CN112921167A - 一种强磁场热处理装备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种强磁场热处理装备，包括超导磁体，所述超导磁体内部设置有热处理炉，所述超导磁体和热处理炉外侧均通过真空管连接于真空系统，所述热处理炉左侧设置有进给机构。本发明使用超导磁体能够产生比常规磁体磁场强度高数倍以上的背景磁场，作用于热处理的工件上，能够有效改变材料的磁畴结构；超导磁体采用无液氦，GM制冷机冷却，能够节约运行成本。

Description

一种强磁场热处理装备
技术领域
本发明涉及磁场热处理技术领域，具体为一种强磁场热处理装备。
背景技术
磁场热处理是指在磁场中居于居里温度附近将材料保温若干时间后冷却，或以一定的速度在磁场中冷却的热处理过程。通过磁场热处理，常常可以使合金中的磁性离子或离子对出现方向有序，从而引起所谓感生各向异性，使材料中原来易磁化方向各不相同的磁畴结构，变成易磁化的，方向大致平行于磁场取向的磁畴结构。
现有技术中的磁场热处理大部分是处于一般的室温环境中或者低真空的环境中的进行热处理工作，但是在室温或者低真空的条件下无法满足一些对强磁场和高真空环境有要求的工件的处理，对工件进行热处理后效果不理想，增加企业的生产成本，工件材料性能提升较低，且不均匀。
为实现工件在强磁场、高真空下的热处理，提升材料性能，发明了一种强磁场热处理装备。
发明内容
本发明的目的在于提供一种强磁场热处理装备，以解决上述背景技术中提出在室温或者低真空的条件下无法满足一些对强磁场和高真空环境有要求的工件的处理，对工件进行热处理后效果不理想，增加企业的生产成本，工件材料性能提升较低，且不均匀的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种强磁场热处理装备，包括超导磁体，所述超导磁体内部设置有热处理炉，所述超导磁体和热处理炉外侧均通过真空管连接于真空系统，所述热处理炉左侧设置有进给机构。
进一步而言，所述超导磁体中心孔处水平设置有低温恒温器，所述低温恒温器外侧设置有超导线圈，所述超导线圈外侧设置有GM制冷机。
进一步而言，所述热处理炉设置于所述超导磁体中心孔内部，与所述超导磁体中心孔轴线重合。
进一步而言，所述热处理炉内部的加热系统结构形式采用水冷套外热式，所述热处理炉内部隔热屏采用不锈钢制作。
进一步而言，所述热处理炉内部的冷却系统采用惰性气体冷却。
进一步而言，所述真空系统由干式螺杆泵、罗茨泵和分子泵构成，且所述真空系统与外部电源进行电性连接。
进一步而言，所述进给机构由移动装置和旋转机构构成，所述移动装置底部设置有固定支架，所述固定支架上侧连接有导轨，所述导轨左侧中间位置连接有移动装置步进电机，所述导轨上侧连接有滑块，所述移动装置步进电机右侧连接有丝杆，所述滑块上侧连接有移动支架，所述旋转机构左侧设置有移动支架，所述移动支架右侧末端连接有涡轮旋转支架，所述涡轮旋转支架下侧连接有涡轮，所述涡轮外侧设置有蜗杆传动轴，所述蜗杆传动轴左侧设置有旋转机构步进电机。
进一步而言，所述组成进给机构的旋转机构采用采用涡轮蜗杆传动方式，磁流体密封形式，旋转角度0—90°连续转动。
本发明还提供了一种强磁场热处理装备使用方法，所述使用方法包括如下步骤：
步骤1，超导磁体抽空降温；
采用真空系统对超导磁体低温恒温器内部进行抽真空，使真空度达到10-4Pa级，并开启GM制冷机，将超导线圈降温至4.2K以下；
步骤2，超导磁体励磁；
采用外部电源对超导线圈加电励磁，产生背景磁场；
步骤3，安装工件；
安装工件，通过进给机构的移动装置将工件移送至热处理炉中，并进行磁流体密封；
步骤4，炉体抽空；
采用真空系统对热处理炉内部抽真空，使真空度达到10-4Pa级；
步骤5，炉体加热；
通过热处理炉内部的加热系统对工件区域进行加热，工作温度为200—380℃，温度均匀性为±5℃；
步骤6，工件旋转；
通过进给机构的旋转机构实现工件旋转，使其均匀受热。
步骤7，炉体冷却；
