CN114293141B - 一种高效电弧渗碳自动化设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效电弧渗碳自动化设备，属于材料表面热处理技术领域。一种高效电弧渗碳自动化设备，包括：机械臂、渗碳机构、抛光机构、连接件；所述机械臂用于多自由度调节，所述渗碳机构采用脉冲电源让石墨在电弧作用下形成冲击工件表面较小熔池，所述抛光机构采用电动超声抛光方式对渗碳后的工件表面进行打磨，所述连接件安装于机械臂端部与渗碳机构或抛光机构连接。本发明将多个石墨棒同时安装在多电极渗碳板，采用一个开关，在单次脉冲作用下实现多电极放电渗碳，让超声发生器采用他激式震荡电路结构与输出电机连接提供较高的输出功率，输出电机驱动控制抛光片进行高频转动。

Description

一种高效电弧渗碳自动化设备

技术领域

本发明涉及材料表面热处理技术领域，尤其涉及一种高效电弧渗碳自动化设备。

背景技术

渗碳是将钢件在渗碳介质中加热并保温使碳原子渗入表层的化学热处理工艺，渗碳用于低碳钢或低碳合金工件上，提高该工件表面的碳含量，渗碳之后，工件表面的碳含量提高，使其具有高碳钢的高硬度、耐磨性、疲劳强度等特性，同时工件内部还能保留低碳钢淬火后较高的韧性。

因此渗碳工艺广泛应用在航空、汽车输送、农用机械的零部件上，目前渗碳工艺包括固体渗碳、液体渗碳、气体渗碳等方法，而渗碳工艺错采用密封式渗碳方式，以采用渗碳炉为主，本申请基于现有渗碳工艺设计改进一种开放式的渗碳方式，采用电弧工艺进行多石墨电极渗碳，降低渗碳条件，提高渗碳效率。并因此提供了一种高效电弧渗碳自动化设备。

发明内容

本发明的目的是为了设计提供一种高效电弧渗碳自动化设备提高渗碳效率的问题而提出的一种高效电弧渗碳自动化设备。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种高效电弧渗碳自动化设备，包括：

机械臂，用于多自由度调节；

渗碳机构，采用脉冲电源让石墨在电弧作用下形成冲击工件表面较小熔池；

抛光机构，采用电动超声抛光方式对渗碳后的工件表面进行打磨；

连接件，安装于机械臂端部与渗碳机构或抛光机构连接。

优选的，所述渗碳机构包括：

多电极渗碳板，由多个石墨电极组成，通过共用一个开关，在单次脉冲作用下实现多电极放电渗碳；

进料喷溶箱，一端呈敞口设置用于安装多电极渗碳板，所述进料喷溶箱用于控制石墨棒的移动及喷射惰性气体，让石墨在电弧作用下冲击工件表面形成较小熔池；

所述进料喷溶箱与连接件连接固定。

优选的，抛光机构包括：

超声发生器、抛光片，所述超声发生器采用他激式震荡电路机构与抛光片的输出电机连接提供较高的输出功率，所述超声发生器与连接件连接固定。

优选的，所述连接件包括承接管、插接管，所述承接管转动连接在机械臂上，所述承接管中部开设有限位孔，所述限位孔内部均匀设置多个环形凹槽，所述承接管端部的侧壁上沿竖直方向对称焊机有两个第一连接片，所述第一连接片向外凸出到承接管的外侧，所述第一连接片在承接管的外侧部位的内侧开设有第一弧形槽，所述承接管的侧壁上焊接有与第一连接片连接的第一卡条，两个所述第一卡条呈中线对称设置，所述承接管外侧上活动设置有限位环，所述限位环上对称开设有限位槽。

优选的，所述插接管上焊接有第二连接片、第二卡条，所述第二连接片和第二卡条在插接管采用与第一连接片和第一卡条在承接管上相同的连接方式，所述第二连接片内侧开设有第二弧形槽，所述插接管上焊接有与限位孔适配的插块，所述插块外壁均匀焊接多个限位环。

