本發(fā)明涉及一種末端淬透性實(shí)驗(yàn)裝置，屬于材料性能測(cè)試領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

末端淬火法測(cè)定剛的淬透性也稱為端淬法，該法為喬邁奈等于1938年建議采用的，因而國(guó)外常稱為Jominy端淬法．由于該法簡(jiǎn)便可靠故被許多國(guó)家用作標(biāo)準(zhǔn)的淬透性試驗(yàn)，我國(guó)也制定了相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，具體為：1、GB235—2006《鋼淬透性的末端淬火試驗(yàn)方法》，2、GBT 5216-2004《保證淬透性結(jié)構(gòu)鋼》。成為淬透性檢驗(yàn)的規(guī)范性文件。

隨著航空航天、汽車工業(yè)對(duì)H鋼(保證淬透性鋼)需求的不斷提高，要求末端淬透性曲線帶寬僅為3～4HRC,同時(shí)歐、美、日等發(fā)達(dá)國(guó)家現(xiàn)都以鋼的末端淬透性曲線帶來(lái)代替其力學(xué)性能指標(biāo)提供貨源,并相繼建立了H鋼標(biāo)準(zhǔn),為此末端淬火法已成為冶金企業(yè)必不可少的日常檢驗(yàn)手段。

應(yīng)用現(xiàn)狀

影響鋼的淬透性因素大致有以下幾方面,1、奧氏體化學(xué)成分及均勻度、，2、奧氏體化溫度3、奧氏體晶粒度和鋼的原始組織，4、取樣部位、5、淬火液溫度及流速，6、操作速度等因素。雖然末端淬火法發(fā)展至今已70多年，但其實(shí)驗(yàn)方法一直沿用爐體加熱后手動(dòng)放入支架淬火模式，操作速度的快慢直接影響測(cè)試精度，為此減少并恒定試樣出爐后操作時(shí)間對(duì)于提高測(cè)試精度，保證產(chǎn)品質(zhì)量具有重要意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種末端淬透性實(shí)驗(yàn)裝置，包括噴水管1、試樣淬火支架2、試樣3、爐門鎖4、爐門5、爐體6、爐體旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)7、法蘭盤8、爐體支架9、淬火溫度控制器10、保溫時(shí)間控制器11、循環(huán)水箱12、爐體轉(zhuǎn)軸13、角度傳感器14、試樣支架底座15、循環(huán)水泵16、氣氛保護(hù)裝置17、淬火液溫度控制裝置18，循環(huán)水箱12上安裝有循環(huán)水泵16，循環(huán)水泵16的入口與循環(huán)水箱12連通，出口與噴水管1連接，噴水管1固定在試樣支架底座15上，試樣支架底座15安裝于循環(huán)水箱12內(nèi)；試樣淬火支架2固定于試樣支架底座15上，試樣淬火支架2位于噴水管1的正上方；循環(huán)水箱12上設(shè)有法蘭盤8，法蘭盤8上安裝有爐體支架9，每個(gè)爐體支架9上安裝一個(gè)爐體6，爐體6前端設(shè)有爐門5及爐門鎖4、爐體6后端裝有測(cè)溫?zé)犭娕技氨Ｗo(hù)氣體入口；法蘭盤8通過(guò)渦輪減速器與電機(jī)Ⅰ連接，渦輪減速器垂直輸出端與法蘭盤8連接；每個(gè)爐體支架9上均安裝有一個(gè)爐體旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)7，爐體旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)7包括電機(jī)Ⅱ、蝸桿、渦輪傳動(dòng)系統(tǒng)，電機(jī)Ⅱ通過(guò)蝸桿、渦輪傳動(dòng)系統(tǒng)與爐轉(zhuǎn)軸13連接，爐轉(zhuǎn)軸13固定在爐體6上，爐轉(zhuǎn)軸13上設(shè)有角度傳感器14；

爐體6內(nèi)設(shè)有溫度傳感器，溫度傳感器和淬火溫度控制器10連接，淬火溫度控制器10和保溫時(shí)間控制器11連接，保溫時(shí)間控制器11和程序控制器連接，程序控制器分別和循環(huán)水泵16、電機(jī)Ⅰ、電機(jī)Ⅱ、爐門鎖4、轉(zhuǎn)動(dòng)角度傳感器連接；通過(guò)保溫時(shí)間控制器11可設(shè)定樣品加熱保溫時(shí)間，通過(guò)淬火溫度控制器10可依據(jù)淬火樣品需求設(shè)置不同的淬火加熱溫度；淬火液溫度控制裝置18通過(guò)管路與循環(huán)水箱12連接，對(duì)淬火液進(jìn)行制冷，保證淬火液溫度符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)要求。

