CN111424147B - 集成式金属快速处理器及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种集成式金属快速处理器及其使用方法，包括底座和固设于该底座上的处理箱，所述处理箱的后部设有与其连通的真空泵连接管和供气咀，所述处理箱的两端分别设有左过渡仓和右过渡仓，并具有与之对应设置的左真空手套操作组件和右真空手套操作组件；处理箱内设置有加热机构，所述底座内设有淬火桶，处理箱的底部对应该淬火桶的位置具有操作口，所述处理箱内具有用于封闭所述操作口的挡板。能够在同一仪器的真空环境下完成气氛处理和淬火处理操作，精准反应金属物性，大大提高实验结果精度和可靠性，同时有利于提高操作效率，降低操实验成本等。
Description
技术领域
本发明涉金属处理设备领域，具体涉及一种集成式金属快速处理器及其使用方法。
背景技术
在实验教学中，为充分研究金属各种属性，通常会将金属制成金属薄片或金属带子，然后再将其进行气氛加热处理或淬火处理等，现有实验过程中，技术薄片或金属带子制作完成之后，处理过程中，金属薄片或金属带子存在较多的转运步骤，暴露在空气中时间较长，导致处理结果不理想，也就直接影响到属性研究的精确性，且存在人工操作步骤繁琐，实验成本较高、实验效率较低等。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种集成式金属快速处理器及其使用方法，能够在真空环境下完成气氛加热处理和淬火处理，减少转运步骤，保障处理结果准确性，提高实验结果精确度和实验效率。
为实现上述目的，本发明技术方案如下：
一种集成式金属快速处理器，其关键在于：包括底座和固设于该底座上的处理箱，所述处理箱的后部设有与其连通的真空泵连接管和供气咀，所述处理箱的两端分别设有左过渡仓和右过渡仓，并具有与之对应设置的左真空手套操作组件和右真空手套操作组件；
所述处理箱内设置有加热机构，所述底座内设有淬火桶，处理箱的底部对应该淬火桶的位置具有操作口，所述处理箱内具有用于封闭所述操作口的挡板。
采用以上方案，可将制作完成的金属薄片或带子通过左过渡仓放入处理箱中，在处理箱的真空环境下在气氛下加热处理，随后即可进行淬火处理，将金属放入淬火桶中即可，并且淬火也可以在真空环境下进行，从而使处理结果更趋于理想，有利于得到更准确的金属性质，最后再从右过渡仓取出，同时通过左过渡仓和右过渡仓，有利于减少处理箱中稀有气体的损失，降低实验成本。
作为优选：所述淬火桶内设有能够上下升降的沥液架，该沥液架上分布有筛孔，所述淬火桶的内壁上具有该沥液架滑动配合的竖直导轨，所述处理箱内具有用于驱动所述沥液架升降的丝杆电机。采用以上方案，淬火时则可将所有金属同时倒入淬火桶内进行淬火处理，然后通过沥液架升起，将所有金属薄片或金属带子捞出，而不必用钳子进行摄取，有利于提高操作效率，且可确保同批次金属淬火条件的一致性。
作为优选：所述沥液架呈漏斗状，其周向侧壁上具有螺旋凹槽，所述筛孔位于沥液架底部中心位置。采用以上方案，当沥液架在上升过程中，沥液架上方的淬火液在螺旋凹槽的导向作用下形成涡流，同时又只能从中部的筛孔流出，这样当沥液架底部高于淬火液面时，金属薄片或带子则基本都沉积在沥液架的中部区域，便于快速收集取出。
