一种渗锌系统以及渗锌方法与流程

本申请涉及渗锌设备技术领域，具体涉及一种渗锌系统，还涉及一种渗锌方法。

背景技术：

节箍是采油设备中常用的一种配件，其用于连接上油管和下油管。通常是在上油管和下油管的连接处设置外螺纹，在节箍的内表面设置内螺纹，然后利用节箍将上油管和下油管连接以形成长度足够深入地面以下的长油管。现有技术的节箍通常采用普通碳钢、13cr不锈钢、镍基合金等材料制成。由于油管的作业环境一般要求设备具有很高的耐腐蚀性和耐磨性，所以如何提高工件的抗腐蚀性能和耐磨性能一直是技术改进的方向。

渗锌主要用于提高钢铁材料在大气和天然水环境中的耐腐蚀性能，可分为浸镀型和扩散型两种。热浸镀锌所获得的表面组织由扩散层和锌镀层组成，属于浸镀型渗锌。扩散型渗锌层则完全由扩散层组成，采用粉末渗锌和真空渗锌工艺获得。现有的渗锌系统都十分复杂，工序繁多，渗锌效果较差。

技术实现要素：

本申请的目的在于针对现有技术中的不足，提供一种结构简易、渗锌效果好的渗锌系统，还提供一种渗锌效果好的渗锌方法。

本申请提供的一种渗锌系统，包括沿物料输送方向设置的烘干除油设备、除锈设备、渗锌设备和冷却除灰设备；所述烘干除油设备包括用于烘干工件的高温除油箱；所述除锈设备包括用于抛丸机和喷砂机，所述高温除油箱与抛丸机之间以及抛丸机和所述喷砂机之间通过运输车来运输工件；所述渗锌设备包括用于对工件进行渗锌的渗锌炉，所述渗锌炉包括用于放置工件的炉胆；所述冷却除灰设备包括用于所述炉胆内的工件进行除灰的分离除尘器；所述渗锌设备和冷却除灰设备之间设置有用于吊装炉胆的吊车。

其中，所述抛丸机包括机架，所述机架包括顶板、背板、左侧板和右侧板，所述左侧板和右侧板分别固接在背板的两侧，所述顶板固定安装在背板的上方，所述机架还包括固定安装在左侧板和右侧板之间的面板组件以围成抛丸腔，所述面板组件包括面板本体和两个挡板，两个挡板倾斜地固定安装在面板本体的两侧以围成朝机架内部凹陷的梯形开放空间，挡板均设置有活动门机构，所述机架内部设置有旋转电机，所述旋转电机的输出轴连接有水平设置的转盘，所述转盘上设置有多个用于放置工件的工作台；在装配状态下，所述转盘跨越所述抛丸腔和梯形开放空间；所述机架的底部设置有锥状卸料口，所述顶板安装有集丸箱，所述集丸箱连接机架内的抛丸机构，所述锥状卸料口通过螺旋提升机与所述集丸箱的侧部连通，所述集丸箱的顶部与除尘装置连通。

其中，所述喷砂机包括第一喷砂腔和第二喷砂腔，所述第一喷砂腔与所述第二喷砂腔连通设置，所述第一喷砂腔的底端和第二喷砂腔的底端均设置有锥形卸料口，各个锥形卸料口均安装有喷砂机构，喷砂机构包括喷砂管道，所述喷砂管道的出口端对应连通第一喷砂腔的侧壁和第二喷砂腔的侧壁；所述喷砂机还包括除尘装置，所述除尘装置通过除尘管道与第一喷砂腔和第二喷砂腔连通。

其中，所述第一喷砂腔的侧壁上和第二喷砂腔的侧壁上均设置有活动门机构。

其中，活动门机构包括活动门本体和伸缩气缸，所述伸缩气缸竖直固定安装在第一喷砂腔和第二喷砂腔的侧壁上，所述伸缩气缸的伸缩杆通过连接件与活动门本体固接。

其中，所述渗锌炉还包括用于承托所述炉胆的移动车架，所述炉胆的中部固定安装有转轴，所述车架的两端部均设置有滚轮组，所述转轴的两端部分别安装在车架两端部的滑轮组上以架空所述炉胆；所述车架的任一端部设置有驱动电机，所述驱动电机通过齿轮组与所述转轴传动连接，以驱使炉胆绕转轴的轴线旋转；所述渗锌炉还包括加热炉，所述加热炉包括对称设置的左半炉和右半炉，所述左半炉和右半炉底端面均固定安装有驱动左半炉相对于右半炉背向或相向移动的驱动车架。