優(yōu)選的，本發(fā)明所述爐體6的數(shù)量為1個(gè)或多個(gè)，多個(gè)爐體的放置方式可為環(huán)形或并列放置，并依據(jù)爐體數(shù)量配置相應(yīng)數(shù)量的加熱溫度、保溫時(shí)間控制器。多個(gè)爐體按特定軸心轉(zhuǎn)動(dòng)，依據(jù)實(shí)驗(yàn)需求可將相應(yīng)的爐體轉(zhuǎn)動(dòng)致試樣支架上方位置已完成相應(yīng)爐內(nèi)試樣的淬火工作。

優(yōu)選的，本發(fā)明所述爐體6包括爐外殼、保溫層、耐火層、爐膽，爐外殼的內(nèi)部設(shè)有耐火層，耐火層和爐外殼之間設(shè)有保溫層；爐膽固定于爐體的中部，爐膽上裝有發(fā)熱體，發(fā)熱體通過(guò)電源接線端子與電源連接。

優(yōu)選的，本發(fā)明所述淬火液溫度控制裝置18為為循環(huán)制冷設(shè)備，其工作介質(zhì)為水。

優(yōu)選的，本發(fā)明爐體6后端設(shè)置有保護(hù)氣氛入口，通過(guò)管路連接氣氛保護(hù)裝置17。

本發(fā)明的另一目的在于提供所述末端淬透性實(shí)驗(yàn)裝置的使用方法：安裝在爐體內(nèi)的溫度傳感器將檢測(cè)到的溫度信號(hào)傳遞給淬火溫度控制器10，當(dāng)?shù)竭_(dá)設(shè)定淬火溫度時(shí)，淬火溫度控制器10將信號(hào)傳遞給保溫時(shí)間控制器11，到達(dá)設(shè)定的保溫時(shí)間后保溫時(shí)間控制器11將信號(hào)傳遞給程序控制器，程序控制器開(kāi)啟電機(jī)Ⅰ使相應(yīng)的爐體在法蘭盤8的帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)到淬火工位，同時(shí)程序控制器開(kāi)啟循環(huán)水泵16與淬火液溫度控制裝置18，轉(zhuǎn)動(dòng)到淬火工位時(shí)爐門5與試樣淬火支架2成垂直狀態(tài)；到達(dá)淬火工位后，程序控制器開(kāi)啟電機(jī)Ⅱ使?fàn)t體6向下旋轉(zhuǎn)90度，此時(shí)爐體6、試樣3、試樣淬火支架2水平面成垂直狀態(tài)，然后程序控制器開(kāi)啟爐門鎖4試樣在重力作用下從爐內(nèi)自動(dòng)落入淬火支架2完成試樣從爐內(nèi)到淬火支架2的操作過(guò)程。

本發(fā)明所述裝置依據(jù)GB225-63《結(jié)構(gòu)鋼末端淬透性實(shí)驗(yàn)法》要求設(shè)計(jì)，依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求噴水管1內(nèi)經(jīng)為12.5mm，試樣淬火支架2距試樣3末端距離為12.5mm，水壓控制系統(tǒng)保證水柱高度為65±5mm，淬火液溫度控制裝置18保證淬火水溫度20±5℃，加熱溫度控制精度為±0.1℃；試樣溫度不均勻±0.5℃，保溫時(shí)間控制精度±0.01S。

電機(jī)Ⅱ通過(guò)蝸桿渦輪傳動(dòng)系統(tǒng)使?fàn)t體6沿爐轉(zhuǎn)軸13做90度轉(zhuǎn)動(dòng)，其轉(zhuǎn)動(dòng)角度由角度傳感器14確定，當(dāng)爐體6轉(zhuǎn)動(dòng)到相應(yīng)位置后，傳感器信號(hào)傳送到控制器，控制器停止電機(jī)Ⅱ轉(zhuǎn)動(dòng)，爐體6停止在設(shè)定位置。

爐體6后端設(shè)置有保護(hù)氣氛入口，通過(guò)管路連接氣氛保護(hù)裝置17、氣氛保護(hù)裝置17在程序控制器控制下在試樣升溫及保溫過(guò)程中對(duì)爐內(nèi)通入保護(hù)氣體防止試樣氧化。

