CN205703249U - 实验室复合切、冲制样一体机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种实验室复合切、冲制样一体机，属于机械加工专用工具型技术领域。该一体机包括机架、用于夹持试样的夹具、具有锯片的切割头和具有冲头的冲压头，所述切割头和冲压头均设置在机架上；所述夹具固定在机架的中部，所述切割头位于夹具的一侧，所述冲压头位于夹具另一侧的机架下方；所述机架上还设有可驱动所述试样沿夹具的中心定位孔平移的移动机构；所述切割头附近分别设有用于冷却所述锯片的喷嘴，所述喷嘴与压缩气体连接。该一体机可以提高金属试样的火花光谱、碳硫分析、氧氮分析、荧光光谱分析等化验分析结果精度、准确度，并可以缩短化验分析时间从而对冶炼工艺有在线指导意义。

Description

实验室复合切、冲制样一体机

技术领域

本实用新型涉及一种实验室复合切、冲制样一体机，属于实验室专用机械加工工具型设备技术领域。

背景技术

冶金行业为了准确检测冶炼质量，需要使用取样器直接从金属熔液（如钢水）中取样，然后制作多个金属试样及时进行火花光谱仪、荧光光谱仪、碳硫分析仪、氧氮分析仪等化验分析，确保金属材料中紫外波段非金属元素的在没有二次污染条件下所测微量检测结果准确。以达到对冶炼工艺的在线指导减少废品、提高经济效益的目的。

一般取样器从钢水中取出的样品呈圆柱状（或圆台或者方台形状），在凝固后其端部氧化物以及一些夹渣较为严重，不能直接用来分析钢水的成份必须要将其样品制备即样品夹渣部分需要快速切除（即切除夹渣样）和冲粒功能，从而快速得到金属试样的所需的仪器化验分析包括光谱分析、荧光分析、碳硫分析以及氧氮分析用的样品等，从而所得金属颗粒样用于金属材料中碳硫、氧氮氢分析结果；切割后留存的样段用于光谱、荧光分析及未来仪器的的样面制备代用。

现有的金属试样多为手工制作，由此带来许多问题：1）试样切割时多为砂轮切割或热切割，有的样品还需要后续进行加热退火等处理，导致金属试样的表面二次氧化，这样在进行综上述仪器化验分析时数据不准确。2）采用砂轮切割时，砂轮中所含的硅铝元素会对试样产生二次高温粉尘污染，导致金属试样的品质差，从而影响碳硫、氧氮氢分析的精度和准确度。3）试样切割、冲压分别在不同的设备上进行，并分别进行处理，需要在各设备之间进行试样转移、装夹，导致冶炼所需分析仪器化验分析的时间很长甚至超过两小时，既延误了时间，又操作繁琐，尤其是设备转移装夹过程中很容易使试样表面污染物较多，直接影响成分检测结果，因此不能根据冶炼所需的分析仪器化验分析的结果实时在线控制调整指导冶炼当前熔炉中的金属熔液（温度、添加元素等），而只能控制调整下一炉熔液。4）用砂轮片切割的样品二次污染，对精钢金属一些微量或者痕量碳、硫、氮、氧、氢等元素分析影响很大，一直是困扰精钢金属分析界的难题；因为他们对样品制取过程温升、粉尘污染、油水污染等因素都是影响结果是调整的对象不一致导致调整结果不精确而影响合格率。

综上可知，快速制作金属试样，在短时间内迅速对金属试样完成切冲加工，以尽量减少其表面氧化并及时快速进行冶炼众多仪器化验分析成为亟待解决的问题，这是加快确保提升冶炼特种钢成功率不可或缺的关键点之一。

实用新型内容

本实用新型要解决技术问题是：克服上述技术的缺点，提供一种可以提高金属试样的冶炼炉前紫外、碳、硫、氧、氮、氢等元素微量化化验分析精度、大大缩短冶炼工艺中炉前紫外、碳、硫、氧、氮、氢等元素微量化化验分析时间的实验室切冲制样一体机。

为了解决上述技术问题，本实用新型提出的技术方案是：一种实验室智能复合切冲一体机，包括机架、用于夹持待加工试样的夹具、具有锯片的切割头和具有冲头的冲压头，所述切割头和冲压头均设置在机架上；所述夹具固定在机架的中部，所述切割头位于夹具的一侧，所述冲压头位于夹具另一侧的机架下方；所述机架上还设有可驱动所述待加工试样沿夹具的中心定位孔平移的移动机构；所述切割头附近分别设有用于冷却所述锯片的喷嘴，所述喷嘴与压缩气体连接；在使用时，所述移动机构具有两个工位，其中所述移动机构位于第一工位时，所述切割头切除所述待加工试样前端预定长度，去除夹渣部分的样头；所述移动机构位于第二工位时，所述切割头切割所述待加工试样得到预定厚度的薄片试样，所述薄片试样传送至冲压头，并由所述冲压头进行在压缩气体保护下冲压得到预定大小的颗粒试样。