其中，所述加热炉的长度大于炉胆的长度，且小于转轴的长度。

本申请还提供一种渗锌方法，包括如下步骤，步骤a，烘干除油，将工件摆放进高温除油箱中，关闭高温除油箱的箱门后，启动设备，设定烘干温度为400摄氏度，保持时间设定3小时，开始加热；加热到400度后工件表面的油会碳化变成渣滓和油烟，从而得到除油后的工件a，期间除油所产生的油烟经过净化器处理后排放；步骤b，除锈，将步骤a中的工件a空置冷却至30摄氏度后，将工件a搬运至抛丸机中，抛丸机采用4kg的46目一级棕刚玉，设置喷射压力为0.5mpa，然后对工件进行抛丸处理；抛丸后的工件a输送至喷砂机进行喷砂工序处理，得到工件b；抛丸和喷砂期间所产生的粉尘由除尘装置进行收集；步骤c，渗锌，将步骤b中的工件b放置到渗锌炉的炉胆中，并添加渗锌粉料，所述渗锌粉料的成分质量百分比为：金属锌≥34％，pb≦0.2％，fe≦0.2％，as≦0.0005％，cd≦0.2％，氧化铝≥65％，sio2≦0.06％，fe2o3≦0.03％，na2o≦0.30％，适量水；渗锌炉设置加热温度为400摄氏度，压力小于0.05mpa，根据工件的渗锌厚度来设定加热时间；加热完毕后，将炉胆移出加热炉，得到工件c；步骤d，除灰冷却，将步骤c中放置在炉胆内的工件c采用风机冷却或自然冷却至100摄氏度后，用吊车将炉胆起吊放置在分离除尘器上进行除尘，得到工件d；步骤e，喷码装盒，将步骤d中的工件d进行喷码装盒。

其中，在步骤c中，若炉胆的增压大于0.05mpa时，渗锌炉将自动报警并关闭渗锌炉，降温降压后重新自动开启。

其中，在步骤a之前进行超声波除油。具体为：在超声波除油设备中按1:30的质量比加入脱脂除油粉及水，水位不超过水箱的2/3处；将接箍搬进铁料框中，并摆放整齐、码放牢固，将料框使用行车吊进超声波除油设备的水箱中，浸泡3分钟后取出，然后用清水冲洗2分钟后使用压缩空气吹干。

本申请的渗锌系统，其结构简易、操作简单，能够对工件进行高质量的渗锌工艺，采用本系统渗锌出来的工件合金层硬度高，耐磨损和抗划伤能力强，保证了较好的抗粘扣性能。本申请的渗锌方法，其合理的工艺设置，有效地提高了工件渗锌的质量，通过高温扩散合金粉末，合金层厚度均匀性好，在不规则表面都能获得厚度均匀的渗层，有利于处理形状复杂的构件，高温扩散形成的合金层硬度高，耐磨损和抗划伤能力强，保证了较好的抗粘扣性能。

附图说明

利用附图对本申请作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本申请的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它附图。

图1为本申请的一种渗锌系统的示意图。

图2为本申请的抛丸机的结构示意图。

图3为本申请的喷砂机的结构示意图。

图4为图3中b处的放大图。

图5为本申请的渗锌炉的结构示意图。

图6为图5中a处的放大图。

附图标记：烘干除油设备10、抛丸机20、喷砂机30、渗锌设备40、冷却除灰设备50、炉胆1、转轴2、驱动电机3、齿轮组4、移动车架5、滚轮组6、左半炉71、右半炉72、驱动车架8、u型安装座91、旋转手柄92、卡勾93、l型卡块94、第一喷砂腔101、第二喷砂腔102、除尘管道103、除尘装置、104、喷砂机构105、伸缩气缸106、活动门本体107、集砂缸108、补气管道109、压缩空气管道110、喷砂管道111、顶板201、右侧板202、左侧板203、背板204、操作窗口205、面板组件206、挡板207、转盘208、工作台209、螺旋提升机210、集丸箱211。

