一种可连续淬火装置及其使用方法与流程

本发明涉及一种淬火装置，具体涉及一种可连续淬火装置及其使用方法。

背景技术：

淬火为金属热处理工艺的一种，传统的淬火工艺多通过人工操作完成放样-取样-冷却-风干等多道工序，具体的，由操作者先用坩埚钳夹取样品送入烧结炉进行高温加热处理，待加热完毕后同样再用坩埚钳夹出样品并浸入冷却介质中手动搅拌来冷却样品，最后从冷却介质中取出并风干。传统的淬火工艺存在危险性大、效率低等不足，由于手工夹取样品，可能因为夹持不牢固而导致高温的待淬火工件掉落，对操作人员产生伤害，淬火过程只能对单个工件进行夹持操作，不能进行批量的冷却，因此操作者需要不断重复取样、冷却等工序，操作繁琐，且每次冷却过程中由于其投入速度、搅拌速度的不同，可能导致样品的热处理效果也有所不同，无法达到较好的标准化管理，且极易产生坏品。

为此，随着自动化生产技术的快速发展，产业化的工业淬火设备也随之产生，根据不同的淬火流程及工艺需要，相应的设备也不尽相同。但是，即便存在机械应用，一些实验中样品个体小、数量不多的情况下通常还是会选择采用人工完成淬火过程，尤其在一些高校、科研单位的相关实验操作中涉及的淬火处理；此外，利用设备开展工业化的淬火处理，其多数只是对淬火中的流程进行控制，未见有对其淬火工艺要求进行控制，而不同的淬火工艺可能会产生多种不同结果。

鉴于以上手工操作存在的问题，为了简便实验室淬火操作流程，保障实验精确性以及操作安全性，拟设计一种自动完成淬火流程的小型淬火装置，达到自动化、精确化、批量化、操作简易化和安全可靠化的目的，为高等院校热处理实验教学以及科学研究提供借鉴。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于提供一种适用于实验时小批量淬火处理需求，可连续自动完成多轮淬火流程的自动化、精确化、批量化、操作简易化以及安全可靠化的可连续淬火装置以及其使用方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术解决方案是：

一种可连续淬火装置，由支撑架、传送机构、冷却机构和控制机构组成，冷却机构由冷却池、升降平台和冷却托盘组成，控制机构与升降平台信号连接。

较佳的，冷却池中设有转速可控的搅拌装置，控制机构与搅拌装置信号连接。

较佳的，传送机构和冷却机构依次从上到下固定安装于支撑架；支撑架一侧开有进料口，传送机构由载样托盘、夹取机构、伸缩机构、挡板、导向面组成，夹取机构固定于伸缩机构，挡板设置于进料口，导向面设置在挡板下方；支撑架一侧设有一出料口。

较佳的，伸缩机构包括导轨、丝杠、固定架、固定杆、电机，丝杠和导轨活动穿接在固定架上，固定架架设在固定杆上，夹取机构固定在固定架上，并随固定架伸缩穿梭于进料口，电机输出轴连接丝杠，控制机构与电机信号连接。

较佳的，导向面为倾斜平面，导向面高的一端伸出进料口外侧，低的一端伸向冷却机构，挡板位于导向面中心上方，载样托盘为可拆卸结构，载样托盘远离进料口的一边上方设有限位条，限位条与载样托盘间为卸料孔。

较佳的，出料口设置于伸缩机构下方，支撑架内部与出料口所在一侧相对的另一侧设置有顶出机构，顶出机构和出料口处于同一水平，出料口内侧设置有出料导轨，控制机构与顶出机构信号连接。

较佳的，冷却机构还包括喷淋冷却机构，喷淋冷却机构包括与冷却池底部连通的导管，设置于导管中间的水泵，导管上端连接喷洒结构，喷洒结构位于传送机构上方，控制机构与水泵信号连接。