作为优选：所述处理箱顶部具有正对沥液架设置的升降导轨，该升降导轨上具有与其滑动配合的升降滑块，以及用于驱动所述升降滑块升降的电机A，所述升降滑块上固设有竖直向下延伸的拾取杆，该拾取杆的下端端部设有电磁铁。采用以上方案，对于铁磁性金属而言，当淬火完成，沥液架上升到最高位置时，则可升降滑块带动拾取杆下降，使拾取杆下端端部的电磁铁靠近沥液架，将金属薄片或带子吸附到电磁铁上，然后再回收入处理箱内，将转运器皿放至电磁铁下方，然后将电磁铁断电，所有金属薄片或带子则回收进转运器皿内，进一步提高了金属薄片或带子的回收效率。
作为优选：所述处理箱顶部对应升降导轨的位置具有沿其长度方向设置的平移导轨，所述平移导轨具有与其滑动配合的平移滑块，处理箱内配置有用于驱动所述平移滑块沿平移导轨滑动的电机B，所述升降导轨固设于该平移滑块上。采用以上方案，可在初始将金属倒入淬火桶中后，将转运器皿放置在固定位置，而当电磁铁将金属吸附起来之后，则可通过平移导轨将拾取杆平移到转运器皿上方，然后断电投放金属薄片或带子，有利于实现自动化操作，减少人工操作步骤。
作为优选：所述处理箱底壁上对应挡板的位置具有与其滑动配合的横向导轨。采用以上方案，便于快速实现操作口的遮挡，且能够保证挡板位置相对固定，避免转运器皿或其他操作工具、零部件等掉入淬火桶中。
作为优选：所述淬火桶的上沿与所述处理箱固定且密封连接，所述底座上具有与所述淬火桶连通的进液口和出液口。采用一样方案，便于确保淬火桶和处理箱中空内部的真空度，降低密封难度等。
在此基础之上，本申请针对上述集成式金属快速处理器给出了一种使用方法，其操作简单，便捷，有利于实现金属的快速处理，其技术方案如下：
一种集成式金属快速处理器的使用方法，其关键在于，包括：第一步，保持处理箱内处于惰性气氛，将待处理金属放入处理箱中，并通过加热机构对其进行加热保温处理；
第二步，打开挡板，将加热保温处理后的金属放入淬火桶中进行淬火处理，淬火过程中封闭所述挡板；
第三步，淬火完成之后，将金属从淬火桶中捞出，在密封状态下，通过右过渡仓将其取出，对其清洗以待下一步处理。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
采用本发明提供的集成式金属快速处理器及其使用方法，能够在同一仪器的真空环境下完成气氛加热处理和淬火处理等操作，精准反应金属物性，大大提高实验结果精度和可靠性，同时有利于提高操作效率，降低操实验成本等。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1的剖视图；
图3为图1的俯视图；
图4为沥液架俯视图；
图5为丝杆电机安装位置结构示意图。
具体实施方式
以下结合实施例和附图对本发明作进一步说明。
参考图1至图5所示的集成式金属快速处理器及其使用方法，其中处理器主要包括底座1，以及固设于该底座1上的处理箱3，如图所示，处理箱3呈中空结构，并沿底座1的长度反向设置，处理箱3的后侧设有与其内部连通的真空泵连接管3a和供气咀3b，通过真空泵连接管3a可与真空泵相连，对处理箱3内部进行抽真空操作，而通过供气咀3b则可向处理箱3中供入不同气体，通常为不同种类惰性气体，从而对待处理的金属带子进行气氛处理。
处理箱3内配置有加热机构(图中未示出)，加热机构可采用密封式炉管或高频加热舱等结构，底座1内设有淬火桶4，淬火桶4主要用于盛装淬火液，处理箱3的底部对应淬火桶4顶部敞口位置具有操作口30，通过该操作口30则可将待处理金属放入淬火桶4中进行淬火处理。