具体实施方式

结合以下实施例对本申请作进一步描述。

本申请的一种渗锌系统的具体实施方式，如图1所示，包括沿物料输送方向设置的烘干除油设备10、除锈设备、渗锌设备40和冷却除灰设备50；烘干除油设备包括用于烘干工件的高温除油箱；除锈设备包括抛丸机20和喷砂机30，高温除油箱与抛丸机20之间以及抛丸机20和喷砂机30之间通过运输车来运输工件；渗锌设备40包括用于对工件进行渗锌的渗锌炉，渗锌炉包括用于放置工件的炉胆；冷却除灰设备50包括用于炉胆内的工件进行除灰的分离除尘器；渗锌设备40和冷却除灰设备50之间设置有用于吊装炉胆的吊车。优选地,所述运输车的数量可以是1-10个，所述吊车的数量也可以是1-10个。

如图2所示，抛丸机包括机架，机架包括顶板201、背板204、左侧板203和右侧板202，左侧板203和右侧板202分别固接在背板204的两侧，顶板201固定安装在背板204的上方。机架还包括固定安装在左侧板203和右侧板202之间的面板组件206，顶板201、背板204、左侧板203、右侧板202和面板组件206共同围成抛丸腔。面板组件206包括面板本体和两个挡板207，两个挡板207倾斜地固定安装在面板本体的两侧以围成朝机架内部凹陷的梯形开放空间。挡板207均设置有活动门机构，机架内部设置有旋转电机，旋转电机的输出轴连接有水平设置的转盘208，转盘208上设置有多个用于放置工件的工作台209。在装配状态下，转盘208跨越抛丸腔和梯形开放空间。机架的底部设置有锥状卸料口，顶板201安装有集丸箱211，集丸箱211连接机架内的抛丸机构。锥状卸料口通过螺旋提升机210与集丸箱211的侧部连通，集丸箱211的顶部通过除尘管道103与除尘装置104连通。

为了便于操作抛丸机构，左侧板203可以开设有供人手插入操作的工作窗口。活动门机构包括活动门本体107和伸缩气缸106，伸缩气缸106竖直固定安装在挡板207的正面，伸缩气缸106的伸缩杆通过连接件与活动门本体107固接。

本申请的抛丸机的工作过程为：机架内的抛丸机构持续地对工作台209上的工件进行抛丸表面工艺处理，在喷丸过程中，旋转电机会驱动转盘208进行转动，转盘208会将处理好的工件，由抛丸腔移送至梯形开放空间中。在移送过程中，活动门机构也会跟随工件的移动而进行开门或合门的动作，从而加工好的工件就会移送至抛丸腔外的梯形开放空间中，工人就可以将工件进行取出，并且放上待加工的工件。本申请的抛丸机无需频繁开关，不会对其寿命造成影响，节省了上料时间，提高了整体的工作效率。另外，加工后的抛丸会经过机架底部的锥状卸料口落入至底部的螺旋提升机210中，螺旋提升机210将抛丸和粉尘一同提升至位于顶端的集丸箱211中。而在抛丸和粉尘落入集丸箱211的过程中，由于粉尘重量较轻，会直接通过除尘管道103进入到除尘机构中，而颗粒较大的抛丸会直接落入至抛丸箱中，从而实现过滤和回收利用，进一步节省生产成本，提高利用效率。

抛出的砂粒经小孔流入底部的钢板网过筛，经过螺旋输送器送入提升机内，由提升机提到分离器中进行分离。粉尘由风机吸送到除尘器过滤，清理空气排入大气中。布袋上的灰尘经机械振打，落入除尘器底部的集尘箱中，可定期清除。废砂由废料管流出，可回用。丸砂混合物由回用管回收进入室体，待分离器分离后再回用。