通过热处理炉内部的冷却系统采用惰性气体冷却，实现快速冷却缩短工件出炉时间。
步骤8，工件出炉；
热处理炉开放大气，通过进给机构的移动装置实现工件出炉。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明为一种强磁场热处理装备，在传统热处理方式的基础上，增加了强磁场、高真空的条件，能够实时显示和控制真空、磁场、温度、工件角度、工件状态、气体流量等参数。
1、一种强磁场热处理装备，用于对工件在强磁场、高真空的条件下进行相应的热处理工艺，包括有超导磁体、热处理炉、真空系统、进给机构。超导磁体励磁，在中心孔内产生强磁场环境；热处理炉位于中心孔内，实现工件的加热及冷却；真空系统对超导磁体及热处理炉进行抽真空；进给机构用于将工件移送到热处理炉内并实现工件旋转。
2、使用超导磁体能够产生比常规磁体磁场强度高数倍以上的背景磁场，作用于热处理的工件上，能够有效改变材料的磁畴结构；超导磁体采用无液氦，GM制冷机冷却，能够节约运行成本。
3、热处理炉集成了真空系统、加热系统、移动及旋转机构、冷却水系统、惰性气体冷却系统等，能够完成各项参数集成化监测控制，精确控制工件热处理过程。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图中：1-超导磁体、2-热处理炉、3-真空系统、4-进给机构。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：一种强磁场热处理装备
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：
一种强磁场热处理装备，包括超导磁体1，超导磁体1内部设置有热处理炉2，超导磁体1和热处理炉2外侧均通过真空管连接于真空系统3，热处理炉2左侧设置有进给机构4。
本发明中，超导磁体1中心孔处水平设置有低温恒温器，低温恒温器外侧设置有超导线圈，超导线圈外侧设置有GM制冷机。低温恒温器中心孔径540mm，水平放置，超导磁体1内部的超导线圈由GM制冷机冷却至超导态，通过外部电源励磁，在中心处产生1T磁感应强度磁场。
本发明中，热处理炉2设置于超导磁体1中心孔内部，与超导磁体1中心孔轴线重合。热处理炉2能够对内部工件进行加热及冷却。热处理炉2内部加热系统结构形式采用水冷套外热式，其内部隔热屏采用不锈钢制作，加热系统外部尺寸为φ500mm，内部加热体围成的空间直径为φ340mm，内部工作温度为200—380℃，温度均匀性±5％，均温区范围250×250×150mm，炉内温度通过测温元件测定。热处理炉2内部冷却系统采用惰性气体冷却，实现快速冷却缩短工件出炉时间，配有惰性气体管道和流量压力检测装置，实现350℃降至60℃所用的时间小于2小时。
本发明中，真空系统3由干式螺杆泵、罗茨泵和分子泵构成，且真空系统3与外部电源进行电性连接。真空系统3分别与超导磁体1内部的低温恒温器和热处理炉2通过真空管紧固连接。用于将热处理炉预抽至工作真空要求，同时兼顾超导磁体的间歇式真空抽取，真空系统预抽真空度9×10-4Pa，压升率：≤0.5Pa/min，从大气抽至预抽真空值时间≤50min。
本发明中，进给机构4由移动装置和旋转机构构成，移动装置底部设置有固定支架，固定支架上侧连接有导轨，导轨左侧中间位置连接有移动装置步进电机，导轨上侧连接有滑块，移动装置步进电机右侧连接有丝杆，滑块上侧连接有移动支架，旋转机构左侧设置有移动支架，移动支架右侧末端连接有涡轮旋转支架，涡轮旋转支架下侧连接有涡轮，涡轮外侧设置有蜗杆传动轴，蜗杆传动轴左侧设置有旋转机构步进电机。
本发明中，组成进给机构4的旋转机构采用采用涡轮蜗杆传动方式，磁流体密封形式，旋转角度0—90°连续转动。工件转动定位精度能够达到90°
±1°。
实施例二：本发明强磁场热处理装备使用方法
本发明提供的强磁场热处理装备使用方法，包括如下步骤：
步骤1，超导磁体1抽空降温；
采用真空系统3对超导磁体1低温恒温器内部进行抽真空，使真空度达到10-4Pa级，并开启GM制冷机，将超导线圈降温至4.2K以下；
