實(shí)驗(yàn)室復(fù)合制樣一體化設(shè)備的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種實(shí)驗(yàn)室復(fù)合制樣一體化設(shè)備，包括機(jī)架、用于夾持待加工試樣的夾具、切割頭、銑削頭和沖壓頭，所述切割頭、銑削頭和沖壓頭均設(shè)置在機(jī)架上；所述夾具固定在機(jī)架的中部，所述切割頭位于夾具的一側(cè)，所述沖壓頭位于夾具另一側(cè)的機(jī)架下方，所述銑削頭與夾具的鉗口的位置相匹配；所述機(jī)架上還設(shè)有可驅(qū)動(dòng)所述待加工試樣沿夾具的鉗口平移的移動(dòng)機(jī)構(gòu)；所述銑削頭和切割頭附近分別設(shè)有用于冷卻所述銑削頭和切割頭的噴嘴，所述噴嘴與壓縮氣體連接。該系統(tǒng)可以提高金屬試樣的火花光譜分析以及碳硫分析儀、氧氮?dú)浞治鰞x對(duì)金屬材料中的微量輕元素如碳、硫、氮、氧、氫等元素的化驗(yàn)分析精度、縮短化驗(yàn)分析時(shí)間，從而直接對(duì)冶煉工藝有重大指導(dǎo)意義。
【專利說(shuō)明】
實(shí)驗(yàn)室復(fù)合制樣一體化設(shè)備
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種實(shí)驗(yàn)室復(fù)合制樣一體化設(shè)備，屬于實(shí)驗(yàn)室專用機(jī)械加工工具型設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]冶金行業(yè)為了準(zhǔn)確檢測(cè)冶煉液體的質(zhì)量，需要使用取樣器直接從金屬熔液(如鋼水)中取樣，然后制作多個(gè)金屬試樣及時(shí)進(jìn)行火花光譜、碳硫儀、氧氮?dú)浞治鰞x等化驗(yàn)分析，以達(dá)到對(duì)冶煉工藝在線指導(dǎo)確保鋼種的質(zhì)量減少?gòu)U品、提高生產(chǎn)效率及經(jīng)濟(jì)效益的目的。
[0003]—般取樣器從鋼水中取出的樣品呈圓柱(圓臺(tái)或者方臺(tái))狀，在快速凝固后其端部氧化和夾渣較為嚴(yán)重，不能直接用來(lái)制作金屬分析試樣；因此要將夾渣部分需要切除(即切除渣樣)，而通常制備好的金屬試樣化驗(yàn)分析包括光譜分析、熒光分析、碳硫分析以及氧氮分析等;這樣制作的金屬顆粒試樣用于碳硫、氧氮?dú)浞治?，其余柱面通過(guò)銑削后試樣用于光譜、焚光分析。
[0004]現(xiàn)有的金屬試樣多為手工制作，由此帶來(lái)許多問(wèn)題:I)試樣切割時(shí)多為砂輪切割或熱切割，有的樣品還需要后續(xù)進(jìn)行加熱退火等處理，導(dǎo)致金屬試樣的表面容易二次氧化，這樣在進(jìn)行綜上所述儀器化驗(yàn)分析時(shí)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。2)采用砂輪切割時(shí)，砂輪中所含的硅鋁元素會(huì)對(duì)試樣產(chǎn)生二次高溫粉塵污染，導(dǎo)致金屬試樣的品質(zhì)較差，從而影響碳硫、氧氮?dú)浞治龅木取?)試樣切割、銑削、沖分別在不同的設(shè)備上進(jìn)行，并分別進(jìn)行處理，需要在各設(shè)備之間進(jìn)行試樣轉(zhuǎn)移、裝夾，導(dǎo)致儀器分析化驗(yàn)分析的時(shí)間很長(zhǎng)甚至超過(guò)兩小時(shí)，因此既導(dǎo)致了時(shí)間上的延誤，又操作繁瑣，尤其是設(shè)備轉(zhuǎn)移裝夾過(guò)程中很容易使試樣表面二次氧化和污染，直接影響成分檢測(cè)分析結(jié)果，因此不能根據(jù)冶煉所需的分析儀器化驗(yàn)分析的結(jié)果實(shí)時(shí)在線控制調(diào)整指導(dǎo)冶煉當(dāng)前熔爐中的金屬熔液(溫度、添加元素等)，而只能控制調(diào)整下一爐熔液；用砂輪片切割的樣品二次污染，對(duì)精鋼金屬一些微量或者痕量碳、硫、氮、氧、氫等元素分析影響很大，一直是困擾精鋼金屬分析界的難題；因?yàn)樗麄儗?duì)樣品制取過(guò)程溫升、粉塵污染、油水污染等因素都是影響結(jié)果是調(diào)整的對(duì)象不一致導(dǎo)致調(diào)整結(jié)果不精確而影響合格率。
[0005]綜上可知，快速制作金屬試樣，在短時(shí)間內(nèi)迅速對(duì)金屬試樣完成切銑沖加工，以杜絕減少其表面二次氧化和污染并及時(shí)進(jìn)行火花光譜、熒光光譜儀、碳硫、氧氮?dú)浞治鰞x等化驗(yàn)分析成為亟待解決的問(wèn)題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型要解決技術(shù)問(wèn)題是:克服上述技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種可以提高金屬試樣的金屬化驗(yàn)分析精度、同時(shí)減少金屬化驗(yàn)分析時(shí)間的實(shí)驗(yàn)室復(fù)合制樣一體化設(shè)備，從而能夠根據(jù)金屬化驗(yàn)分析的結(jié)果實(shí)時(shí)在線調(diào)整當(dāng)前熔爐中的金屬熔液的參數(shù)，對(duì)冶煉工藝有實(shí)質(zhì)性的正確指導(dǎo)。