优选的，所述多电极渗碳板上均匀安装多个电极夹套，所述电极夹套中部插入石墨棒，所述石墨棒一端向外凸出另一端延伸至进料喷溶箱内部，所述电极夹套在石墨棒外侧部位呈环等间距贯穿开设有多个喷孔，所述电极夹套上下两侧对设置对导电片，所述导电片延伸至进料喷溶箱内部，所述电极夹套外侧安装喷嘴套，所述喷嘴套敞口设置并将凸出的石墨棒及导电片罩住。

优选的，所述进料喷溶箱呈柱状或矩形结构设置，所述进料喷溶箱内部贴近多电极渗碳板处平行设置有阴极通电板、阳极通电板，所述阴极通电板与阳极通电板之间安装有绝缘垫，所述阴极通电板与多个位于上侧的导电片连通，所述阳极通电板与多个位于下侧的导电片连通，所述阴极通电板与阳极通电板通过导线与外设的脉冲电源连接。

优选的，所述进料喷溶箱两侧固定有支架，所述支架上安装有矩形设置的储气罐，所述进料喷溶箱顶部设有被罩住的气泵，所述气泵进气端采用三通阀与两个储气罐连通，所述气泵出气端与进料喷溶箱内部靠近多电极渗碳板一侧连通。

优选的，所述进料喷溶箱内部安装有活塞板，所述活塞板四周固定橡胶与进料喷溶箱内部过盈配合，所述活塞板将进料喷溶箱一分为二，所述活塞板背离多电极渗碳板一端中部固定安装有活塞杆，所述活塞杆与活塞泵连接控制活塞板移动，所述活塞板背离多电极渗碳板一端四角处均安装有导向杆，所述活塞板朝向多电极渗碳板一端与石墨棒接触。

与现有技术相比，本发明提供了一种高效电弧渗碳自动化设备，具备以下有益效果：

(1)本发明提供了高效电弧渗碳自动化设备，以多自由度调节的机械臂为支撑设置了多石墨电极的渗碳机构与电动超声控制的抛光机构，将多个石墨棒同时安装在多电极渗碳板，采用一个开关，在单次脉冲作用下实现多电极放电渗碳，提高渗碳效率，让超声发生器采用他激式震荡电路结构与输出电机连接提供较高的输出功率，输出电机驱动控制抛光片进行高频转动。

(2)本发明中在多电极渗碳板安装多个石墨棒，在多电极渗碳板的一侧安装阴极通电板与阳极通电板，并正负电极分别穿过电极夹套连接在石墨棒的端部，对多个石墨棒同时进行电性连接，并采用一个开关控制，在单次脉冲作用下实现多电极放电渗碳，提高渗碳效率。

(3)本发明中将惰性气体充入进料喷溶箱内，并从每个固定石墨棒的电极夹套中喷出，将惰性气体均匀的分布在每个石墨棒周围，让石墨更充分的冲击工件表面形成熔池。

(4)本发明设置了机械臂与渗碳机构或抛光机构连接的连接件，连接件包含承接管与插接管插接连接固定、承接管与插接管插接后旋转卡接及承接管与插接管插接卡接后限位环限位固定等多层连接方式，其连接稳定性也依次递增，连接件的结构稳定性提高拆卸方便。

(5)本发明中将多电极渗碳板固定在进料喷溶箱上并与其连通，在进料喷溶箱内部安装活塞板进行进料密封，通过控制活塞板移动让石墨棒向外递送，同时改变进料喷溶箱一层空降，改变惰性气体的压强，增加惰性气体流动。

