一种末端淬火实验装置的制作方法

本实用新型涉及一种末端淬透性实验装置，属于材料性能测试领域。

背景技术：

末端淬火法测定刚的淬透性也称为端淬法，该法为乔迈奈等于1938年建议采用的，因而国外常称为Jominy端淬法．由于该法简便可靠故被许多国家用作标准的淬透性试验，我国也制定了相应的国家标准，具体为：1、GB235—2006《钢淬透性的末端淬火试验方法》，2、GBT 5216-2004《保证淬透性结构钢》。成为淬透性检验的规范性文件。

随着航空航天、汽车工业对H钢(保证淬透性钢)需求的不断提高，要求末端淬透性曲线带宽仅为3～4HRC,同时欧、美、日等发达国家现都以钢的末端淬透性曲线带来代替其力学性能指标提供货源,并相继建立了H钢标准,为此末端淬火法已成为冶金企业必不可少的日常检验手段。

应用现状

影响钢的淬透性因素大致有以下几方面,1、奥氏体化学成分及均匀度、，2、奥氏体化温度3、奥氏体晶粒度和钢的原始组织，4、取样部位、5、淬火液温度及流速，6、操作速度等因素。虽然末端淬火法发展至今已70多年，但其实验方法一直沿用炉体加热后手动放入支架淬火模式，操作速度的快慢直接影响测试精度，为此减少并恒定试样出炉后操作时间对于提高测试精度，保证产品质量具有重要意义。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种末端淬透性实验装置，包括喷水管1、试样淬火支架2、试样3、炉门锁4、炉门5、炉体6、炉体旋转机构7、法兰盘8、炉体支架9、淬火温度控制器10、保温时间控制器11、循环水箱12、炉体转轴13、角度传感器14、试样支架底座15、循环水泵16、气氛保护装置17、淬火液温度控制装置18，循环水箱12上安装有循环水泵16，循环水泵16的入口与循环水箱12连通，出口与喷水管1连接，喷水管1固定在试样支架底座15上，试样支架底座15安装于循环水箱12内；试样淬火支架2固定于试样支架底座15上，试样淬火支架2位于喷水管1的正上方；循环水箱12上设有法兰盘8，法兰盘8上安装有炉体支架9，每个炉体支架9上安装一个炉体6，炉体6前端设有炉门5及炉门锁4、炉体6后端装有测温热电偶及保护气体入口；法兰盘8通过涡轮减速器与电机Ⅰ连接，涡轮减速器垂直输出端与法兰盘8连接；每个炉体支架9上均安装有一个炉体旋转机构7，炉体旋转机构7包括电机Ⅱ、蜗杆、涡轮传动系统，电机Ⅱ通过蜗杆、涡轮传动系统与炉转轴13连接，炉转轴13固定在炉体6上，炉转轴13上设有角度传感器14；

炉体6内设有温度传感器，温度传感器和淬火温度控制器10连接，淬火温度控制器10和保温时间控制器11连接，保温时间控制器11和程序控制器连接，程序控制器分别和循环水泵16、电机Ⅰ、电机Ⅱ、炉门锁4、转动角度传感器连接；通过保温时间控制器11可设定样品加热保温时间，通过淬火温度控制器10可依据淬火样品需求设置不同的淬火加热温度；淬火液温度控制装置18通过管路与循环水箱12连接，对淬火液进行制冷，保证淬火液温度符合相应标准要求。

优选的，本实用新型所述炉体6的数量为1个或多个，多个炉体的放置方式可为环形或并列放置，并依据炉体数量配置相应数量的加热温度、保温时间控制器。多个炉体按特定轴心转动，依据实验需求可将相应的炉体转动致试样支架上方位置已完成相应炉内试样的淬火工作。

优选的，本实用新型所述炉体6包括炉外壳、保温层、耐火层、炉胆，炉外壳的内部设有耐火层，耐火层和炉外壳之间设有保温层；炉胆固定于炉体的中部，炉胆上装有发热体，发热体通过电源接线端子与电源连接。

优选的，本实用新型所述淬火液温度控制装置18为为循环制冷设备，其工作介质为水。

优选的，本实用新型炉体6后端设置有保护气氛入口，通过管路连接气氛保护装置17。

本实用新型的工作原理：安装在炉体内的温度传感器将检测到的温度信号传递给淬火温度控制器10，当到达设定淬火温度时，淬火温度控制器10将信号传递给保温时间控制器11，到达设定的保温时间后保温时间控制器11将信号传递给程序控制器，程序控制器开启电机Ⅰ使相应的炉体在法兰盘8的带动下转动到淬火工位，同时程序控制器开启循环水泵16与淬火液温度控制装置18，转动到淬火工位时炉门5与试样淬火支架2成垂直状态；到达淬火工位后，程序控制器开启电机Ⅱ使炉体6向下旋转90度，此时炉体6、试样3、试样淬火支架2水平面成垂直状态，然后程序控制器开启炉门锁4试样在重力作用下从炉内自动落入淬火支架2完成试样从炉内到淬火支架2的操作过程。