所述淬火溫度控制器10可為數(shù)字溫度控制儀器、模擬溫度控制儀，其控制精度滿足測(cè)試要求就可。

本發(fā)明所述程序控制器的控制過(guò)程為常規(guī)方法。

本發(fā)明的有益效果：

（1）本發(fā)明所述裝置在測(cè)試過(guò)程中采用計(jì)算機(jī)程序控制，在進(jìn)行末端淬火實(shí)驗(yàn)可減少測(cè)試過(guò)程中人工操作造成的誤差，使測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確可靠，同時(shí)本裝置還具有操作簡(jiǎn)單、高效、安全、節(jié)水等特點(diǎn)；

（2）本發(fā)明所述裝置集成了爐體、爐體控制、保溫時(shí)間控制、氣氛保護(hù)，淬火設(shè)施、水壓控制、水溫控制等系統(tǒng)，極大的提高了末端淬火實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性，減少了勞動(dòng)強(qiáng)度；實(shí)驗(yàn)儀具有安全、性能穩(wěn)定、容易操作等優(yōu)點(diǎn)；

（3）本發(fā)明所述裝置代替?zhèn)鹘y(tǒng)的末端淬火實(shí)驗(yàn)，避免了實(shí)驗(yàn)過(guò)程手動(dòng)高溫操作，使實(shí)驗(yàn)更為安全，同時(shí)測(cè)試過(guò)程中節(jié)約了珍貴的水資源；

（4）本發(fā)明所述裝置可單爐工作，也可多個(gè)爐體按程序工作，提高了工作效率。儀可消除測(cè)試過(guò)程中人工操作誤差，極大提高測(cè)試精度及測(cè)試效率，避免測(cè)試過(guò)程高溫操作，并可節(jié)約寶貴水資源。

附圖說(shuō)明

圖1為本末端淬火實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本末端淬火實(shí)驗(yàn)裝置爐體位于淬火工位并旋轉(zhuǎn)90度示意圖；

圖3為本末端淬火實(shí)驗(yàn)裝置循環(huán)水箱12、循環(huán)水泵16、位置示意圖；

圖4為本末端淬火實(shí)驗(yàn)裝置系統(tǒng)構(gòu)成示意圖；

圖中：1-噴水管，2-試樣淬火支架，3-試樣，4-爐門鎖，5-爐門，6-爐體，7-爐體旋轉(zhuǎn)電機(jī)，8-爐體支架法蘭盤，9-爐體支架，10-淬火溫度控制器，11-保溫時(shí)間控制器，12-淬火循環(huán)水箱，13-爐體轉(zhuǎn)軸，14-角度傳感器，15-試樣支架底座，16-循環(huán)水泵，17-氣氛保護(hù)裝置，18-淬火液溫度控制裝置。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步描述，但本發(fā)明不限于以下所述范圍。

實(shí)施例1

本實(shí)施例所述末端淬透性實(shí)驗(yàn)裝置包括噴水管1、試樣淬火支架2、試樣3、爐門鎖4、爐門5、爐體6、爐體旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)7、法蘭盤8、爐體支架9、淬火溫度控制器10、保溫時(shí)間控制器11、循環(huán)水箱12、爐體轉(zhuǎn)軸13、角度傳感器14、試樣支架底座15、循環(huán)水泵16、氣氛保護(hù)裝置17、淬火液溫度控制裝置18，循環(huán)水箱12上安裝有循環(huán)水泵16，循環(huán)水泵16的入口與循環(huán)水箱12連通，出口與噴水管1連接，噴水管1固定在試樣支架底座15上，試樣支架底座15安裝于循環(huán)水箱12內(nèi)；試樣淬火支架2固定于試樣支架底座15上，試樣淬火支架2位于噴水管1的正上方；循環(huán)水箱12上設(shè)有法蘭盤8，法蘭盤8上安裝有爐體支架9，每個(gè)爐體支架9上安裝一個(gè)爐體6，爐體6前端設(shè)有爐門5及爐門鎖4、爐體6后端裝有測(cè)溫?zé)犭娕技氨Ｗo(hù)氣體入口；法蘭盤8通過(guò)渦輪減速器與電機(jī)Ⅰ連接，渦輪減速器垂直輸出端與法蘭盤8連接；每個(gè)爐體支架9上均安裝有一個(gè)爐體旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)7，爐體旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)7包括電機(jī)Ⅱ、蝸桿、渦輪傳動(dòng)系統(tǒng)，電機(jī)Ⅱ通過(guò)蝸桿、渦輪傳動(dòng)系統(tǒng)與爐轉(zhuǎn)軸13連接，爐轉(zhuǎn)軸13固定在爐體6上，爐轉(zhuǎn)軸13上設(shè)有角度傳感器14； 爐體6內(nèi)設(shè)有溫度傳感器，溫度傳感器和淬火溫度控制器10連接，淬火溫度控制器10和保溫時(shí)間控制器11連接，保溫時(shí)間控制器11和程序控制器連接，程序控制器分別和循環(huán)水泵16、電機(jī)Ⅰ、電機(jī)Ⅱ、爐門鎖4、轉(zhuǎn)動(dòng)角度傳感器連接；通過(guò)保溫時(shí)間控制器11可設(shè)定樣品加熱保溫時(shí)間，通過(guò)淬火溫度控制器10可依據(jù)淬火樣品需求設(shè)置不同的淬火加熱溫度；淬火液溫度控制裝置18通過(guò)管路與循環(huán)水箱12連接，對(duì)淬火液進(jìn)行制冷，保證淬火液溫度符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)要求。