处理箱3的两端分别设有左过渡仓38和右过渡仓33，二者的空间远小于处理箱3的内部空间，左过渡仓38的外侧设置有左密封门380，其与处理箱3的内部空间之间设有右密封门381，而右过渡仓33的内侧与处理箱3的中空内部之间具有内密封门330，外侧具有外密封门331，左过渡仓38和右过渡仓33的背侧分别具有与真空泵连接管3a贯通的旁通管A382和旁通管B332，这样当真空泵通过真空泵连接管3a对处理箱3内部进行抽真空时，可同时完成对左过渡仓38和右过渡仓33的抽真空，实现三个空间的同时抽真空操作，当然各过渡仓也自身配置有进气管线，主要用于平衡外界大气压力，以便于取放物品。
处理箱3的前侧对应左过渡仓38和右过渡仓33分别设有左真空手套操作组件3c和右真空手套操作组件3d，实验时，先将装有金属的器皿(可以是开放的也可以是密封的)从外部放进左过渡仓38中，然后通过左真空手套操作组件3c在真空环境下将装有金属的器皿放入处理箱3内，处理完成之后，通过右真空手套操作组件3d可对内侧密封门330进行开闭操作，或将转运器皿放入右过渡仓33中，然后打开外密封门331将其取出。
本申请中为充分提高实验的自动化程度，降低人为操作误差，提高实验结果精度，故在淬火桶4内设有与其相适应的沥液架40，沥液架40上分布有细小的筛孔400，同时，淬火桶4的内壁上具有对称设置，且与沥液架40滑动配合的竖直导轨41，而处理箱3内配置有用于驱动沥液架40相对淬火桶4升降的丝杆电机5，初始时，沥液架40位于淬火液液面之下，倒入金属带子淬火完成之后，通过丝杆电机5则可将所有金属薄片和带子一同捞出，而防止有金属带子沉积在淬火桶4的底部。
考虑到金属薄片或带子在沥液架40上可能过于分散，也会相对增加收集操作时间，故本实施例中将沥液架40设计呈漏斗状，其上部具有与淬火桶4内部横截面相适应的翻边403，该翻边403具有相对较大的厚度，其上具有与竖直导轨41相适应的滑动配合部404，如图所示，滑动配合部404位于翻边403正对的两侧，翻边403另一侧上设有与所述丝杆电机5的丝杆50螺纹配合的螺母座402，丝杆电机5以可拆卸方式设置在处理箱3的底部，并通过减速机构连接丝杆50，丝杆50竖直向下伸入淬火桶4中，并与螺母座402螺纹配合。
与此同时，在漏斗状沥液架40的内壁上设有螺旋凹槽401，螺旋凹槽401自沥液架40的上部连续蜿蜒朝下延伸，且螺旋凹槽401的宽度和深度至上而下逐渐减小，筛孔400分布在沥液架40的中心最低平台部位，这样，当沥液架40上升时，淬火液在螺旋凹槽401的导向作用下，在沥液架40的内部形成涡流，使所有金属带子更容易最终全部聚集在沥液架40中心最低部位，且螺旋凹槽401采用尺寸渐变的结构，可有效防止金属带子卡在螺旋凹槽401内，有利于提高其工作可靠性。
在此基础之上，为进一步减少人工操作步骤，提高实验效率，本申请中在处理箱3内还设有金属自动拾取结构，其主要包括正对沥液架40设置的升降导轨6，如图2所示，升降导轨6竖直设置，其上具有与其滑动配合的升降滑块60，升降导轨6的上端端部具有用于驱动该升降滑块60沿升降导轨6滑动的电机A61，升降滑块60上具竖直朝下延伸的拾取杆62，拾取杆62的下端端部设有电磁铁63，这样当沥液架40将淬火完成的金属带子捞出后，则可通过电机A61驱动升降滑块60下降到一定高度，使拾取杆62的下端的电磁铁63靠近沥液架40上的底部，从而将金属薄片或带子吸附起来，此过程中，考虑到铁磁性金属会增加电磁铁63的反作用力，故优选非铁磁性金属作为沥液架40的制造材料，这样确保工作时，只会吸附铁磁性金属带子。