所述待加工试样可以是圆柱形试样、圆台形试样或者方台形试样。

在工作时，本实用新型将从取样器得到的待加工试样放入夹具中，首先由所述切割头切除所述待加工试样（圆柱、圆台或方台试样）前端的夹渣部分样（料头），然后得到预定厚度的薄片试样，并由冲压头冲压得到预定大小的颗粒试样用于金属材料中微量碳、硫、氧、氮、氢等元素分析等；剩余的待加工试样端面可以传送到铣床进行铣削后得到样面铣柱状试样，用于光谱分析、荧光分析等。

优选地，所述移动机构为电缸或丝杆螺母机构。

优选地，所述夹具为虎钳或卡盘。

优选地，所述锯片为圆锯片。

本实用新型带来的有益效果是：

1）本实用新型将切割和冲压放置在同一台设备中，避免了现有技术（采用不同的设备切割、冲压）需要在两设备之间进行试样转移、装夹的繁琐操作，尤其避免了设备转移装夹过程中很容易使试样表面二次污染的缺陷，提高了成分检测分析的精度和准确度，而且可以在最短的时间内完成金属材料中微量碳、硫、氧、氮、氢分析等。

2）本实用新型采用准确的切割和冲压，仅仅通过调整移动机构的工位和冲头的尺寸，即可得到固定大小、重量的颗粒试样，与现有技术中采用对颗粒试样进行人工称重相比，不但提高了检测的效率，而且提高了检测的准确率，因此将切割、冲压组合在一起进行加工，可以快速准确地得到所需的颗粒试样（直接与碳硫、氧氮分析仪相匹配，不需要再进行二次加工），将原来需要超过2小时以上的检测分析过程减至十几分钟甚至几分钟以内，这样就可以结合样面铣柱状试样的分析结果实时调整当前冶炼熔炉工艺中的金属熔液成份在线检测的结果是精准的可以信赖的结果，因此对冶炼工艺直接在线精准的指导提高产成品率，在节能、降耗等方面是一个不可多得实验室专用精钢分析的制样设备。

3）本实用新型采用冷切割、冷冲压，并在切割和铣削过程中采用压缩气体进行冷却降温，保证了试样在加工过程中不会二次氧化，进一步提高了成分检测分析的精度；同时，压缩气体可以将切割和铣削过程中产生的碎屑吹走，防止试样表面附着碎屑，影响切割和铣削的精确度以及成分检测分析的准确。

上述技术方案的进一步改进是：所述夹具的下方设有延伸至冲压头的传送机构，所述冲压头附近设有平推机构；当所述移动机构位于第二工位时，所述切割头切割得到的薄片试样滑落至所述传送机构的预设搬运工位上，并通过传送机构传送至冲压头附近预定位置后，由平推机构将薄片试样推送至冲压头的正下方。这样通过传送机构和平推机构的组合，就可以准确地将薄片试样推送至冲压头的正下方，完成冲压后得到所需的颗粒试样。优选地，所述传送机构为传送带或机械手。

上述技术方案的进一步改进是：所述切割头和冲压头位于装有罩窗的可封闭加工仓内。进一步地，所述罩窗优选透明材料制成的罩窗。通过罩窗可以使防止金属碎屑溅出，同时可以观察封闭加工仓内的切割头和冲压头的运行状况。

优选地，所述压缩气体为惰性压缩气体或压缩空气。这样可以进一步防止试样在加工过程中氧化，尤其是切割头和冲压头均位于装有罩窗的可封闭加工仓时，效果更好。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

图1是本实用新型实施例的结构示意图。

具体实施方式

实施例一

本实施例的实验室智能复合切冲一体机，如图1所示，包括机架1、用于夹持待加工试样的夹具2、具有锯片的切割头3和具有冲头的冲压头5，切割头3、和冲压头5均设置在机架1上。本实施例中待加工试样为圆柱形试样，当然待加工试样也可以采用圆台形试样或者方台形试样，只要适合夹具能满足的任何形状的柱状样品均可。

夹具2固定在机架1的中部，切割头3位于夹具2的一侧用于切割圆柱形试样，冲压头位于夹具2另一侧的机架下方。本实施例中机架1上还设有可驱动圆柱形试样沿夹具2的中心定位孔平移的移动机构（图中未示出）；切割头3附近分别设有用于锯片和圆柱形试样的喷嘴（图中未示出），喷嘴与压缩气体连接。这样在切冲加工时，可以在压缩气体的保护下防止二次氧化。

切割头3通过切割主轴电机3-1驱动进行切割操作，由切割进给电机3-2驱动沿轨道8向圆柱形试样方向平移（前进或后退），切割头3产生的金属屑通过机架平台的开口滑落至金属屑收集装置中。

本实施例中，移动机构7做优选电缸或丝杆螺母机构，夹具2优选虎钳，锯片优选圆锯片。压缩气体可以采用压缩空气或者压缩惰性气体，当采用压缩惰性气体时，防氧化效果更佳。当然夹具2也可以采用卡盘等。