本實(shí)施例所述爐體6包括爐外殼、保溫層、耐火層、爐膽，爐外殼的內(nèi)部設(shè)有耐火層，耐火層和爐外殼之間設(shè)有保溫層；爐膽固定于爐體的中部，爐膽上裝有發(fā)熱體，發(fā)熱體通過(guò)電源接線端子與電源連接。

本實(shí)施例所述爐體6后端設(shè)置有保護(hù)氣氛入口，通過(guò)管路連接氣氛保護(hù)裝置17。

本實(shí)施例所述末端淬透性實(shí)驗(yàn)裝置的使用方法：裝入試樣35CrMo后設(shè)置加熱溫度850℃、保溫時(shí)間30min，安裝在爐體內(nèi)的溫度傳感器將檢測(cè)到的溫度信號(hào)傳遞給淬火溫度控制器10，當(dāng)?shù)竭_(dá)設(shè)定淬火溫度時(shí)，淬火溫度控制器10將信號(hào)傳遞給保溫時(shí)間控制器11，到達(dá)設(shè)定的保溫時(shí)間后保溫時(shí)間控制器11將信號(hào)傳遞給程序控制器，程序控制器開(kāi)啟電機(jī)Ⅰ使相應(yīng)的爐體在法蘭盤8的帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)到淬火工位，同時(shí)程序控制器開(kāi)啟循環(huán)水泵16與淬火液溫度控制裝置18，轉(zhuǎn)動(dòng)到淬火工位時(shí)爐門5與試樣淬火支架2成垂直狀態(tài)；到達(dá)淬火工位后，程序控制器開(kāi)啟電機(jī)Ⅱ使?fàn)t體6向下旋轉(zhuǎn)90度，此時(shí)爐體6、試樣3、試樣淬火支架2水平面成垂直狀態(tài)，然后程序控制器開(kāi)啟爐門鎖4試樣在重力作用下從爐內(nèi)自動(dòng)落入淬火支架2完成試樣從爐內(nèi)到淬火支架2的操作過(guò)程。

實(shí)施例2

本實(shí)施例所述末端淬透性實(shí)驗(yàn)裝置包括噴水管1、試樣淬火支架2、試樣3、爐門鎖4、爐門5、爐體6、爐體旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)7、法蘭盤8、爐體支架9、淬火溫度控制器10、保溫時(shí)間控制器11、循環(huán)水箱12、爐體轉(zhuǎn)軸13、角度傳感器14、試樣支架底座15、循環(huán)水泵16、氣氛保護(hù)裝置17、淬火液溫度控制裝置18，循環(huán)水箱12上安裝有循環(huán)水泵16，循環(huán)水泵16的入口與循環(huán)水箱12連通，出口與噴水管1連接，噴水管1固定在試樣支架底座15上，試樣支架底座15安裝于循環(huán)水箱12內(nèi)；試樣淬火支架2固定于試樣支架底座15上，試樣淬火支架2位于噴水管1的正上方；循環(huán)水箱12上設(shè)有法蘭盤8，法蘭盤8上安裝有爐體支架9，每個(gè)爐體支架9上安裝一個(gè)爐體6，爐體6前端設(shè)有爐門5及爐門鎖4、爐體6后端裝有測(cè)溫?zé)犭娕技氨Ｗo(hù)氣體入口；法蘭盤8通過(guò)渦輪減速器與電機(jī)Ⅰ連接，渦輪減速器垂直輸出端與法蘭盤8連接；每個(gè)爐體支架9上均安裝有一個(gè)爐體旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)7，爐體旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)7包括電機(jī)Ⅱ、蝸桿、渦輪傳動(dòng)系統(tǒng)，電機(jī)Ⅱ通過(guò)蝸桿、渦輪傳動(dòng)系統(tǒng)與爐轉(zhuǎn)軸13連接，爐轉(zhuǎn)軸13固定在爐體6上，爐轉(zhuǎn)軸13上設(shè)有角度傳感器14； 爐體6內(nèi)設(shè)有溫度傳感器，溫度傳感器和淬火溫度控制器10連接，淬火溫度控制器10和保溫時(shí)間控制器11連接，保溫時(shí)間控制器11和程序控制器連接，程序控制器分別和循環(huán)水泵16、電機(jī)Ⅰ、電機(jī)Ⅱ、爐門鎖4、轉(zhuǎn)動(dòng)角度傳感器連接；通過(guò)保溫時(shí)間控制器11可設(shè)定樣品加熱保溫時(shí)間，通過(guò)淬火溫度控制器10可依據(jù)淬火樣品需求設(shè)置不同的淬火加熱溫度；淬火液溫度控制裝置18通過(guò)管路與循環(huán)水箱12連接，對(duì)淬火液進(jìn)行制冷，保證淬火液溫度符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)要求。