相应的，在处理箱3的顶部对应升降导轨6的位置具有沿处理箱3长度方向设置的平移导轨32，平移导轨32上具有与其滑动配合的平移滑块320，平移导轨32的一端具有用于驱动所述平移滑块320沿其平移导轨32滑动的电机B321，而升降导轨6的上端固设于该平移滑块320上，处理箱3的底部设有中转工位36，中转工位36位于操作口30与左过渡仓38之间，且位于平移导轨32的正下方，其主要用于放置转运器皿，这样当电磁铁63将所有金属带子吸起之后，上升至高于转运器皿，然后平移至转运器皿正上方，断开电磁铁63的电源，其磁力消失，则所有金属带子自动装入转运器皿中。
而为充分保证在进行加热处理或淬火时的真空环境要求，本申请中淬火桶4采取与处理箱3的底壁固定连接方式，即二者之间完全密封固定连接，淬火桶4内部空间与处理箱3的内部空间连成一体，这样更有利于完成真空化操作，同时在底座1上另外设置与淬火桶4相连的进液和出液口，以便于淬火液的更换等，当然也可以将淬火桶4与处理箱3单独设置，只需确保底座1内存放淬火桶4的空间具有良好的密封性即可。
操作口30的存在会减少处理箱30底部有效使用面积，故本实施例中在处理箱3的底部对应操作口30的位置设有挡板31，挡板31可对操作口30形成遮挡，增加有效使用面积，同时防止零部件或工具等掉入淬火桶4中，或者淬火过程中产生的蒸汽侵入处理箱3中，如图2和图5所示，处理箱3的底壁上在操作口30长度方向的两侧对称设置有横向导轨34，因为需要对丝杆50及相连的减速机构进行避让，故挡板31主要包括均与横向导轨34滑动配合的左挡板311和右挡板310，同时，在二者正对的一侧上设有相互适应的嵌合结构，即当左挡板311和右挡板310相向滑动靠近时，右挡板310的前侧缘全部嵌入左挡板311的前侧缘中，此外，二者与处理箱的底板之间也相应设有密封结构，当二者靠近嵌合时，不仅能对操作口30完成遮挡，还能对其进行密封，使处理箱3内部和淬火桶4相对隔绝，有利于满足处理箱3内进行气氛处理时的真空要求，也使起更适应淬火桶4与处理箱3相对独立的结构。
处理箱3的前侧具有倾斜朝上设置的台面37，该台面37上设有透明观察窗35，通过该透明观察窗35可更好的观察或进行内部操作。
在此基础之上，本申请还提出一种针上述集成式金属快速处理器的使用方法，其操作步骤主要包括第一步，保持处理箱3内处于惰性气氛，将待处理金属放入处理箱3中，并通过加热机构对其进行加热保温处理。
第二步，打开挡板31，将加热保温处理后的金属放入淬火桶4中进行淬火处理，淬火过程中封闭所述挡板31。
第三步，淬火完成之后，将金属从淬火桶4中捞出，在密封状态下，通过右过渡仓33将其取出，对其清洗以待下一步处理。
如图所示的集成式金属快速处理器及其使用方法，底座1上配置有用于控制处理箱3内电机A61、电机B321、丝杆电机5、气体供入以及真空处理等的控制按钮，将其用于17-4不锈钢热处理，此时底座1内设有两个淬火桶4，其中一个淬火桶3内装有淬火油，另一个淬火桶4为空冷，没有任何液体和冷却介质，处理箱3底壁上对应空冷的淬火桶4未设置挡板31，处理时，首先对处理箱3进行抽真空，然后充入惰性气体，水氧含量小于2ppm，通过左真空手套操作组件3c将金属样品由左过渡仓38放入处理箱3中，并放入密闭的加热机构如炉管中，进行加热保温处理，针对该种型号钢，其加热温度为1040℃，并保温30min。
加热保温完成之后，打开挡板31，将样品放入装有油的淬火桶4中进行油冷淬火，在样品进入淬火桶4的同时，关闭挡板31，防止冷却油温升高较多蒸汽进入处理箱3中，待淬火桶4内温度降至常温时，则可打开挡板31，取出样品，放入密封器皿中，通过右真空手套操作组件3d将其由右过渡仓33取出，将其清洗干净。
