CN113567621B - 表面酸洗智能测试平台及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种表面酸洗智能测试平台及使用方法，该平台用于对各种不规则形状模锻件的酸洗、测量各类零件的酸洗特点以及相关数据，能为合理的酸洗工艺制定和标准指定提供强有力的数据支撑。该平台增加了数据智能收集系统与转换系统，通过该系统，工作人员能对影响酸洗结果的因素进行实时监控。同时，该系统能对一定时间内模锻件的重量进行记录，方便工作人员根据记录的数据得到需要的材料。本发明配备有超声波发生器和温度控制装置，能更好的模拟生产现场的环境，并且该平台同时支持一次对多个不同的模锻件在不同的环境下进行酸洗工作，大大提高了工作效率，该平台体积小，适用于各种实验室。

Description

表面酸洗智能测试平台及使用方法

技术领域

本发明涉及金属智能酸洗技术领域，尤其是一种表面酸洗智能测试平台及使用方法。

背景技术

随着我国各行各业的快速发展，钢铁的需求量逐渐增加，对钢铁各项性能的要求也在提高。如果想要了解金属的各项性能，就必须进行酸洗工作以此了解金属内部结构。相应的酸洗装置也应进行不断地升级改装。

目前已有的酸洗装置多为钢厂里面的大型酸洗冷轧一体化装置，并没有单独的智能酸洗装置。而钢厂中的大型酸洗冷轧联合装置适用于钢材的生产，并不适用于学校或者科研实验室的实验。虽然现在已经有了比较先进的酸洗装置，但是，仍然会出现酸洗结束后达不到效果的现象。经过调查与总结，有两大因素在很大程度上会导致酸洗的效果有很多大的误差：首先就是温度，这个因素在很大程度上影响了试件酸洗的结果，而且不同的试验不同的试件也会要求在不同的温度下进行，目前已有的酸洗装置不能准确地控制整个酸洗工艺过程的温度。其次就是酸洗溶液经过试件表面的速度，酸洗液经过试件表面的速度会直接影响腐蚀的效果和速度。目前已有的酸洗装置几乎都是用的喷头对试件进行酸液的喷洒进而达到腐蚀试件表面的目的，这样一来，酸溶液只是经过喷头落在了试件表面，而在试件表面并没有所谓的速度。

针对以上问题，本发明公开了一种表面酸洗智能测试平台以及其使用方法，在很大程度上解决了温度以及酸洗液流过试件表面的速度对整个酸洗工艺的影响，提高了金属的酸洗效果，进而能更能仔细地观察到金属被腐蚀后的内部结构。从而能更好的利用金属的这些性质，以此为整个社会的科技进步做出巨大的贡献。

发明内容

本发明的目的在于提供一种表面酸洗智能测试平台及其使用方法，以便克服现有技术中的不足。

为实现本发明的目的之一，本发明提供以下技术方案：一种表面酸洗智能测试平台，其包括双光轴滚珠丝杠、伸缩杆、试件装夹架、试件夹板、信号接收探头、水洗槽、超声波发生器、酸洗槽、酸洗槽密封盖、加热水管和装置外框架，所述装置外框架通过铝型材与角件相连，双光轴滚珠丝杠设置于装置外框架相连的顶部，所述伸缩杆与双光轴滚珠丝杠相连，并组成移动副，能实现相对运动，伸缩杆的第二端与试件装夹架的第一端固连，试件装夹架的第二端与试件夹板相连，试件夹板用以固定工件；所述水洗槽与酸洗槽并排固定于装置外框架的底部，超声波发生器安装于酸洗槽侧面，用以控制各酸洗槽中酸洗液的流速，进而影响试件酸洗的效果和时间；各酸洗槽均设有信号接收探头，将酸洗液的成分、温度信息传送到操控台上的控制系统，并由控制系统收集整理数据；所述酸洗槽密封盖安装于酸洗槽上部，所述加热水管安装于酸洗槽内，能控制酸洗溶液保持在0～100°之间。

优选地，所述超声波发生器能使酸液通过模锻件腐蚀表面的流速保持在4.7～8.6mm/s，试件的横向移动速度和纵向移动速度均选为15mm/s，酸洗槽内部的最佳温度为20°。