本實(shí)施例所述爐體6的數(shù)量為3個(gè)，多個(gè)爐體的放置方式為環(huán)形放置（如圖1~4所示），并依據(jù)爐體數(shù)量配置相應(yīng)數(shù)量的加熱溫度、保溫時(shí)間控制器。3爐體按特定軸心轉(zhuǎn)動(dòng)，依據(jù)實(shí)驗(yàn)需求可將相應(yīng)的爐體轉(zhuǎn)動(dòng)致試樣支架上方位置已完成相應(yīng)爐內(nèi)試樣的淬火工作。

本實(shí)施例所述淬火液溫度控制裝置18為為循環(huán)制冷設(shè)備，其工作介質(zhì)為水。

本實(shí)施例所述明爐體6后端設(shè)置有保護(hù)氣氛入口，通過(guò)管路連接氣氛保護(hù)裝置17。

本實(shí)施例所述末端淬透性實(shí)驗(yàn)裝置的使用方法：安裝在爐體內(nèi)的溫度傳感器將檢測(cè)到的溫度信號(hào)傳遞給淬火溫度控制器10，當(dāng)?shù)竭_(dá)設(shè)定淬火溫度時(shí)，淬火溫度控制器10將信號(hào)傳遞給保溫時(shí)間控制器11，到達(dá)設(shè)定的保溫時(shí)間后保溫時(shí)間控制器11將信號(hào)傳遞給程序控制器，程序控制器開(kāi)啟電機(jī)Ⅰ使相應(yīng)的爐體在法蘭盤8的帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)到淬火工位，同時(shí)程序控制器開(kāi)啟循環(huán)水泵16與淬火液溫度控制裝置18，轉(zhuǎn)動(dòng)到淬火工位時(shí)爐門5與試樣淬火支架2成垂直狀態(tài)；到達(dá)淬火工位后，程序控制器開(kāi)啟電機(jī)Ⅱ使?fàn)t體6向下旋轉(zhuǎn)90度，此時(shí)爐體6、試樣3、試樣淬火支架2水平面成垂直狀態(tài)，然后程序控制器開(kāi)啟爐門鎖4試樣在重力作用下從爐內(nèi)自動(dòng)落入淬火支架2完成試樣從爐內(nèi)到淬火支架2的操作過(guò)程。

本實(shí)施例設(shè)有3個(gè)爐體，分別為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ號(hào)爐，首先開(kāi)啟Ⅰ號(hào)爐體電源，裝入試樣40Gr后設(shè)置加熱溫度850℃、保溫時(shí)間30min；延遲10分鐘后開(kāi)啟Ⅱ號(hào)爐體電源，裝入試樣T12后設(shè)置加熱溫度785℃、保溫時(shí)間30min，延遲10分鐘后開(kāi)啟Ⅲ號(hào)爐體電源，裝入試樣GCr15設(shè)置加熱溫度840℃、保溫時(shí)間30min，Ⅰ號(hào)爐體在850℃保溫30min后測(cè)試儀自動(dòng)完成淬火全部過(guò)程取出Ⅰ號(hào)試樣，等待Ⅱ、Ⅲ號(hào)爐體到依次完成淬火工作。