CN115561041B - 一种适用于金属热处理工艺的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种金属热处理工艺装置，属于金属加工领域，旨在通过机械臂的夹取，让被测金属块依次经过箱式电阻炉、金相研磨装置、水箱、腐蚀箱、超声清洗机等步骤，使得需要人为操作的步骤全部机械化，金相研磨装置有形状近似射击靶的转盘和转盘驱动装置，每一环是粗糙不同的摩擦环，最中间是抛光环，其他是研磨环，腐蚀箱上还设置多个原料储存瓶，每个瓶子装有不同液体，通过电磁阀门控制流出的量，在腐蚀箱内进行混合，形成需要的腐蚀液，最后经过超声清洗机的处理，形成易于观察的样品，该发明大大降低了在金属热处理过程中人工的干预部分，解放了劳动力，有效提高工作效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种适用于金属热处理工艺的装置，属于金属加工领域。
背景技术
对金属材料的处理有几千年的历史，从商州时代的青铜器到现在各种高精尖合金的使用，无不在说明了金属材料对人类的重要性，进入20世纪以后，科学技术飞速发展，人们从宏观世界开始往微观世界发展，从分子、原子、夸克的不断突破，更追求微观的变化，材料检测领域也是如此，观测材料在某种状态下的变化是研究材料性能的重要方法。金属热处理工艺是相当重要的一种处理方法，但现在对金属的热处理还停留在人工干预的阶段，若对某金属要热处理一万小时，则需要实验人员每隔一段时间将金属从高温环境中拿出，经过研磨、清洗、腐蚀，再观测，这个过程对人力资源的浪费相当严重，使得高端人才浪费在不断重复的机械式工作中，不利于科研的进步，所以研发出一款可自动化实现金属热处理的设备或装置十分重要，可大大提高科研人员、公司的研发效率，解放人手，使得科研人员能将精力更多投入到开创性的工作中。
发明内容：
本发明提供一种适用于金属热处理工艺的装置，旨在通过箱式电阻炉对金属进行长时间的热加工，并通过金相研磨装置对金属进行打磨，打磨到合适的状态通过清洗水箱进行清洗，通过计算机对腐蚀原液储存罐上的电磁阀门进行控制，调配出合适的腐蚀液，再将金属放置腐蚀液中进行腐蚀，达到时间之后经过超声清洗机处理，最后形成可供观测人员分析的被热处理后的样品，该装置完全自动化，机器代替人手，提高了工作效率。
本发明采用的技术方案是：一种适用于金属热处理工艺的装置，其特征在于：由：箱式电阻炉、金相研磨装置、清洗水箱、腐蚀箱、腐蚀原液储存罐、腐蚀原液运输水管、超声清洗机、机械臂、计算机、电磁阀门、放物平台构成。
进一步的，箱式电阻炉在传统箱式电阻炉的基础上将门设置成侧开式电控门，也能对箱式电阻炉内部的温度和加热时间进行调节，可由计算机对箱式电阻炉的门的开闭进行控制。
进一步的，金相研磨装置由驱动电机和研磨盘组成，驱动电机设置在研磨盘下部，驱动研磨盘转动，研磨盘形状近似射击靶，由多环构成，不同环表面的粗糙程度不同，从外到内目数逐步增大，最内层为抛光环，其他层为研磨环。
进一步的，清洗水箱上开口，还设置有进水口和出水口，进水口和出水口上均设置有电磁阀门。
进一步的，腐蚀箱也设置有进水口和出水口，上面同样设置有电磁阀门。
进一步的，腐蚀原液储存罐的数量大于等于两个，内部装有腐蚀过程中需要用到的原液，腐蚀原液储存罐顶部设置有添加口，下部为漏斗形，漏斗形底部与腐蚀原液运输水管相连接，连接处设置有电磁阀门，腐蚀原液运输水管另一端连接到腐蚀箱上方。
进一步的，箱式电阻炉、金相研磨装置、清洗水箱、腐蚀箱、超声清洗机、计算机、放物平台环状设置，机械臂设置在形成的环状中间，抓取被实验金属块从一个装置到另外一个装置。