本实用新型所述装置依据GB225-63《结构钢末端淬透性实验法》要求设计，依据标准要求喷水管1内经为12.5mm，试样淬火支架2距试样3末端距离为12.5mm，水压控制系统保证水柱高度为65±5mm，淬火液温度控制装置18保证淬火水温度20±5℃，加热温度控制精度为±0.1℃；试样温度不均匀±0.5℃，保温时间控制精度±0.01S。

电机Ⅱ通过蜗杆涡轮传动系统使炉体6沿炉转轴13做90度转动，其转动角度由角度传感器14确定，当炉体6转动到相应位置后，传感器信号传送到控制器，控制器停止电机Ⅱ转动，炉体6停止在设定位置。

炉体6后端设置有保护气氛入口，通过管路连接气氛保护装置17、气氛保护装置17在程序控制器控制下在试样升温及保温过程中对炉内通入保护气体防止试样氧化。

所述淬火温度控制器10可为数字温度控制仪器、模拟温度控制仪，其控制精度满足测试要求就可。

本实用新型所述程序控制器的控制过程为常规控制过程。

本实用新型的有益效果：

（1）本实用新型所述装置在测试过程中采用计算机程序控制，在进行末端淬火实验可减少测试过程中人工操作造成的误差，使测试结果准确可靠，同时本装置还具有操作简单、高效、安全、节水等特点；

（2）本实用新型所述装置集成了炉体、炉体控制、保温时间控制、气氛保护，淬火设施、水压控制、水温控制等系统，极大的提高了末端淬火实验的准确性，减少了劳动强度；实验仪具有安全、性能稳定、容易操作等优点；

（3）本实用新型所述装置代替传统的末端淬火实验，避免了实验过程手动高温操作，使实验更为安全，同时测试过程中节约了珍贵的水资源；

（4）本实用新型所述装置可单炉工作，也可多个炉体按程序工作，提高了工作效率。仪可消除测试过程中人工操作误差，极大提高测试精度及测试效率，避免测试过程高温操作，并可节约宝贵水资源。

附图说明

图1为本末端淬火实验装置结构示意图；

图2为本末端淬火实验装置炉体位于淬火工位并旋转90度示意图；

图3为本末端淬火实验装置循环水箱12、循环水泵16、位置示意图；

图4为本末端淬火实验装置系统构成示意图；

图中：1-喷水管，2-试样淬火支架，3-试样，4-炉门锁，5-炉门，6-炉体，7-炉体旋转电机，8-炉体支架法兰盘，9-炉体支架，10-淬火温度控制器，11-保温时间控制器，12-淬火循环水箱，13-炉体转轴，14-角度传感器，15-试样支架底座，16-循环水泵，17-气氛保护装置，18-淬火液温度控制装置。

具体实施方式

以下结合实施例和附图对本实用新型做进一步描述，但本实用新型不限于以下所述范围。

实施例1

本实施例所述末端淬透性实验装置包括喷水管1、试样淬火支架2、试样3、炉门锁4、炉门5、炉体6、炉体旋转机构7、法兰盘8、炉体支架9、淬火温度控制器10、保温时间控制器11、循环水箱12、炉体转轴13、角度传感器14、试样支架底座15、循环水泵16、气氛保护装置17、淬火液温度控制装置18，循环水箱12上安装有循环水泵16，循环水泵16的入口与循环水箱12连通，出口与喷水管1连接，喷水管1固定在试样支架底座15上，试样支架底座15安装于循环水箱12内；试样淬火支架2固定于试样支架底座15上，试样淬火支架2位于喷水管1的正上方；循环水箱12上设有法兰盘8，法兰盘8上安装有炉体支架9，每个炉体支架9上安装一个炉体6，炉体6前端设有炉门5及炉门锁4、炉体6后端装有测温热电偶及保护气体入口；法兰盘8通过涡轮减速器与电机Ⅰ连接，涡轮减速器垂直输出端与法兰盘8连接；每个炉体支架9上均安装有一个炉体旋转机构7，炉体旋转机构7包括电机Ⅱ、蜗杆、涡轮传动系统，电机Ⅱ通过蜗杆、涡轮传动系统与炉转轴13连接，炉转轴13固定在炉体6上，炉转轴13上设有角度传感器14； 炉体6内设有温度传感器，温度传感器和淬火温度控制器10连接，淬火温度控制器10和保温时间控制器11连接，保温时间控制器11和程序控制器连接，程序控制器分别和循环水泵16、电机Ⅰ、电机Ⅱ、炉门锁4、转动角度传感器连接；通过保温时间控制器11可设定样品加热保温时间，通过淬火温度控制器10可依据淬火样品需求设置不同的淬火加热温度；淬火液温度控制装置18通过管路与循环水箱12连接，对淬火液进行制冷，保证淬火液温度符合相应标准要求。

本实施例所述炉体6包括炉外壳、保温层、耐火层、炉胆，炉外壳的内部设有耐火层，耐火层和炉外壳之间设有保温层；炉胆固定于炉体的中部，炉胆上装有发热体，发热体通过电源接线端子与电源连接。