附图说明

图1为本发明的机械臂与抛光机构连接结构示意图；

图2为本发明的连接件与抛光机构连接结构示意图；

图3为本发明的机械臂与渗碳机构连接结构示意图；

图4为本发明的连接件与渗碳机构连接结构示意图；

图5为本发明的连接件卡接结构示意图；

图6为本发明的连接件插接结构示意图；

图7为本发明的连接件中承接管与插接管分开后正视结构示意图；

图8为本发明的连接件中承接管与插接管分开侧边俯视结构结构示意图；

图9为本发明的进料喷溶箱结构示意图；

图10为本发明的进料喷溶箱前侧剖面机构整体结构示意图；

图11为本发明的进料喷溶箱前侧剖面后进料喷溶箱与多电极渗碳板拆分结构示意图；

图12为本发明的图11中A处放大结构示意图

图13为本发明的多电极渗碳板侧视结构示意图。

图号说明：1、机械臂；2、渗碳机构；3、抛光机构；4、连接件；401、承接管；402、插接管；403、限位孔；404、凹槽；405、第一连接片；406、第一弧形槽；407、第一卡条；408、第一限位环；409、限位槽；410、第二连接片；411、第二卡条；412、第二弧形槽；413、插块；414、第二限位环；5、多电极渗碳板；501、电极夹套；502、喷孔；503、导电片；504、喷嘴套；6、进料喷溶箱；601、阴极通电板；602、阳极通电板；603、绝缘垫；604、支架；605、储气罐；606、气泵；607、活塞板；608、活塞杆；609、导向杆；7、超声发生器；8、抛光片。

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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

实施例：

请参阅图1-4，一种高效电弧渗碳自动化设备，包括：

机械臂1，用于多自由度调节；

渗碳机构2，采用脉冲电源让石墨在电弧作用下形成冲击工件表面较小熔池；

抛光机构3，采用电动超声抛光方式对渗碳后的工件表面进行打磨；

连接件4，安装于机械臂1端部与渗碳机构2或抛光机构3连接。

下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明：

请参阅1-4图，本申请实施例提供了一种高效电弧渗碳自动化设备，包括：机械臂1、渗碳机构2、抛光机构3、连接件4；

机械臂1用于多自由度调节；渗碳机构2采用脉冲电源让石墨在电弧作用下形成冲击工件表面较小熔池；抛光机构3采用电动超声抛光方式对渗碳后的工件表面进行打磨；连接件4安装于机械臂1端部，连接件4与渗碳机构2或抛光机构3连接。

请参阅5-8图，本申请实施例中，连接件4与渗碳机构2或抛光机构3连接，分别用于完成渗碳与抛光；因此在设计时连接件4采用便于固定于拆卸的方式，下面将对连接件4的结构及其连接方式进行描述：

连接件4包括承接管401、插接管402，承接管401连接在机械臂1上，插接管402分别安装在渗碳机构2与抛光机构3上，通过承接管401与插接管402的连接固定完成对渗碳机构2或抛光机构3的连接固定。

具体的是，承接管401的中部开设限位孔403，并在限位孔403内部均匀设置多个环形凹槽404，插接管402端部焊接插块413，并在插块413外壁均匀焊接多个第二限位环414；插块413插入限位孔403内部并将第二限位环414与环形凹槽404卡接，承接管401与插接管402转动连接，通过插拔的方式进行连接拆卸；

然后，承接管401与插接管402上分别焊接了两个第一连接片405与第二连接片410，第一连接片405与第二连接片410分别向外凸出到承接管401与插接管402的外侧，并分别开设了第一弧形槽406与第二弧形槽412，

承接管401的侧壁上焊接有与第一连接片405连接的第一卡条407，插接管402的侧壁上焊接有与第二连接片410连接的第二卡条411。

上述实施例中，承接管401与插接管402插接时，让两个第一连接片405竖直分布，两个第二连接片410水平分布，第一连接片405延伸到插接管402其中的第一弧形槽406正对第二卡条411，第二连接片410延伸至承接管401上其中的第二弧形槽412正对第一卡条407，将插接管402旋转45°，第二卡条411插入第一弧形槽406中，第一卡条407插入第二弧形槽412中，由此承接管401与插接管402在插拔连接后可进行旋转卡接，实现连接的稳定。

另外，承接管401上还滑动设置了第一限位环408，第一限位环408上开设的限位槽409可将贴近的第一连接片405与第二连接片410包含住，由此第一限位环408将阻挡第一连接片405与第二连接片410的分离，放置其活动推力，增加连接的稳定性。

下面将对渗碳机构2的结构及其连接方式进行描述：

请参阅10-13图，本申请的实施例中，渗碳机构2包括多电极渗碳板5、进料喷溶箱6；

多电极渗碳板5上安装多石墨棒形成多个石墨电极，通过共用一个开关，在单次脉冲作用下实现多电极放电渗碳；进料喷溶箱6一端与连接件4连接固定，另一端呈敞口设置用于安装多电极渗碳板5，进料喷溶箱6用于控制石墨棒的移动及喷射惰性气体，让石墨在电弧作用下冲击工件表面形成较小熔池；