如图3至图4所示，喷砂机包括第一喷砂腔101和第二喷砂腔102，第一喷砂腔101与第二喷砂腔102连通设置。第一喷砂腔101的底端和第二喷砂腔102的底端均设置有锥形卸料口，各个锥形卸料口均安装有喷砂机构105。喷砂机构105包括喷砂管道111，喷砂管道111的出口端对应连通第一喷砂腔101的侧壁和第二喷砂腔102的侧壁。喷砂机还包括除尘装置104，除尘装置104通过除尘管道103与第二喷砂腔102连通。喷砂机构105还包括集砂缸108，集砂缸108的顶端与锥形卸料口连通，集砂缸108的底端与喷砂管道111连通，集砂缸108的侧面设置有补气管道109和压缩空气管道110。补气管道109的一端连通第一喷砂腔101和第二喷砂腔102，补气管道109的另一端与集砂缸108的侧部连通。压缩空气管道110的一端与集砂缸108的侧部连通，另一端与负压设备(未画出)连通。为了简化喷砂机的结构并降低成本，第一喷砂腔101的集砂缸108和第二喷砂腔102的集砂缸108均通过压缩空气管道110连通同一个负压设备。

为了加强自动化程度，提高安全性，第一喷砂腔101的侧壁上和第二喷砂腔102的侧壁上均设置有活动门机构。具体地，活动门机构包括活动门本体107和伸缩气缸106，伸缩气缸106竖直固定安装在第一喷砂腔101和第二喷砂腔102的侧壁上，伸缩气缸106的伸缩杆通过连接件与活动门本体107固接。

本实施例的喷砂机的工作原理：负压设备通过压缩空气管道110往集砂缸108内提供高速气流，通过气流的高速运动在集砂缸108内形成的负压，将集砂缸108内的砂料通过喷砂管道111吸入至第一喷砂腔101的侧壁和第二喷砂腔102的侧壁并经喷嘴射出，喷射到被加工表面。压缩空气既是供料动力，又是加速动力。本申请中通过将第一喷砂腔101和第二喷砂腔102连通设置，从而将两台喷砂机的工作区域连通，然后除尘装置104通过除尘管道103与第一喷砂腔101和第二喷砂腔102任一连通，或者两者都连通，从而实现两台除尘机共用一个除尘装置104，降低了能耗，减少了占用空间面积，节省了成本。高速抛出的沙粒形成的形束，均匀地打击在工件表面上，从而达到清理的目的。

参见图5和图6，渗锌炉包括炉胆1和用于承托炉胆1的移动车架5，炉胆1的中部固定安装有转轴2，车架的两端部均设置有滚轮组6，转轴2的两端部分别安装在车架两端部的滑轮组上以架空炉胆1；车架的任一端部设置有驱动电机3，驱动电机3通过齿轮组4与转轴2传动连接，以驱使炉胆1绕转轴2的轴线旋转。渗锌炉还包括加热炉，加热炉包括对称设置的左半炉71和右半炉72，左半炉71和右半炉72底端面均固定安装有驱动左半炉71相对于右半炉72背向或相向移动的驱动车架8。应当说明的是，移动车架5和驱动车架8都可以通过电机来进行传动以及驱动，进一步提高自动化效果。在本实施例中，为了便于炉胆1能够顺利地安装在加热炉中，加热炉的长度大于炉胆1的长度，且小于转轴2的长度。

在本实施例中，为了提高安全性能，加热炉还包括用于锁紧连接左半炉71和右半炉72的锁紧机构。具体地，锁紧机构包括固定安装在左半炉71的l型卡块94和安装在右半炉72的卡勾93，右半炉72固定安装有u型安装座91，u型安装座91的两端部穿设有锁紧轴，卡勾93的转动部套设且固定在锁紧轴上，锁紧轴还固定安装有旋转手柄92。

本实施例的渗锌炉的使用方法：将需要渗锌的工件和渗锌原料放到炉胆1内，控制移动车架5将炉胆1移动至左半炉71和右半炉72之间；然后控制驱动车架8使左半炉71相对于右半炉72相向移动直至两者闭合；接着，启动加热炉正常加热，同时，通过驱动电机3控制转轴2带动炉胆1进行旋转渗锌；渗锌完毕后，驱动车架8控制左半炉71相对于右半炉72背向移动直至炉胆1能够移动出加热炉为止；最后，炉胆1移出并冷却。本申请采用分体式设计的加热炉，结构简单、便于制备、能够加快冷却速度、提高生产效率。