进一步的，箱式电阻炉的侧开式电控门一端面对机械臂。
进一步的，箱式电阻炉、驱动电机、超声清洗机、机械臂、电磁阀门均与计算机连接并受其控制。
进一步的，在工作时，首先在计算机上设置箱式电阻炉的炉内温度和时间，将被测金属块放在放物平台上方，机械臂识别到放物平台上方有金属块，此时计算机控制箱式电阻炉的门打开，机械臂将金属块放在箱式电阻炉内部，计算机控制门关闭。
进一步的，在到达被测时间之后，控制门打开，机械臂将金属块抓住放在金相研磨装置位置，计算机控制驱动电机转动，机械臂抓住金属块从一环一环进行研磨，从外侧开始，一环磨到设定时间之后再到下一环，直至最内的抛光环。
进一步的，经过上述步骤，将金属块置于清洗水箱中。
进一步的，在到达设定的时间后机械臂再次将金属块从清洗水箱中拿到腐蚀箱中，在金属块进入腐蚀箱之前计算机控制相应比例的腐蚀原液和水进入腐蚀箱，此时在金属块进入腐蚀箱之前已经调配好腐蚀液。
进一步的，经过腐蚀过程后机械臂再将金属块放在超声清洗机内，关上超声清洗机的门。
进一步的，工作完成后打开门，将金属块从超声清洗机内取出放在放物平台上，直至此全部过程完毕。
进一步的，金相研磨装置的研磨环的粗糙度优选为：从外到内依次：360目、600目、800目、1000目、1500目、2000目、3000目。
进一步的，金相研磨装置上方还设置有喷水装置，下部设置有集水装置。
进一步的，实验研磨过程有干磨和水磨两种，若是干磨，不喷水，若是水磨，喷水装置喷水。
进一步的，清洗水箱和金相研磨装置上设置的喷水装置均连接到自来水管上，清洗水箱的出水口和金相研磨装置上设置的集水装置直接连接到下水管道，将水直接排出，
进一步的，腐蚀箱的进水口与自来水管道相连，出水口先连接到污水处理装置，经过污水处理装置后再将水排到下水管道。
进一步的，清洗水箱内部设置有搅拌装置，受计算机控制，使水箱里面的水处于流动状态，提高清洗效率。
进一步的，腐蚀箱内部设置有搅拌装置，受计算机控制，在腐蚀原液和水进入到腐蚀箱后搅拌装置启动，将原液和水充分融合，配成需要的腐蚀液。
进一步的，腐蚀原液储存罐和腐蚀原液运输水管材料根据需要储存的原液确定，装有不同腐蚀原液的腐蚀原液储存罐和腐蚀原液运输水管的材料不同，腐蚀原液储存罐上还设置有温控装置，确保腐蚀原液在最佳存储状态。
进一步的，所述的腐蚀原液储存罐内装有金属热处理工艺需要用到的化学液体，包括：盐酸、CuCl2、去离子水、硝酸、硫酸、苦味酸、酒精、FeCl3、CuSO4、甘油甲醇、氯化锡、氯化镁、高锰酸钾、重络酸钾、氢氧化钾、氢氟酸等。
一种适用于金属热处理工艺的装置，其操作步骤如下：
步骤一：将被测金属块样品放置在放物平台上，在计算机上设置好要做的实验，确定好各个步骤的时间、箱式电阻炉温度、金相研磨装置的转速；
步骤二：识别到金属样品之后整个装置开始工作，首先机械臂将金属块放在箱式电阻炉内，箱式电阻炉在工作中保持设定好的温度；
步骤三：箱式电阻炉设定好的时间完成后，机械臂将金属块从箱式电阻炉内取出并抓取住在金阳眼膜装置上研磨；
步骤四：研磨完成，置于清洗水箱中清洗；
步骤五：计算机控制腐蚀原液储存罐上的电磁阀门开闭，调配好适合的腐蚀液，机械臂将金属块从清洗水箱中取出并放置在腐蚀箱中；
步骤六：腐蚀完成后，机械臂再次将金属块从腐蚀箱中取出放在超声清洗机中；