本实施例在使用时，移动机构具有两个工位，其中移动机构位于第一工位时，切割头3切除圆柱形试样前端预定长度，去除夹渣样头部位，夹渣样头滑落到废弃渣样收集箱4中；移动机构位于第二工位时，切割头3切割所述圆柱形试样得到预定厚度的薄片试样，所述薄片试样传送至冲压头5，并由冲压头5进行冲压得到预定大小的颗粒试样。在工位之间切换时，夹具2先松开，然后再由移动机构驱动圆柱形试样平移。切片后剩余的圆柱形试样可以送至现有的铣床铣削其端面得到所需的样面铣试样。

本实施例生产的颗粒试样可以与碳硫、氧氮分析仪直接匹配，即可以直接用于碳硫、氧氮分析，不需要再进行其他的加工或操作。

本实施例的切割头3切割圆柱形试样得到的薄片试样，可以通过传送机构传送至冲压头5，传送机构可以选择机械手，但这样不论设备的体积和价格均较高。因此，本实施例选择传送带作为传送机构，即在夹具2的下方设有延伸至冲压头5的传送带，冲压头附近设有平推机构；当所述移动机构位于第二工位时，所述切割头切割得到的薄片试样滑落至传送带上，并通过输送带传送5至冲压头附近预定位置后，由平推机构将薄片试样推送至冲压头5的正下方，冲压头5进行冲压后得到的颗粒试样滑落至下方的颗粒试样收集容器中。这样通过传送带和平推机构的组合，就可以准确地将薄片试样推送至冲压头的正下方，完成冲压后得到所需的颗粒试样。另外，平推机构为现有技术，不再赘述。

一般在进行试样分析时需要三个颗粒试样，因此通常冲压头5设置三只冲头，这样仅需一次冲压即可满足要求。

实施例二

本实施例是在实施例一基础上的进一步改进，其不同之处在于：切割头3和冲压头5均位于装有罩窗的可封闭加工仓内，其中罩窗优选透明材料制成的罩窗。通过罩窗可以使防止金属碎屑溅出，同时可以观察封闭加工仓内的切割头3、冲压头5的运行状况，而且当压缩气体采用压缩惰性气体时，防氧化效果也更好。

本实用新型不局限于上述实施例所述的具体技术方案，除上述实施例外，本实用新型还可以有其他实施方式。凡采用等同替换形成的技术方案，均为本实用新型要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种实验室复合切、冲制样一体机，其特征在于：包括机架、用于夹持待加工试样的夹具、具有锯片的切割头和具有冲头的冲压头，所述切割头和冲压头均设置在机架上；所述夹具固定在机架的中部，所述切割头位于夹具的一侧，所述冲压头位于夹具另一侧的机架下方；所述机架上还设有可驱动所述待加工试样沿夹具的中心定位孔平移的移动机构；所述切割头附近分别设有用于冷却所述锯片的喷嘴，所述喷嘴与压缩气体连接；

在使用时，所述移动机构具有两个工位，其中所述移动机构位于第一工位时，所述切割头切除所述待加工试样前端预定长度，去除夹渣部分的样头；所述移动机构位于第二工位时，所述切割头切割所述待加工试样得到预定厚度的薄片试样，所述薄片试样传送至冲压头，并由所述冲压头进行在压缩气体保护下冲压得到预定大小的颗粒试样。

2.根据权利要求1所述的实验室复合切、冲制样一体机，其特征在于：所述夹具的下方设有延伸至冲压头的传送机构，所述冲压头附近设有平推机构；当所述移动机构位于第二工位时，所述切割头切割得到的薄片试样滑落至所述传送机构的预设搬运工位上，并通过传送机构传送至冲压头附近预定位置后，由平推机构将薄片试样推送至冲压头的正下方。

3.根据权利要求1所述的实验室复合切、冲制样一体机，其特征在于：所述切割头和冲压头均位于装有罩窗的可封闭加工仓内。

4.根据权利要求3所述的实验室复合切、冲制样一体机，其特征在于：所述罩窗为透明材料制成的罩窗。

5.根据权利要求1-3之任一所述的实验室复合切、冲制样一体机，其特征在于：所述压缩气体为惰性压缩气体或压缩空气。

6.根据权利要求1-3之任一所述的实验室复合切、冲制样一体机，其特征在于：所述移动机构为电缸或丝杆螺母机构。

7.根据权利要求1-3之任一所述的实验室复合切、冲制样一体机，其特征在于：所述夹具为虎钳或为卡盘。

8.根据权利要求1-3之任一所述的实验室复合切、冲制样一体机，其特征在于：所述锯片为圆锯片。

9.根据权利要求2所述的实验室复合切、冲制样一体机，其特征在于：所述传送机构为传送带或机械手。

10.根据权利要求1-3之任一所述的实验室复合切、冲制样一体机，其特征在于：所述待加工试样为圆柱形试样、圆台形试样或者方台形试样。