上述实施例中，多电极渗碳板5上均匀安装多个电极夹套501，电极夹套501中部插入石墨棒，石墨棒一端向外凸出另一端延伸至进料喷溶箱6内部；电极夹套501在石墨棒外侧部位呈环等间距贯穿开设有多个喷孔502，使进料喷溶箱6内部通过喷孔502与外部连通，进料喷溶箱6充满惰性气体，并由喷孔502处排出；

电极夹套501上下两侧对称设置导电片503，导电片503一端向石墨棒弯折，两个导电片503连接到突出的石墨棒上下两侧，电极夹套501外侧安装喷嘴套504，喷嘴套504敞口设置并将凸出的石墨棒及导电片503罩住，两个导电片503连接到脉冲电源上，让石墨棒处形成电弧，利用石墨棒内部金属条的低点性质，使石墨随惰性气体呈滴状喷向工件；

其中，导电片503除两端外均涂上或包裹绝缘层，导电片503另一端延伸至进料喷溶箱6内部；并在箱体内部与脉冲电源连接。

请参阅9-11图，本申请实施例中，进料喷溶箱6采用柱状或矩形结构设置，其中一端敞口设置安装多电极渗碳板5，进料喷溶箱6在端口处贴近多电极渗碳板5安装了阴极通电板601与阳极通电板602，阴极通电板601与阳极通电板602平行设置并在之间安装了绝缘垫603，阴极通电板601与多个位于上侧的导电片503连通，阳极通电板602与多个位于下侧的导电片503连通，阴极通电板601与阳极通电板602通过导线与外设的脉冲电源连接，实现单次脉冲作用下多电极放电渗碳作业。

其中，进料喷溶箱6内部安装有活塞板607将其内部一分为二，活塞板607可沿进料喷溶箱6，通过在活塞板607四周固定橡胶与进料喷溶箱6内部过盈配合提高密封性，在活塞板607背离多电极渗碳板5一端中部固定安装有活塞杆608，让其与活塞泵连接，通过活塞泵控制活塞板607移动，同时活塞板607背离多电极渗碳板5一端四角处均安装有导向杆609利用导向杆609维持移动的稳定性。

而活塞板607朝向多电极渗碳板5一端与石墨棒接触，在活塞板607移动的同时将推动石墨棒向外移动，同时该侧空间。

进料喷溶箱6的支架604上固定了储气罐605，储气罐605采用矩形结构设置，更好的贴合进料喷溶箱6减少占用空间，储气罐605内部存储有惰性气体；在进料喷溶箱6顶部安装气泵606，气泵606进气端采用三通阀同时与两个储气罐605连通气泵606出气端与进料喷溶箱6内部靠近多电极渗碳板5一侧连通，注入到进料喷溶箱6内部并由多个电极夹套501的喷孔502喷出，在实现多电极放电渗碳进行惰性气体的喷射。

下面将对抛光机构3的结构及其连接方式进行描述

请参阅1-2图，本申请实施例中，抛光机构3包括：超声发生器7、抛光片8；

抛光片8与输出电机连接，超声发生器7与连接件4连接固定，输出电机安装在超声发生器7的箱体上，

超声发生器7采用他激式震荡电路机构与输出电机连接提供较高的输出功率，输出电机驱动控制抛光片8进行高频转动；

抛光片8对渗碳结束后的工件表面进行抛光加工。

以上，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 (4)