步骤七：清洗完成后，机械臂将金属块取出放置在放物平台上，试验完成。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：1、创新性的提供了一种金属热处理工艺的装置，使得金属热处理的工艺从人工操作变成自动化；2、创新性的设计了一种研磨盘，一个研磨装置可满足多种使用场景，还配备有喷水装置，不仅满足干磨需要，水磨也能使用；3、优选了研磨盘的目数，确保绝大部分实验均可使用；4、设置了腐蚀原液储存罐，根据原液选择材料，在储存罐的基础上还设置了温控装置，最大化满足保存腐蚀原液的需要；5、设计了一套可自动配腐蚀液的装置；6、设计了清洗水箱搅拌装置，能提高清洗效率；7、设计了腐蚀箱搅拌装置，提高腐蚀液的配比效果。
附图说明：
图1为本发明的左侧主视图；
图2为本发明的右侧主视图；
图3为本发明的腐蚀箱区域局部图；
图4为本发明的水箱结构图；
图5为本发明的箱式电阻炉结构图；
图6为本发明的金相研磨装置结构图；
图7为本发明的控制逻辑示意图。
图中各标号：1-箱式电阻炉、2-金相研磨装置、201-驱动电机、202-研磨盘、3-清洗水箱、4-腐蚀箱、5-腐蚀原液储存罐、6-腐蚀原液运输水管、7-超声清洗机、8-机械臂、9-计算机、10-电磁阀门、11-放物平台。
具体实施方式：
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明作进一步说明。应该理解，这些描述只是实例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
请参阅图1-7；本发明提供一种适用于金属热处理工艺的装置，旨在通过箱式电阻炉1对金属进行长时间的热加工，并通过金相研磨装置2对金属进行打磨，打磨到合适的状态通过清洗水箱3进行清洗，通过计算机9对腐蚀原液储存罐5上的电磁阀门10进行控制，调配出合适的腐蚀液，再将金属放置腐蚀液中进行腐蚀，达到时间之后经过超声清洗机7处理，最后形成可供观测人员分析的被热处理后的样品，该装置完全自动化，机器代替人手，提高了工作效率。
本发明采用的技术方案是：一种适用于金属热处理工艺的装置，其特征在于：由：箱式电阻炉1、金相研磨装置2、清洗水箱3、腐蚀箱4、腐蚀原液储存罐5、腐蚀原液运输水管6、超声清洗机7、机械臂8、计算机9、电磁阀门10、放物平台11构成。
进一步的，箱式电阻炉1在传统箱式电阻炉的基础上将门设置成侧开式电控门，也能对箱式电阻炉1内部的温度和加热时间进行调节，可由计算机9对箱式电阻炉1的门的开闭进行控制。
进一步的，金相研磨装置2由驱动电机201和研磨盘202组成，驱动电机201设置在研磨盘202下部，驱动研磨盘202转动，研磨盘202形状近似射击靶，由多环构成，不同环表面的粗糙程度不同，从外到内目数逐步增大，最内层为抛光环，其他层为研磨环。
进一步的，清洗水箱3上开口，还设置有进水口和出水口，进水口和出水口上均设置有电磁阀门10。
进一步的，腐蚀箱4也设置有进水口和出水口，上面同样设置有电磁阀门10。
进一步的，腐蚀原液储存罐5的数量大于等于两个，内部装有腐蚀过程中需要用到的原液，腐蚀原液储存罐5顶部设置有添加口，下部为漏斗形，漏斗形底部与腐蚀原液运输水管6相连接，连接处设置有电磁阀门10，腐蚀原液运输水管6另一端连接到腐蚀箱4上方。
进一步的，箱式电阻炉1、金相研磨装置2、清洗水箱3、腐蚀箱4、超声清洗机7、计算机9、放物平台11环状设置，机械臂8设置在形成的环状中间，抓取被实验金属块从一个装置到另外一个装置。
进一步的，箱式电阻炉1的侧开式电控门一端面对机械臂8。
进一步的，箱式电阻炉1、驱动电机201、超声清洗机7、机械臂8、电磁阀门10均与计算机9连接并受其控制。
进一步的，在工作时，首先在计算机9上设置箱式电阻炉1的炉内温度和时间，将被测金属块放在放物平台11上方，机械臂8识别到放物平台11上方有金属块，此时计算机9控制箱式电阻炉1的门打开，机械臂8将金属块放在箱式电阻炉1内部，计算机9控制门关闭。