将清洗后的样品再次放入处理箱3中，并通过加热机构进行再次加热保温处理，加热温度为470℃，保温180min，待保温结束后，关闭加热机构，将样品放入空的淬火桶4中进行空冷，淬火桶4内的气氛与处理箱3中气氛相同，均为惰性气氛，待样品冷却至室温时，从处理箱3中取出，其表面光亮，且其表面硬度通常大于38HRC，物性及其稳定，且整个放入取出过程中有效减少了惰性气体的损失，且处理效率相对较高，有利于提高实验效率。
最后需要说明的是，上述描述仅仅为本发明的优选实施例，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种集成式金属快速处理器，其特征在于：包括底座(1)和固设于该底座(1)上的处理箱(3)，所述处理箱(3)的后部设有与其连通的真空泵连接管(3a)和供气咀(3b)，所述处理箱(3)的两端分别设有左过渡仓(38)和右过渡仓(33)，并具有与之对应设置的左真空手套操作组件(3c)和右真空手套操作组件(3d)；
所述处理箱(3)内设置有加热机构，所述底座(1)内设有淬火桶(4)，处理箱(3)的底部对应该淬火桶(4)的位置具有操作口(30)，所述处理箱(3)内具有用于封闭所述操作口(30)的挡板(31)；
所述淬火桶(4)内设有能够上下升降的沥液架(40)，该沥液架(40)上分布有筛孔(400)，所述淬火桶(4)的内壁上具有该沥液架(40)滑动配合的竖直导轨(41)，所述处理箱(3)内具有用于驱动所述沥液架(40)升降的丝杆电机(5)；
所述沥液架(40)呈漏斗状，其周向侧壁上具有螺旋凹槽(401)，该螺旋凹槽(401)的宽度和深度至上而下逐渐减小，所述筛孔(400)位于沥液架(40)底部中心位置。
2.根据权利要求1所述的集成式金属快速处理器，其特征在于：所述处理箱(3)顶部具有正对沥液架(40)设置的升降导轨(6)，该升降导轨(6)上具有与其滑动配合的升降滑块(60)，以及用于驱动所述升降滑块(60)升降的电机A(61)，所述升降滑块(60)上固设有竖直向下延伸的拾取杆(62)，该拾取杆(62)的下端端部设有电磁铁(63)。
3.根据权利要求2所述的集成式金属快速处理器，其特征在于：所述处理箱(3)顶部对应升降导轨(6)的位置具有沿其长度方向设置的平移导轨(32)，所述平移导轨(32)具有与其滑动配合的平移滑块(320)，处理箱(3)内配置有用于驱动所述平移滑块(320)沿平移导轨(32)滑动的电机B(321)，所述升降导轨(6)固设于该平移滑块(320)上。
4.根据权利要求1所述的集成式金属快速处理器，其特征在于：所述处理箱(3)底壁上对应挡板(31)的位置具有与其滑动配合的横向导轨(34)。
5.根据权利要求1所述的集成式金属快速处理器，其特征在于：所述淬火桶(4)的上沿与所述处理箱(3)固定且密封连接，所述底座(1)上具有与所述淬火桶(4)连通的进液口和出液口。
6.一种如权利要求1至5中任意一项所述集成式金属快速处理器的使用方法，其特征在于：第一步，保持处理箱(3)内处于惰性气氛，将待处理金属放入处理箱(3)中，并通过加热机构对其进行加热保温处理；
第二步，打开挡板(31)，将加热保温处理后的金属放入淬火桶(4)中进行淬火处理，淬火过程中封闭所述挡板(31)；
第三步，淬火完成之后，将金属从淬火桶(4)中捞出，在密封状态下，通过右过渡仓(33)将其取出，对其清洗以待下一步处理。
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