步骤2，超导磁体1励磁；
采用外部电源对超导线圈加电励磁，产生背景磁场；
步骤3，安装工件；
安装工件，通过进给机构4的移动装置将工件移送至热处理炉2中，并进行磁流体密封；
步骤4，炉体抽空；
采用真空系统3对热处理炉2内部抽真空，使真空度达到10-4Pa级；
步骤5，炉体加热；
通过热处理炉2内部的加热系统对工件区域进行加热，工作温度为200—380℃，温度均匀性为±5℃；
步骤6，工件旋转；
通过进给机构4的旋转机构实现工件旋转，使其均匀受热。
步骤7，炉体冷却；
通过热处理炉2内部的冷却系统采用惰性气体冷却，实现快速冷却缩短工件出炉时间。
步骤8，工件出炉；
热处理炉2开放大气，通过进给机构4的移动装置实现工件出炉。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种强磁场热处理装备，包括超导磁体(1)，其特征在于：所述超导磁体(1)内部设置有热处理炉(2)，所述超导磁体(1)和热处理炉(2)外侧均通过真空管连接于真空系统(3)，所述热处理炉(2)左侧设置有进给机构(4)。
2.根据权利要求1所述的一种强磁场热处理装备，其特征在于：所述超导磁体(1)中心孔处水平设置有低温恒温器，所述低温恒温器外侧设置有超导线圈，所述超导线圈外侧设置有GM制冷机。
3.根据权利要求1所述的一种强磁场热处理装备，其特征在于：所述热处理炉(2)设置于所述超导磁体(1)中心孔内部，与所述超导磁体(1)中心孔轴线重合。
4.根据权利要求1所述的一种强磁场热处理装备，其特征在于：所述热处理炉(2)内部的加热系统结构形式采用水冷套外热式，所述热处理炉(2)内部隔热屏采用不锈钢制作。
5.根据权利要求1所述的一种强磁场热处理装备，其特征在于：所述热处理炉(2)内部的冷却系统采用惰性气体冷却。
6.根据权利要求1所述的一种强磁场热处理装备，其特征在于：所述真空系统(3)由干式螺杆泵、罗茨泵和分子泵构成，且所述真空系统(3)与外部电源进行电性连接。
7.根据权利要求1所述的一种强磁场热处理装备，其特征在于：所述进给机构(4)由移动装置和旋转机构构成，所述移动装置底部设置有固定支架，所述固定支架上侧连接有导轨，所述导轨左侧中间位置连接有移动装置步进电机，所述导轨上侧连接有滑块，所述移动装置步进电机右侧连接有丝杆，所述滑块上侧连接有移动支架，所述旋转机构左侧设置有移动支架，所述移动支架右侧末端连接有涡轮旋转支架，所述涡轮旋转支架下侧连接有涡轮，所述涡轮外侧设置有蜗杆传动轴，所述蜗杆传动轴左侧设置有旋转机构步进电机。
8.根据权利要求1所述的一种强磁场热处理装备，其特征在于：所述组成进给机构(4)的旋转机构采用采用涡轮蜗杆传动方式，磁流体密封形式，旋转角度0—90°连续转动。
9.一种强磁场热处理装备使用方法，其特征在于，所述使用方法包括如下步骤：
步骤1，超导磁体(1)抽空降温；
采用真空系统(3)对超导磁体(1)低温恒温器内部进行抽真空，使真空度达到10-4Pa级，并开启GM制冷机，将超导线圈降温至4.2K以下；
步骤2，超导磁体(1)励磁；
采用外部电源对超导线圈加电励磁，产生背景磁场；
步骤3，安装工件；
安装工件，通过进给机构(4)的移动装置将工件移送至热处理炉(2)中，并进行磁流体密封；
步骤4，炉体抽空；
采用真空系统(3)对热处理炉(2)内部抽真空，使真空度达到10-4Pa级；
步骤5，炉体加热；
通过热处理炉(2)内部的加热系统对工件区域进行加热，工作温度为200—380℃，温度均匀性为±5℃；
步骤6，工件旋转；
通过进给机构(4)的旋转机构实现工件旋转，使其均匀受热。
步骤7，炉体冷却；
通过热处理炉(2)内部的冷却系统采用惰性气体冷却，实现快速冷却缩短工件出炉时间。
步骤8，工件出炉；
热处理炉(2)开放大气，通过进给机构(4)的移动装置实现工件出炉。
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