷却水再经由出水管排出。

在一个优选的实施例中，所述的电加热自动夹持淬火一体化装置，包括：一对所述陶瓷压块10和一对所述直线驱动机构，每个陶瓷压块设置于每个直线驱动机构的驱动端；每个夹持电极位于每个陶瓷压块的移动路径上。

为了进一步提高夹持的稳定性和可靠程度，设置一对陶瓷压块，每个夹持电极位于每个陶瓷压块的移动路径上，每个陶瓷压块受到各自直线驱动机构的驱动。

在一个优选的实施例中，所述的电加热自动夹持淬火一体化装置中，所述直线驱动机构为气缸12，所述气缸12通过气管14与气动开关15连接，所述气动开关与气源处理件16和气源依次连接。

一对气缸12的加压分支气管通过一个三通接头连接至加压总气管，一对气缸的卸压分支气管通过另一个三通接头连接至卸压总气管，加压总气管和卸压总气管共同连接至气动开关。

气缸12优选SC系列标准气缸，内径63mm，行程100～200mm。

气动开关15优选三位四通阀，通过气管与气缸12相接。

气源处理件16优选气动二联件，用于气路过滤调压。

在一个优选的实施例中，所述的电加热自动夹持淬火一体化装置中，所述铜棒2、所述转接板6以及所述夹持电极8均采用电阻率较低的紫铜制成；所述测温装置为红外线测温仪，可以实现非接触式地温度检测。

在一个优选的实施例中，为了提高整个装置的稳定性，所述的电加热自动夹持淬火一体化装置中，所述一对支座13固设于下平台22上，且所述支座与所述下平台22之间垫设有云母板17，确保绝缘。

实施例

以某台面尺寸电加热自动夹持淬火一体化装置设计为例，如图1和图2所示。铜棒2截面为圆形，通过带有循环水冷机构的导线接于电源1正负极，电源输出电流为10000A、电压15V。铜棒2由垫有硅酸铝纤维棉的支撑板5支撑固定，并通过转接板6与夹持电极8连接。夹持电极尺寸为60×60mm，通过螺栓和压板固设于支座13上。压板与夹持电极8间设有云母板和硅酸铝纤维棉。夹持电极8和支座13间设有陶瓷垫块7，以确保绝缘。陶瓷压块10与夹持电极8相对设置，且陶瓷压块10与转接块11相互嵌合，通过螺栓旋紧固定，转接块11通过螺纹与气缸12连接，气缸12固设于支座13上，并通过气管、三通接头与气动开关15连接，气动开关15与气源处理件16、气源依次连接。

铜棒2、转接板6和夹持电极8材料为电阻率较低的紫铜。

导线水冷机构包括进水管3和出水管4，防止大电流产生的焦耳热破坏导线。

压板与夹持电极8间垫有云母板和硅酸铝纤维棉、夹持电极8和支座5间设有陶瓷垫块7、所述铜棒2与支撑板5间垫有硅酸铝纤维棉，以确保绝缘，保证安全。

水冷槽9设于夹持电极8正下方，以确保被加热板料完全浸入水中。

陶瓷压块10与夹持电极8相对设置，表面光滑平整，以确保夹持牢固可靠。

支座13固设于下平台5上，紧固压板与支座13间垫有云母板，以确保绝缘。

气缸12为SC系列标准气缸，内径63mm，行程100mm。

气动开关15为三位四通阀，通过气管与气缸12相接。

气源处理件16为气动二联件，用于气路过滤调压。

工作过程：当需要夹持板料(金属板材)时，开启气源，调节气动二联件16使压缩空气输出压力为0.2MPa，将板料贴于夹持电极8放置，启动气动开关15，气缸12带动陶瓷压块10做进给运动，将板料18压紧。开启水冷机构，电源1通电，板料18与夹持电极8紧密接触形成通路。通过远控装置调节输出电流大小，可将板料加热到不同目标温度。板料温度由红外线测温仪实时测量。当同时关闭电源控制开关和气动开关时，板料会迅速掉落到水冷槽9中，实现淬火。