优选地，所述酸洗槽的顶部设有气泵，通过管路将酸洗槽内产生的废气排至处理液中。

优选地，控制系统能控制超声波发生器提供的超声波频率，并且能同时为不同的酸洗试件提供不同的频率。

本发明的另一方面提供一种基于所述表面酸洗智能测试平台的使用方法，其包括如下步骤：

S1、根据酸液流速与超声波发生器频率的关系计算出需要的超声波发生器频率，确定酸洗工作所需要的环境温度即酸洗槽内部温度；

S2、在系统控制器的输入端输入超声波发生器的频率、初始温度、酸洗时间、酸洗试件的行程以及水洗时间；

S3、将酸洗工作用的酸洗液体装入酸洗槽内，并同时开启气泵和超声波发生器；

S4、将试件装夹在夹头上面，通过程序控制双光轴滚珠丝杠进行左右移动，将试件移动到酸洗槽入口上方，再控制伸缩杆上下移动，将试件放入酸洗槽内进行酸洗；

S5、待酸洗时间结束后，通过程序控制升缩杆将试件移出酸洗槽，并将试件移动到水洗槽上方时停止；

S6、利用程序控制伸缩杆将试件移动到水洗槽内对试件进行清水冲洗，以保证酸洗过的表面不被破坏。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1)本发明增加了酸洗液加热装置，能根据实际要求为整个酸洗工艺提供应有的温度环境，其次，当室内温度较高时，酸洗溶液容易挥发，能利用温度控制装置为酸溶液降温，尽量的减少酸溶液的挥发；

2)本发明增加了超声波发生器，利用超声波发生器为酸洗溶液提供一个速度，并且能利用程序控制速度的大小，以此来测定酸洗液体流经试件表面时酸洗液体的流速对酸洗效果的影响；

3)本发明利用的是程序控制双光轴滚珠丝杠和伸缩杆进行移动，从而使得试件进行不同方位的移动；

4)本发明增加了一个智能系统，该系统一个对酸洗槽内的酸洗溶液的PH值、温度以及酸洗时间等数据信息进行收集并整理，工作人员能通过对这些数据的分析对比以及讨论得到想要的材料；

5)本发明的酸洗槽包括多个分开的小酸洗槽，能同时对多个不同试件在不同酸液和不同酸液流速的条件下进行酸洗工作。

附图说明

图1为表面酸洗智能测试平台的总体结构图；

图2为表面酸洗智能测试平台的剖视图；

图3为表面酸洗智能测试平台的酸洗槽剖视视图；

图4为表面酸洗智能测试平台的水洗槽俯视视图；

图5为表面酸洗智能测试平台的试件移动装置的正视图以及侧视图；

图6为表面酸洗智能测试平台的酸洗槽盖俯视图。

附图标记：

1、双光轴滚珠丝杠；2、伸缩杆；3、试件装夹架；4、试件夹板；5、信号接收探头；6、水洗槽；7、超声波发生器；8、酸洗槽；9、气泵；10、酸洗槽密封盖；11、加热水管；12、装置外框架；13、酸洗槽盖。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，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的一部分实施例，而不是全部实施例。通常在此处附图中描述和展示出的本发明实施例的组件能以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明实施例的详细描述并非旨在限制本发明要求保护的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其他所有实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为表面酸洗智能测试平台的整体结构图、图2为表面酸洗智能测试平台的剖视图，其工作原理以及使用方式如下：金属试件装夹在由试件装夹架3和试件夹板4组成的试件夹上面，通过程序控制双光轴滚珠丝杠1以及伸缩杆2的运动从而控制试件的横向以及纵向移动，先将试件移动到酸洗槽8进行腐蚀处理，然后再控制试件移动到水洗槽6内进行水洗干燥处理，最后取下试件。金属试件在进行酸洗工作时，槽内的酸液流速能通过超声波发生器7控制，系统能通过程序控制超声波发生器发出的超声波频率从而控制提供给酸洗液的流速，酸洗槽内酸液的PH值以及温度能通过信号接收探头5将接收的信号传递给系统，并由系统对接受的信号进行整理，最终以数据的形式反馈给工作人员。在进行酸洗的同时，酸洗槽内的温度能由加热水管11控制。为了防止在酸洗工作期间产生的废气污染环境，因此在酸洗工作开始之前用酸洗槽密封盖10对整个装置进行密封，并由气泵9将酸洗槽内的废气抽出酸洗槽；水洗槽6与酸洗槽8并排固定于装置外框架12的底部，装置外框架12为铝型材与角件拼接而成，具有重量轻、易组装、易拆卸、美观的特点。

图3为表面酸洗智能测试平台的酸洗槽剖视视图，其工作原理以及使用方式如下：酸洗槽8包括多个分开的小酸洗槽，并且每个酸洗槽之间都由隔板分隔开，不会影响其他酸洗槽内的反应，而且能同时对多个试件进行酸洗工作，加热装置由孔A从外界进入酸洗槽8，以此来调节酸洗槽内部温度，酸洗工作结束以后废液通过孔B排出。

超声波发生器7能使酸液通过模锻件腐蚀表面的流速保持在4.745～8.587mm/s，试件的横向移动速度和纵向移动速度均选为15mm/s，酸洗槽内部的最佳温度为20℃。