本实施例所述炉体6后端设置有保护气氛入口，通过管路连接气氛保护装置17。

本实施例所述末端淬透性实验装置的使用方法：装入试样35CrMo后设置加热温度850℃、保温时间30min，安装在炉体内的温度传感器将检测到的温度信号传递给淬火温度控制器10，当到达设定淬火温度时，淬火温度控制器10将信号传递给保温时间控制器11，到达设定的保温时间后保温时间控制器11将信号传递给程序控制器，程序控制器开启电机Ⅰ使相应的炉体在法兰盘8的带动下转动到淬火工位，同时程序控制器开启循环水泵16与淬火液温度控制装置18，转动到淬火工位时炉门5与试样淬火支架2成垂直状态；到达淬火工位后，程序控制器开启电机Ⅱ使炉体6向下旋转90度，此时炉体6、试样3、试样淬火支架2水平面成垂直状态，然后程序控制器开启炉门锁4试样在重力作用下从炉内自动落入淬火支架2完成试样从炉内到淬火支架2的操作过程。

实施例2

本实施例所述末端淬透性实验装置包括喷水管1、试样淬火支架2、试样3、炉门锁4、炉门5、炉体6、炉体旋转机构7、法兰盘8、炉体支架9、淬火温度控制器10、保温时间控制器11、循环水箱12、炉体转轴13、角度传感器14、试样支架底座15、循环水泵16、气氛保护装置17、淬火液温度控制装置18，循环水箱12上安装有循环水泵16，循环水泵16的入口与循环水箱12连通，出口与喷水管1连接，喷水管1固定在试样支架底座15上，试样支架底座15安装于循环水箱12内；试样淬火支架2固定于试样支架底座15上，试样淬火支架2位于喷水管1的正上方；循环水箱12上设有法兰盘8，法兰盘8上安装有炉体支架9，每个炉体支架9上安装一个炉体6，炉体6前端设有炉门5及炉门锁4、炉体6后端装有测温热电偶及保护气体入口；法兰盘8通过涡轮减速器与电机Ⅰ连接，涡轮减速器垂直输出端与法兰盘8连接；每个炉体支架9上均安装有一个炉体旋转机构7，炉体旋转机构7包括电机Ⅱ、蜗杆、涡轮传动系统，电机Ⅱ通过蜗杆、涡轮传动系统与炉转轴13连接，炉转轴13固定在炉体6上，炉转轴13上设有角度传感器14； 炉体6内设有温度传感器，温度传感器和淬火温度控制器10连接，淬火温度控制器10和保温时间控制器11连接，保温时间控制器11和程序控制器连接，程序控制器分别和循环水泵16、电机Ⅰ、电机Ⅱ、炉门锁4、转动角度传感器连接；通过保温时间控制器11可设定样品加热保温时间，通过淬火温度控制器10可依据淬火样品需求设置不同的淬火加热温度；淬火液温度控制装置18通过管路与循环水箱12连接，对淬火液进行制冷，保证淬火液温度符合相应标准要求。

本实施例所述炉体6的数量为3个，多个炉体的放置方式为环形放置（如图1~4所示），并依据炉体数量配置相应数量的加热温度、保温时间控制器。3炉体按特定轴心转动，依据实验需求可将相应的炉体转动致试样支架上方位置已完成相应炉内试样的淬火工作。

本实施例所述淬火液温度控制装置18为为循环制冷设备，其工作介质为水。

本实施例所述明炉体6后端设置有保护气氛入口，通过管路连接气氛保护装置17。

本实施例所述末端淬透性实验装置的使用方法：安装在炉体内的温度传感器将检测到的温度信号传递给淬火温度控制器10，当到达设定淬火温度时，淬火温度控制器10将信号传递给保温时间控制器11，到达设定的保温时间后保温时间控制器11将信号传递给程序控制器，程序控制器开启电机Ⅰ使相应的炉体在法兰盘8的带动下转动到淬火工位，同时程序控制器开启循环水泵16与淬火液温度控制装置18，转动到淬火工位时炉门5与试样淬火支架2成垂直状态；到达淬火工位后，程序控制器开启电机Ⅱ使炉体6向下旋转90度，此时炉体6、试样3、试样淬火支架2水平面成垂直状态，然后程序控制器开启炉门锁4试样在重力作用下从炉内自动落入淬火支架2完成试样从炉内到淬火支架2的操作过程。

本实施例设有3个炉体，分别为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ号炉，首先开启Ⅰ号炉体电源，装入试样40Gr后设置加热温度850℃、保温时间30min；延迟10分钟后开启Ⅱ号炉体电源，装入试样T12后设置加热温度785℃、保温时间30min，延迟10分钟后开启Ⅲ号炉体电源，装入试样GCr15设置加热温度840℃、保温时间30min，Ⅰ号炉体在850℃保温30min后测试仪自动完成淬火全部过程取出Ⅰ号试样，等待Ⅱ、Ⅲ号炉体到依次完成淬火工作。