较佳的，传送机构上方还设有风干机构。

所述一种可持续淬火装置的使用方法，将包含以下步骤：

步骤一：选择合适的载样托盘，将待淬火样品放置于载样托盘上，传送机构将载样托盘送进烧结炉放下后回位，关闭炉门进行加热；

步骤二：加热完毕后打开炉门，传送机构架起载样托盘后迅速回缩，回缩过程中，挡板将载样托盘中的样品从卸料孔刮落到导向面，样品顺着导向面滑入冷却机构；

步骤三：样品进入冷却托盘后，搅拌装置开始运转，升降平台开始运行，待冷却托盘下降到液面完全没过样品时，水泵运作，不断抽取冷却池中冷却介质到喷洒结构对装置内部构件进行喷淋降温；

步骤四：待装置内部构件降温完成，水泵停止运作，样品冷却期间，传送机构再次伸出，重新运行步骤一；

步骤五：样品冷却完成后，搅拌装置停止运转，升降平台将冷却托盘托着样品上升至与出料口同一水平的高度，启动风干机构，通过释放压缩空气，对样品进行风干；

步骤六：风干完成后，关闭风干机构，打开出料口，从出料口获得淬火后的样品；

步骤七：待样品取出后，跳转到步骤二，重复运行余下步骤。

较佳的，步骤三中，控制机构根据样品冷却需求，通过控制搅拌装置的运转速度和升降平台的运行速度来控制冷却工艺过程。

采用上述方案后，本发明具有以下优势：

1．设备通过控制机构控制各环节，使得每批次样品的加热过程与冷却过程能较好的对接，满足小批量连续淬火需求，经淬火装置冷却风干后即可得到较为标准的样品。

2、设有可变速的搅拌装置与可控升降速度的升降平台，能更精细的控制样品冷却过程，为样品冷却所需较佳冷却液温度的获得提供保障。

3、淬火装置全流程不间断设计使得操作者只需负责下样与获取淬火完的样品，相关危险步骤均由装置自动完成，提高了淬火操作的安全性。

附图说明

图1是本发明立体图；

图2是本发明主视图；

图3是本发明右视透视图；

图4是本发明伸缩机构与夹取机构结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详述。

本发明所揭示的是一种可连续淬火装置，如图1-4所示，为本发明的较佳实施例，淬火装置整体由用于安装各组件的支撑架1、实现淬火样品送样的传送机构2、实现高温样品快速冷却的冷却机构3和控制机构4组成，其中控制机构4根据样品淬火工艺，通过内部程序信号连接装置各机构并对其运行进行控制，控制机构4可以选择PLC控制器。

装置的传送机构2和冷却机构3依次从上到下固定安装于支撑架1，同时，支撑架1一侧开有进料口11，传送机构2的主要部件与进料口11基本处于同一水平位置。传送机构2由载样托盘21、夹取机构22、伸缩机构23、挡板24、导向面25组成，如图4所示，其中，伸缩机构23由电机（图中未标示）、丝杠231、固定架232和导轨235组成，本实施例中导轨235由两条平行分布于丝杠231上下两侧的直杆组成，丝杠231和导轨235活动穿接在固定架232上，丝杠231对固定架232起驱动作用，导轨235对固定架232起限位作用。固定架232包括两块连杆2321和将两块连杆2321夹在中间的夹板2322，其中两块夹板2322中间为设有与丝杠231螺纹匹配内螺纹的中心孔234，丝杠231穿过该中心孔234，导轨235则从丝杠231上下两侧穿过夹板2322。丝杠231同时还穿过连杆2321的一端，连杆2321可绕丝杠231上下自由摆动。丝杠231左右两侧还设有与固定架232配合的固定杆233，连杆2321的另一端架设在固定杆233上。固定杆233可在人为或控制机构4的控制下进行靠近丝杠231与远离丝杠231的水平运动，实施例中主要通过人为控制连接定架2361和动架2362的螺母2363来控制，固定杆233固定在动架2362上，定架2361固定在支撑架1上，当螺母2363使得动架2362和定架2361相互远离时，固定杆233靠近丝杠231，其将连杆2321的另一端往上抬；当螺母2363使得动架2362和定架2361相互靠近时，固定杆233远离丝杠231，连杆2321的另一端在重力作用下往下掉。电机固定在支撑架1上，电机的输出轴连接丝杠231一端，控制机构4与电机信号连接，控制电机启闭及转动方向。当电机驱动丝杠231转动时，其可将自身转动量转化为固定架232的伸缩量（水平方向上的移动量）。