控制系统能控制超声波发生器7提供的超声波频率，并且能同时为不同的酸洗试件提供不同的频率。

图4为表面酸洗智能测试平台的水洗槽俯视图，其工作原理以及使用方式如下：酸洗结束后将试件移动到水洗槽内进行水洗，等水洗工作结束以后水洗槽内的废水经过孔C排出。

图5为表面酸洗智能测试平台的试件移动装置正视视图，其工作原理以及使用方式如下：试件由试件装夹架3和试件夹板4组成的试件装夹装置夹紧，通过程序以及智能系统控制丝杠1和伸缩杆2将试件移动到相应的地方进行酸洗工作，试件由试件夹板4上的孔D通过螺栓夹紧固定。

图6为表面酸洗智能测试平台的酸洗槽盖俯视图，其工作原理以及使用方式如下：将酸洗槽密封盖10装在酸洗槽8上，试件通过酸洗槽盖13上的孔F进入酸洗槽内进行酸洗工作，排气管道经过孔E进入酸洗槽将废气排除酸洗槽，与智能系统相连接的信号接收装置由孔G进入酸洗槽8，对酸洗槽内部的温度以及PH值进行实时的检测收集。

为了使得酸洗液体的流速能够做到精确改变，本发明加入了超声波发生器7，利用超声波发生器产生的超声波震荡液体，从而使得液体拥有一定的速度。通过控制台以及程序可以控制超声波发生器7发出的超声波频率以及波长，从而达到精准改变酸洗液体速度的目的。

为了使得酸洗槽内部的温度保持恒定，本发明采用热水管加热方式，通过热水管使得已经加热好的循环水流经每一个小酸洗槽，从而使得酸洗槽内的温度是预定的温度。并且本发明采用的循环水的加热方式，能够使得酸洗槽内的温度保持恒定，同时，加热水管11也可以对酸洗槽内的温度进行降温处理。

为了方便对实验数据的实时监控与收集，本发明增加了智能数据采集整理系统。通过该系统，工作人员可以对酸洗工作的温度、重量以及PH值进行实时监控。同时，当温度的变化超过预定的温度时，该系统可以进行报警，以此提醒工作人员。当酸洗工作结束时，该智能系统会提醒工作人员，从而使得工作人员立刻做出反应。在酸洗工作结束后，智能数据采集整理系统会采集所有数据，包括温度、重量、时间和PH值。

该智能系统由操控台上的控制器控制，通过操控台上的控制器，工作人员将实验的初始数据输入控制器的输入端，等待控制器和所有的程序准备就绪以后按下开始按钮启动丝杠、超声波发生器、气泵，开始进行试件的酸洗工作。工作人员可以在控制器输入端输入酸洗的时间以及水洗的时间，等到酸洗时间结束，系统会自动控制伸缩杆以及丝杠将试件移动到水洗槽进行清洗一定的时间再移动出水洗槽等待工作人员拆下试件。随后，工作人员可以通过操控台上的数据输出端拷贝数据。

本发明的智能系统可以同时对10个不同的试件的酸洗情况进行实时的记录，大大降低了操作产生误差的几率。并且，该系统可以将这些数据有序的进行分组整理，最后展现给工作人员，使工作人员的工作量大大减少。

本发明的试件装夹装置中的试件夹板4由于其形状的特殊，故可以装夹任何形状、任何材料的试件。试件夹板4是由两个分开的夹板分别有两根螺栓挂载在夹板连接杆3上面，有一组螺栓螺母组合实现夹紧的功能。该发明的夹紧装置采用的是机械式夹紧，并且该夹板的材料采用的是耐腐蚀、耐高温材料。在夹板连接杆上配备有重力传感器，可以对酸洗试件的重量进行实时的监测，并且重力传感器做好防腐处理，防止酸洗槽的酸液挥发腐蚀传感器导致传感器失灵影响数据的准确性和传感器寿命。在仪器运行过程中，重力传感器所监测的数据由传输线路传输给收集系统。

为了使得每个小酸洗槽内的反应的温度更准确，在相邻的两个酸洗槽之间加了隔热棉做隔热处理，防止反应的热量通过隔板传递到其他酸洗槽影响其他酸洗槽内的反应。而且酸洗槽8整体采用透明材料制成，方便工作人员对整个实验过程进行观察并能及时做出反应。为了防止反应时溶液的挥发会影响到其他酸洗槽的反应，在每个酸洗槽的排气管道口处安装了单向阀，这样就可以使得溶液因为挥发产生的气体统一向外界排出，避免了排进其他反应槽。