本申请的渗锌系统，其结构简易、操作简单，能够对工件进行高质量的渗锌作业。采用本系统渗锌出来的工件合金层硬度高，耐磨损和抗划伤能力强，保证了较好的抗粘扣性能。

本申请的一种渗锌方法的具体实施方式，可以包括如下步骤。

步骤a，烘干除油，将工件摆放进高温除油箱中，关闭高温除油箱的箱门后，启动设备，设定烘干温度为400摄氏度，保持时间设定3小时，开始加热；加热到400度后工件表面的油会碳化变成渣滓和油烟，从而得到除油后的工件a，期间除油所产生的油烟经过净化器处理后排放。

步骤b，除锈，将步骤a中的工件a空置冷却至30摄氏度后，将工件a搬运至抛丸机20中，抛丸机20采用4kg的46目一级棕刚玉，设置喷射压力为0.5mpa，然后对工件进行抛丸处理；抛丸后的工件a输送至喷砂机30进行喷砂工序处理，得到工件b；抛丸和喷砂期间所产生的粉尘由除尘装置进行收集。

步骤c，渗锌，将步骤b中的工件b放置到渗锌炉的炉胆中，并添加渗锌粉料，渗锌粉料的成分质量百分比为：金属锌≥34％，pb≦0.2％，fe≦0.2％，as≦0.0005％，cd≦0.2％，氧化铝≥65％，sio2≦0.06％，fe2o3≦0.03％，na2o≦0.30％，适量水；渗锌炉设置加热温度为400摄氏度，压力小于0.05mpa，根据工件的渗锌厚度来设定加热时间；加热完毕后，将炉胆移出加热炉，得到工件c。粉末渗锌技术的原理是，将渗锌剂与钢铁制件置于渗锌炉中，加热到400℃左右，活性锌原子则由表及里地向钢铁制件渗透。与此同时，铁原子由内向外扩散，这就在钢铁制件的表层形成锌铁金属间化合物，即渗锌层。

步骤d，除灰冷却，将步骤c中放置在炉胆内的工件c采用风机冷却或自然冷却至100摄氏度后，用吊车将炉胆起吊放置在分离除尘器上进行除尘，得到工件d。具体地，渗锌工艺完成冷却后，用吊车将装料内筒起吊放置在分离除尘器上，更换带有漏孔的炉盖，盖上分离除尘器盖，接通料筒吹扫系统。依次启动除尘风机、脉冲控制器、旋转电机和输送电机。待三台电机依次启动后，装料内筒随旋转电机旋转，使转料内筒内的工件和锌粉随料筒的转动，锌粉从带有漏孔炉盖中纷纷落入锌粉收集输送器上。为更有效将料筒中工件上的锌粉清除，特增设一套进气吹扫系统，收集输送器中的锌粉再由出料口落入收集箱内。而扬起的粉尘通过除尘装置集中收集在除尘器内，从而做到工件与锌粉分离，无粉尘溢出。

步骤e，喷码装盒，将步骤d中的工件d进行喷码装盒。

其中，在步骤c中，炉胆的增压大于0.05mpa时，渗锌炉将自动报警并关闭渗锌炉，降温降压后重新自动开启。

优选地，在步骤a之前，还可以进行超声波除油。具体地，在超声波除油设备中按1:30的质量比加入脱脂除油粉及水，水位不超过水箱的2/3处，打开设备5分钟后即可开始除油。将接箍搬进铁料框中，并摆放整齐、码放牢固，将料框使用行车吊进超声波除油设备的水箱中，浸泡3分钟后取出，然后用清水冲洗2分钟后使用压缩空气吹干，清除水渍及其它杂质。

本实施例的渗锌方法，其合理的工艺设置有效地提高了工件渗锌的质量，通过高温扩散合金粉末合金层厚度均匀性好，在不规则表面都能获得厚度均匀的渗层，有利于处理形状复杂的构件，高温扩散形成的合金层硬度高，耐磨损和抗划伤能力强，保证了较好的抗粘扣性能。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对本申请保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本申请作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本申请的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本申请技术方案的实质和范围。