进一步的，在到达被测时间之后，控制门打开，机械臂8将金属块抓住放在金相研磨装置2的位置，计算机9控制驱动电机201转动，机械臂8抓住金属块从一环一环进行研磨，从外侧开始，一环磨到设定时间之后再到下一环，直至最内的抛光环。
进一步的，经过上述步骤，将金属块置于清洗水箱3中。
进一步的，在到达设定的时间后机械臂8再次将金属块从清洗水箱3中拿到腐蚀箱4中，在金属块进入腐蚀箱4之前计算机9控制相应比例的腐蚀原液和水进入腐蚀箱4，此时在金属块进入腐蚀箱4之前已经调配好腐蚀液。
进一步的，经过腐蚀过程后机械臂8再将金属块放在超声清洗机7内，关上超声清洗机7的门。
进一步的，工作完成后打开门，将金属块从超声清洗机7内取出放在放物平台11上，直至此全部过程完毕。
进一步的，金相研磨装置2的研磨环的粗糙度优选为：从外到内依次：360目、600目、800目、1000目、1500目、2000目、3000目。
进一步的，金相研磨装置2上方还设置有喷水装置，下部设置有集水装置。
进一步的，实验研磨过程有干磨和水磨两种，若是干磨，不喷水，若是水磨，喷水装置喷水。
进一步的，清洗水箱3和金相研磨装置2上设置的喷水装置均连接到自来水管上，清洗水箱3的出水口和金相研磨装置2上设置的集水装置直接连接到下水管道，将水直接排出，
进一步的，腐蚀箱4的进水口与自来水管道相连，出水口先连接到污水处理装置，经过污水处理装置后再将水排到下水管道。
进一步的，清洗水箱3内部设置有搅拌装置，受计算机9控制，使水箱里面的水处于流动状态，提高清洗效率。
进一步的，腐蚀箱4内部设置有搅拌装置，受计算机9控制，在腐蚀原液和水进入到腐蚀箱4后搅拌装置启动，将原液和水充分融合，配成需要的腐蚀液。
进一步的，腐蚀原液储存罐5和腐蚀原液运输水管6材料根据需要储存的原液确定，装有不同腐蚀原液的腐蚀原液储存罐5和腐蚀原液运输水管6的材料不同，腐蚀原液储存罐5上还设置有温控装置，确保腐蚀原液在最佳存储状态。
进一步的，所述的腐蚀原液储存罐5内装有金属热处理工艺需要用到的化学液体，包括：盐酸、CuCl2、去离子水、硝酸、硫酸、苦味酸、酒精、FeCl3、CuSO4、甘油。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例子。
Claims (9)
1.一种适用于金属热处理工艺的装置，其特征在于：由：箱式电阻炉（1）、金相研磨装置（2）、清洗水箱（3）、腐蚀箱（4）、腐蚀原液储存罐（5）、腐蚀原液运输水管（6）、超声清洗机（7）、机械臂（8）、计算机（9）、电磁阀门（10）、放物平台（11）构成，箱式电阻炉（1）在传统箱式电阻炉的基础上将门设置成侧开式电控门，可由计算机（9）对箱式电阻炉（1）的门的开闭进行控制，也能对箱式电阻炉（1）内部的温度和加热时间进行调节，金相研磨装置（2）由驱动电机（201）和研磨盘（202）组成，驱动电机（201）设置在研磨盘（202）下部，驱动研磨盘（202）转动，研磨盘（202）形状近似射击靶，由多环构成，不同环表面的粗糙程度不同，从外到内目数逐步增大，最内层为抛光环，其他层为研磨环，清洗水箱 （3）上开口，还设置有进水口和出水口，进水口和出水口上均设置有电磁阀门（10），腐蚀箱（4）也设置有进水口和出水口，上面同样设置有电磁阀门（10），腐蚀原液储存罐（5）的数量大于等于两个，内部装有腐蚀过程中需要用到的原液，腐蚀原液储存罐（5）顶部设置有添加口，下部为漏斗形，漏斗形底部与腐蚀原液运输水管（6）相连接，连接处设置有电磁阀门（10），腐蚀原液运输水管（6）另一端连接到腐蚀箱（4）上方，箱式电阻炉（1）、金相研磨装置（2）、清洗水箱（3）、腐蚀箱（4）、超声清洗机（7）、计算机（9）、放物平台（11）环状设置，机械臂（8）设置在形成的环状中间，抓取被实验金属块从一个装置到另外一个装置，箱式电阻炉（1）的侧开式电控门一端面对机械臂（8），箱式电阻炉（1）、驱动电机（201）、超声清洗机（7）、机械臂（8）、电磁阀门（10）均与计算机连接并受其控制，在工作时，首先在计算机上设置箱式电阻炉（1）的炉内温度和时间，将被测金属块放在放物平台（11）上方，机械臂（8）识别到放物平台（11）上方有金属块，此时计算机（9）控制箱式电阻炉（1）的门打开，机械臂将金属块放在箱式电阻炉（1）内部，计算机（9）控制门关闭，在到达被测时间之后，控制门打开，机械臂将金属块抓住放在金相研磨装置（2）位置，计算机（9）控制驱动电机（201）转动，机械臂（8）抓住金属块从一环一环进行研磨，从外侧开始，一环磨到设定时间之后再到下一环，直至最内的抛光环，经过上述步骤，将金属块置于清洗水箱（3）中，在到达设定的时间后机械臂（8）再次将金属块从清洗水箱（3）中拿到腐蚀箱（4）中，在金属块进入腐蚀箱（4）之前计算机（9）控制相应比例的腐蚀原液和水进入腐蚀箱（4），此时在金属块进入腐蚀箱（4）之前已经调配好腐蚀液，经过腐蚀过程后机械臂（8）再将金属块放在超声清洗机（7）内，工作完成后打开门，将金属块从超声清洗机（7）内取出放在放物平台（11）上，直至此全部过程完毕。
2.根据权利要求1所述的一种适用于金属热处理工艺的装置，其特征在于：所述的金相研磨装置（2）的研磨环的粗糙度优选为：从外到内依次：360目、600目、800目、1000目、1500目、2000目、3000目。
3.根据权利要求2所述的一种适用于金属热处理工艺的装置，其特征在于：所述的金相研磨装置（2）上方还设置有喷水装置，下部设置有集水装置，实验研磨过程有干磨和水磨两种，若是干磨，不喷水，若是水磨，喷水装置喷水。
4.根据权利要求1所述的一种适用于金属热处理工艺的装置，其特征在于：所述的清洗水箱（3）和金相研磨装置（2）上设置的喷水装置均连接到自来水管上，清洗水箱（3）的出水口和金相研磨装置（2）上设置的集水装置直接连接到下水管道，将水直接排出。
5.根据权利要求1所述的一种适用于金属热处理工艺的装置，其特征在于：所述的腐蚀箱（4）的进水口与自来水管道相连，出水口先连接到污水处理装置，经过污水处理装置后再将水排到下水管道。
6.根据权利要求1所述的一种适用于金属热处理工艺的装置，其特征在于：所述的清洗水箱（3）内部设置有搅拌装置，受计算机（9）控制，使水箱里面的水处于流动状态，提高清洗效率。
7.根据权利要求1所述的一种适用于金属热处理工艺的装置，其特征在于：所述的腐蚀箱（4）内部设置有搅拌装置，受计算机（9）控制，在腐蚀原液和水进入到腐蚀箱（4）后搅拌装置启动，将原液和水充分融合，配成需要的腐蚀液。
8.根据权利要求1所述的一种适用于金属热处理工艺的装置，其特征在于：所述的腐蚀原液储存罐（5）和腐蚀原液运输水管（6）材料根据需要储存的原液确定，装有不同腐蚀原液的腐蚀原液储存罐（5）和腐蚀原液运输水管（6）的材料不同，腐蚀原液储存罐（5）上还设置有温控装置，确保腐蚀原液在最佳存储状态。
9.根据权利要求1所述的一种适用于金属热处理工艺的装置，其特征在于：所述的腐蚀原液储存罐（5）内装有金属热处理工艺需要用到的化学液体，包括：盐酸、CuCl2、去离子水、硝酸、硫酸、苦味酸、酒精、FeCl3、CuSO4、甘油。
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