为了防止气体对环境的污染，整个装置外面由透明板材封装，板材上面留有一些孔洞以便将外界的线路连接在装置上面。并且板材上面的孔洞也可以用于传送排气管道，管道与装置内的气泵相连接，在板材孔洞上面也有一些管道连接，以防止酸洗槽中的气体泄漏污染环境同时减少对工作人员的伤害。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明能有而各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。因注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

Claims (4)

1.一种表面酸洗智能测试平台，其包括双光轴滚珠丝杠、重量传感器、伸缩杆、试件装夹架、试件夹板、信号接收探头、水洗槽、气泵、超声波发生器、酸洗槽、酸洗槽密封盖、加热水管和装置外框架，其特征在于：

所述装置外框架通过铝型材与角件相连，双光轴滚珠丝杠设置于装置外框架相连的顶部，伸缩杆与重量传感器以及双光轴滚珠丝杠相连，并组成移动副，能实现相对运动，伸缩杆的第二端与试件装夹架的第一端固连，试件装夹架的第二端与试件夹板相连，试件夹板用以固定工件；

所述水洗槽与酸洗槽并排固定于装置外框架的底部，超声波发生器安装于酸洗槽侧面，用以控制各酸洗槽中酸洗液的流速，控制系统能通过程序控制超声波发生器发出的超声波频率以及波长从而控制提供给酸洗液的流速，进而影响试件酸洗的效果和时间；

各酸洗槽均设有信号接收探头，将酸洗液的成分、温度信息传送到操控台上的控制系统，并由控制系统收集整理数据，当温度的变化超过预定的温度时，该控制系统进行报警，以此提醒工作人员，当酸洗工作结束时，该控制系统会提醒工作人员，从而使得工作人员立刻做出反应，在酸洗工作结束后，控制系统会采集所有数据，包括温度、重量、时间和PH值；

所述酸洗槽密封盖安装于酸洗槽上部，所述加热水管安装于酸洗槽内，能控制酸洗溶液保持在0~100°之间；

试件装夹在由试件装夹架和试件夹板组成的试件夹上面，通过工作人员将实验的初始数据输入控制器的输入端，等待控制器和所有的程序准备就绪以后按下开始按钮启动丝杠、超声波发生器、气泵，开始进行试件的酸洗工作，程序控制双光轴滚珠丝杠以及伸缩杆的运动从而控制试件的横向以及纵向移动；金属试件在进行酸洗工作时，槽内的酸液流速能通过超声波发生器控制，控制系统能通过程序控制超声波发生器发出的超声波频率以及波长从而控制提供给酸洗液的流速，通过重量传感器可以实时收集试验件重量的变化，酸洗槽内酸液的PH值以及温度能通过信号接收探头将接收的信号传递给控制系统，并由控制系统对接收的信号进行整理，最终以数据的形式反馈给工作人员；在进行酸洗的同时，酸洗槽内的温度由加热水管控制；多个分开的小酸洗槽，能同时对多个不同试件在不同酸液和不同酸液流速的条件下进行酸洗工作；试件夹板由两个分开的夹板分别由两根螺栓挂载在夹板连接杆上面，螺栓螺母组合实现夹紧的功能；

其工作过程如下：

S1、根据酸液流速与超声波发生器频率的关系计算出需要的超声波发生器频率，确定酸洗工作所需要的环境温度即酸洗槽内部温度；

S2、在控制系统控制器的输入端输入超声波发生器的频率、初始温度、酸洗时间、酸洗试件的行程以及水洗时间；

S3、将酸洗工作用的酸洗液体装入酸洗槽内，并同时开启气泵和超声波发生器；

S4、将试件装夹在夹头上面，通过程序控制双光轴滚珠丝杠进行左右移动，将试件移动到酸洗槽入口上方，再控制伸缩杆上下移动，将试件放入酸洗槽内进行酸洗；

S5、待酸洗时间结束后，通过程序控制升缩杆将试件移出酸洗槽，并将试件移动到水洗槽上方时停止；

S6、利用程序控制伸缩杆将试件移动到水洗槽内对试件进行清水冲洗，以保证酸洗过的表面不被破坏。

2.根据权利要求1所述的表面酸洗智能测试平台，其特征在于：所述超声波发生器能使酸液通过模锻件腐蚀表面的流速保持在4.7~8.6mm/s，试件的横向移动速度和纵向移动速度均选为15mm/s，酸洗槽内部的最佳温度为20°C。

3.根据权利要求1所述的表面酸洗智能测试平台，其特征在于：所述酸洗槽的顶部设有气泵，通过管路将酸洗槽内产生的废气排至处理液中。

4.根据权利要求1所述的表面酸洗智能测试平台，其特征在于：控制系统能控制超声波发生器提供的超声波频率，并且能同时为不同的酸洗试件提供不同的频率。

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