夹取机构22固定于伸缩机构23，具体的其固定在上述固定架232的连杆2321的另一端上，夹取机构22随固定架232伸缩穿梭于支撑架1上的进料口11，同时其也随着连杆2321的另一端上下移动；挡板24设置于进料口11上，具体的为进料口11上边缘向下形成突出的长方形刮片；导向面25设置在挡板24下方，导向面25为倾斜平面，为控制样品下落速度，还可以选择倾斜曲面，导向面25高的一端伸出进料口11外侧，低的一端伸向冷却机构3，挡板24位于导向面25中心上方；载样托盘21为可拆卸结构，载样托盘21远离进料口11的一边上方设有限位条211，限位条211与载样托盘21间为卸料孔212；根据不同样品尺寸，可选择不同的载样托盘21，载样托盘21可拆卸的安放于夹取机构22上，夹取机构22远离进料口的一端膨大对载样托盘21进行限位，夹取机构22根据需要可托起载样托盘21，并带动载样托盘21穿梭于进料口11，当载样托盘21进入进料口11时，进料口11上的挡板24将载样托盘21中的样品从卸料孔212刮落到导向面25，样品则顺着导向面25滑入冷却机构3，限位条211则卡在挡板24上避免载样托盘21因惯性进一步被拉进支撑架1内部，限位条还可对整个载样托盘21提供固定，避免载样托盘在高温件作用下发生变形。

工作时，传送机构2在控制机构4控制下，及时将载样托盘21伸出支撑架1，待工作人员放好待淬火样品后进一步将载样托盘21伸进烧结炉，并放下载样托盘21收回；待加热结束后，传送机构2将载有高温样品的载样托盘21托起并收回，将样品传送到冷却机构3进行冷却。

冷却机构3由盛放冷却介质的冷却池31、升降平台32和位于升降平台上方的冷却托盘33组成，传送机构2中的导向面25低的一端即伸向冷却托盘33，为加速冷却托盘33内样品的冷却过程，冷却托盘33底部设有栅格结构34，栅格结构34不仅可以对冷却托盘33起支撑作用，同时其还可以保证冷却介质从冷却托盘33底部对样品进行冷却。样品加热后便可顺着导向面25滑入冷却托盘33进而在升降平台32的带动下进入冷却池31。冷却池31中还设有转速可控的搅拌装置（图中未标示），控制机构4分别与升降平台32、搅拌装置信号连接，控制机构4接受操作者的指令，通过控制搅拌装置的运转速度和升降平台32的运行速度来控制冷却工艺过程。

冷却机构3还包括喷淋冷却机构35，喷淋冷却机构35主要对装置的各工件进行喷洒降温，如传送机构2的固定架232、夹持机构22等，喷淋冷却机构35包括与冷却池31底部连通的导管351，设置于导管中间的水泵354，导管351上端连接喷洒结构352，喷洒结构352位于传送机构2上方，控制机构4与水泵354信号连接，待样品完全浸入冷却介质之后，启动水泵354开始对内部各工件进行喷洒降温，并有效减少装置内部产生的水蒸气。