本实施例通过夹持电极与陶瓷压块夹持金属板料，通入大电流实现对板料的快速加热，通过气动开关可控制板料的夹持与松开，通过调节压缩气体输出压力，可控制夹持力大小。该装置结构简单，操作便捷，既能够进行板料的自动夹持加热，又可以加热后快速淬火，减少板料转移时间，保留其高温组织，对研究电流辅助加热对材料组织性能影响机理、调制材料微观组织具有重要意义。

本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此，本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。

Claims (9)

1.一种电加热自动夹持淬火一体化装置，其特征在于，包括：

电源；

一对支座，彼此间隔设置；

一对夹持电极，一对夹持电极分别电连接至所述电源的正极和负极，所述一对夹持电极设置于其中一个支座上，且与所述其中一个支座保持绝缘接触；

直线驱动机构，其设置于另一个支座上；

陶瓷压块，其设置于所述直线驱动机构的驱动端，与所述一对夹持电极相对设置，并且在所述直线驱动机构的驱动下做靠近或远离所述一对夹持电极的动作，在所述陶瓷压块和所述一对夹持电极之间形成一个夹持空间；

水冷槽，其设置于所述一对夹持电极的下方；

一对所述陶瓷压块和一对所述直线驱动机构，每个陶瓷压块设置于每个直线驱动机构的驱动端；每个夹持电极位于每个陶瓷压块的移动路径上。

2.如权利要求1所述的电加热自动夹持淬火一体化装置，其特征在于，还包括：

测温装置，其用于检测夹持于所述夹持空间内的金属板材的温度；

所述电源为电流可调电源；

控制装置，其连接至所述测温装置、所述电源以及所述直线驱动机构，所述控制装置用于接收所述测温装置所检测的实时温度，并在该实时温度达到预设目标温度时开始计时，当加热时间达到预设时间时，控制所述电源停止供电以及所述直线驱动机构驱动所述陶瓷压块做远离所述一对夹持电极的动作；所述控制装置用于调节所述电源的输出电流以将所述金属板材加热至不同的目标温度。

3.如权利要求2所述的电加热自动夹持淬火一体化装置，其特征在于，还包括：

一对铜棒，所述一对铜棒的一端分别通过一对导线电连接至所述电源的正极和负极，所述一对铜棒的另一端通过所述其中一个支座的上方延伸至所述一对支座之间；

一对支撑板，设置在所述一对铜棒的下方，支撑所述一对铜棒，所述支撑板与所述铜棒保持绝缘接触；

一对转接板，所述一对转接板的上端分别电连接至所述一对铜棒的另一端，所述一对夹持电极分别电连接至所述转接板的下部，从而实现与所述电源的正极和负极的电连接。

4.如权利要求3所述的电加热自动夹持淬火一体化装置，其特征在于，所述夹持电极包括电极主体以及形成在所述电极主体两侧的一对连接部，所述连接部形成有第一连接孔，所述支座形成有第二连接孔，压板具有第三连接孔，螺栓依次穿过所述第三连接孔、第二连接孔以及第一连接孔，一对螺母旋紧于所述螺栓的两端，从而将所述压板和所述连接部固定于所述支座上。

5.如权利要求4所述的电加热自动夹持淬火一体化装置，其特征在于，所述一对夹持电极与所述其中一个支座之间设置有陶瓷垫块，所述铜棒与所述支撑板之间设置有硅酸铝纤维棉；所述夹持电极与所述压板之间设置有云母板和硅酸铝纤维棉。

6.如权利要求3所述的电加热自动夹持淬火一体化装置，其特征在于，所述导线配置有循环水冷机构，所述循环水冷机构包括围绕所述导线设置的冷却水管以及分别连通于所述冷却水管的两端的进水管和出水管。

7.如权利要求1所述的电加热自动夹持淬火一体化装置，其特征在于，所述直线驱动机构为气缸，所述气缸通过气管与气动开关连接，所述气动开关与气源处理件和气源依次连接。

8.如权利要求3所述的电加热自动夹持淬火一体化装置，其特征在于，所述铜棒、所述转接板以及所述夹持电极均采用紫铜制成；所述测温装置为红外线测温仪。

9.如权利要求1所述的电加热自动夹持淬火一体化装置，其特征在于，所述一对支座固设于下平台上，且所述支座与所述下平台之间垫设有云母板。

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