1.一种高效电弧渗碳自动化设备，包括：

机械臂（1），用于多自由度调节；

其特征在于：

渗碳机构（2），采用脉冲电源让石墨在电弧作用下形成冲击工件表面形成熔池；

抛光机构（3），采用电动超声抛光方式对渗碳后的工件表面进行打磨；

连接件（4），安装于机械臂（1）端部与渗碳机构（2）或抛光机构（3）连接；

所述渗碳机构（2）包括：

多电极渗碳板（5），由多个石墨电极组成，通过共用一个开关，在单次脉冲作用下实现多电极放电渗碳；

进料喷溶箱（6），一端呈敞口设置用于安装多电极渗碳板（5），所述进料喷溶箱（6）用于控制石墨棒的移动及喷射惰性气体，让石墨在电弧作用下冲击工件表面形成较小熔池；

所述进料喷溶箱（6）与连接件（4）连接固定；

所述多电极渗碳板（5）上均匀安装多个电极夹套（501），所述电极夹套（501）中部插入石墨棒，所述石墨棒一端向外凸出另一端延伸至进料喷溶箱（6）内部，所述电极夹套（501）在石墨棒外侧部位呈环等间距贯穿开设有多个喷孔（502），所述电极夹套（501）上下两侧对称设置导电片（503），所述导电片（503）延伸至进料喷溶箱（6）内部，所述电极夹套（501）外侧安装喷嘴套（504），所述喷嘴套（504）敞口设置并将凸出的石墨棒及导电片（503）罩住；

所述进料喷溶箱（6）呈柱状或矩形结构设置，所述进料喷溶箱（6）内部贴近多电极渗碳板（5）处平行设置有阴极通电板（601）、阳极通电板（602），所述阴极通电板（601）与阳极通电板（602）之间安装有绝缘垫（603），所述阴极通电板（601）与多个位于上侧的导电片（503）连通，所述阳极通电板（602）与多个位于下侧的导电片（503）连通，所述阴极通电板（601）与阳极通电板（602）通过导线与外设的脉冲电源连接；

所述进料喷溶箱（6）两侧固定有支架（604），所述支架（604）上安装有矩形设置的储气罐（605），所述进料喷溶箱（6）顶部设有被罩住的气泵（606），所述气泵（606）进气端采用三通阀与两个储气罐（605）连通，所述气泵（606）出气端与进料喷溶箱（6）内部靠近多电极渗碳板（5）一侧连通；

所述进料喷溶箱（6）内部安装有活塞板（607），所述活塞板（607）四周固定橡胶与进料喷溶箱（6）内部过盈配合，所述活塞板（607）将进料喷溶箱（6）一分为二，所述活塞板（607）背离多电极渗碳板（5）一端中部固定安装有活塞杆（608），所述活塞杆（608）与活塞泵连接控制活塞板（607）移动，所述活塞板（607）背离多电极渗碳板（5）一端四角处均安装有导向杆（609），所述活塞板（607）朝向多电极渗碳板（5）一端与石墨棒接触。

2.根据权利要求1所述的一种高效电弧渗碳自动化设备，其特征在于：所述连接件（4）包括承接管（401）、插接管（402），所述承接管（401）转动连接在机械臂（1）上，所述承接管（401）中部开设有限位孔（403），所述限位孔（403）内部均匀设置多个环形凹槽（404），所述承接管（401）端部的侧壁上沿竖直方向对称焊机有两个第一连接片（405），所述第一连接片（405）向外凸出到承接管（401）的外侧，所述第一连接片（405）在承接管（401）的外侧部位的内侧开设有第一弧形槽（406），所述承接管（401）的侧壁上焊接有与第一连接片（405）连接的第一卡条（407），两个所述第一卡条（407）呈中线对称设置，所述承接管（401）外侧上活动设置有第一限位环（408），所述第一限位环（408）上对称开设有限位槽（409）。

3.根据权利要求2所述的一种高效电弧渗碳自动化设备，其特征在于：所述插接管（402）上焊接有第二连接片（410）、第二卡条（411），所述第二连接片（410）和第二卡条（411）在插接管（402）采用与第一连接片（405）和第一卡条（407）在承接管（401）上相同的连接方式，所述第二连接片（410）内侧开设有第二弧形槽（412），所述插接管（402）上焊接有与限位孔（403）适配的插块（413），所述插块（413）外壁均匀焊接多个第二限位环（414）。

4.根据权利要求1所述的一种高效电弧渗碳自动化设备，其特征在于：抛光机构（3）包括：

超声发生器（7）、抛光片（8），所述超声发生器（7）采用他激式震荡电路机构与抛光片（8）的输出电机连接提供较高的输出功率，所述超声发生器（7）与连接件（4）连接固定。

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