传送机构2上方还设有与控制机构4信号连接的风干机构，具体的可以选择可释放压缩空气的气阀喷头，气阀喷头由三通电磁阀353和气喷头组成，其中气喷头可以共用喷淋冷却机构35中的喷洒结构352，三通电磁阀353设置在导管351顶部，其可以选择性的将来自冷却池31的冷却介质或来自外界气泵的压缩空气输入到喷洒结构352，并向装置内部喷淋或吹气。同时支撑壁上方还设有出气孔12，待淬火样品完成冷却工艺后，升降平台32会将冷却托盘33抬高到淬火装置中部，此时风干机构可在控制机构4控制下打开气阀喷头，向样品喷射压缩空气，对样品进行风干。

支撑架1一侧中部位置还设有一出料口13，具体的，出料口13可设置于伸缩机构23下方，完成冷却工艺的样品会随冷却托盘33被抬升到与出料口13同一水平高度，操作者可以打开出料口13舱门即可取得淬火后的样品；若冷却托盘33与出料口13内侧距离较远，支撑架1内部与出料口13所在一侧相对的另一侧还可以设置有顶出机构（图中未标示），顶出机构和出料口13处于同一水平，出料口13内侧设置有与冷却托盘33对接的出料导轨131，控制机构4与顶出机构信号连接，完成冷却工艺的样品被抬升到一定高度时，控制机构4启动顶出机构将冷却托盘33沿出料导轨131向出料口13推出，以便于操作者能更便捷的取出淬火后的样品。

本发明的使用方法包含以下步骤：

步骤一：选择合适的载样托盘21并可拆卸安装在夹取机构22上，将待淬火样品放置于载样托盘21上，传送机构2将载样托盘21送进烧结炉放下后回位，关闭炉门进行加热；

步骤二：加热完毕后打开炉门，传送机构2中的夹取机构22架起载样托盘21后迅速回缩，回缩过程中，装置进料口11上挡板24将载样托盘21中的样品从卸料孔212刮落到导向面25，样品顺着导向面25滑入冷却机构3中的冷却托盘33，载样托盘21上的限位条211卡在挡板24，避免了载样托盘21因惯性进一步被拉进支撑架1内部；

步骤三：样品进入冷却托盘33后，搅拌装置开始运转，搅拌装置的运转使冷却池31中的冷却介质翻滚，保证冷却介质的温度均衡；升降平台32开始运行并带动冷却托盘33及托盘中的样品开始下沉，待冷却托盘33下降到液面完全没过样品时，水泵354运作，不断抽取冷却池31中冷却介质到喷洒结构352对装置内部构件进行喷淋降温；由于搅拌装置运转速度决定了冷却池31中介质温度的分布，搅拌越慢，样品附近高温越不易扩散，搅拌越快，样品附近温度越快降低，冷却过程越快，因此控制机构4将根据样品冷却需求，通过控制搅拌装置的运转速度来控制冷却工艺过程；另一方面，升降平台32的上下运动速度同样会影响样品周边温度分布，同时液体内压强的变化快慢也可能会对淬火结果产生影响，因此控制机构4还将根据样品冷却需求，通过控制升降平台32的运行速度来控制冷却工艺过程；

步骤四：待装置内部构件降温完成，水泵354停止运作，样品冷却期间，传送机构2再次伸出，重新运行步骤一，加载下一批样品并送入烧结炉进行加热；

步骤五：样品冷却完成后，搅拌装置停止运转，升降平台32将冷却托盘33托着样品上升至与出料口13同一水平的高度，控制机构4启动风干机构，通过释放压缩空气，对样品进行风干；

步骤六：风干完成后，控制机构4关闭风干机构，操作人员打开出料口13，从出料口13获得淬火后的样品，更进一步，可由系统内部顶出机构在控制机构4控制下将冷却托盘33推出获取样品；

步骤七：待样品取出后，冷却托盘33复位，跳转到步骤二，重复运行余下步骤，第二批样品再次由传送机构2转移到冷却托盘33，进入新一轮冷却作业。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故但凡依本发明的权利要求和说明书所做的变化或修饰，皆应属于本发明专利涵盖的范围之内。