[0007]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提出的技術(shù)方案是:一種實(shí)驗(yàn)室智能化復(fù)合制樣設(shè)備，包括機(jī)架、用于夾持待加工試樣的夾具、具有鋸片的切割頭、具有銑刀的銑削頭和具有沖頭的沖壓頭，所述切割頭、銑削頭和沖壓頭均設(shè)置在機(jī)架上;所述夾具固定在機(jī)架的中部，所述切割頭位于夾具的一側(cè)用于切割待加工試樣，所述沖壓頭位于夾具另一側(cè)的機(jī)架下方，所述銑削頭與夾具的鉗口位置相對(duì)應(yīng)并用于銑削待加工試樣;所述機(jī)架上還設(shè)有可驅(qū)動(dòng)所述待加工試樣沿夾具鉗口平移的移動(dòng)機(jī)構(gòu);所述銑削頭和切割頭附近設(shè)有用于冷卻所述鋸片、銑刀以及待加工試樣的噴嘴，所述噴嘴與壓縮氣體連接;在使用時(shí)，所述移動(dòng)機(jī)構(gòu)具有三個(gè)工位，其中所述移動(dòng)機(jī)構(gòu)位于第一工位時(shí)，所述切割頭切除所述待加工試樣前端預(yù)定長(zhǎng)度，去除夾渣樣頭;所述移動(dòng)機(jī)構(gòu)位于第二工位時(shí)，所述切割頭切割所述待加工試樣得到預(yù)定厚度的薄片試樣，所述薄片試樣傳送至沖壓頭，并由所述沖壓頭進(jìn)行沖壓得到預(yù)定大小的顆粒試樣;所述移動(dòng)機(jī)構(gòu)位于第三工位時(shí)，所述銑削頭向所述待加工試樣方向進(jìn)給至預(yù)定位置后銑削所述待加工試樣的端面。
[0008]在工作時(shí)，本實(shí)用新型將從取樣器得到的待加工試樣放入夾具中，首先由所述切割頭切除所述待加工試樣前端的夾渣樣頭，然后得到預(yù)定厚度的薄片試樣，并由沖壓頭沖壓得到預(yù)定大小的顆粒試樣用于碳硫、氧氮分析等;剩余的待加工試樣端面由銑削頭進(jìn)行銑削后得到所需的樣面銑柱狀試樣，用于光譜分析、熒光分析等。
[0009]優(yōu)選地，所述移動(dòng)機(jī)構(gòu)為電缸或絲桿螺母機(jī)構(gòu)。
[0010]優(yōu)選地，所述夾具為虎鉗或卡盤(pán)。
[0011]優(yōu)選地，所述鋸片為圓鋸片。
[0012]本實(shí)用新型帶來(lái)的有益效果是:
[0013]I)本實(shí)用新型將切割、銑削和沖壓放置在同一臺(tái)設(shè)備中，避免了現(xiàn)有技術(shù)(采用不同的設(shè)備切割、銑削、沖壓)需要在各設(shè)備之間進(jìn)行試樣轉(zhuǎn)移、裝夾的繁瑣操作，尤其避免了設(shè)備轉(zhuǎn)移裝夾過(guò)程中很容易使試樣表面夾雜物較多的缺陷，提高了成分檢測(cè)分析的精度，而且可以在最短的時(shí)間內(nèi)完成成分分析(碳硫、氧氮?dú)湟约肮庾V、熒光分析等)。
[0014]另外，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了原先幾臺(tái)設(shè)備才能完成的加工，大大縮短了加工時(shí)間，避免了試樣轉(zhuǎn)移帶來(lái)的種種二次污染等問(wèn)題。
[0015]2)本實(shí)用新型采用冷切割、冷沖壓，并在切割和銑削過(guò)程中采用壓縮氣體(或指定冷卻介質(zhì))對(duì)鋸片、銑刀以及待加工試樣進(jìn)行冷卻降溫，保證了試樣在加工過(guò)程中不會(huì)二次氧化，進(jìn)一步提高了成分檢測(cè)分析的精度；同時(shí)，壓縮氣體可以將切割和銑削過(guò)程中產(chǎn)生的碎肩吹走(掃)，防止試樣表面附著碎肩，影響切割和銑削的精確度以及成分檢測(cè)分析的準(zhǔn)確。
[0016]3)本實(shí)用新型采用準(zhǔn)確的切割和沖壓，僅僅通過(guò)調(diào)整移動(dòng)機(jī)構(gòu)的工位和沖頭的尺寸，即可是得到固定大小、重量的顆粒試樣，與現(xiàn)有技術(shù)中采用對(duì)顆粒試樣進(jìn)行人工稱重相比，不但提高了檢測(cè)的效率，而且提高了檢測(cè)的準(zhǔn)確率。
[0017]4)本實(shí)用新型通過(guò)將切割、銑削、沖壓組合在一起進(jìn)行加工，可以快速準(zhǔn)確地得到所需的顆粒試樣(顆粒試樣的重量一般在0.5-0.8克之間，直接與碳硫、氧氮?dú)浞治鰞x相匹配，不需要再進(jìn)行二次加工)和端面光滑度(通常光譜分析需要端面光滑度在60-80目之間，直接與光譜分析儀匹配，也不需要再進(jìn)行二次加工)，從而將原來(lái)需要超過(guò)2小時(shí)以上的檢測(cè)分析過(guò)程減少到5分鐘以內(nèi)。這樣就可以根據(jù)檢測(cè)分析結(jié)果實(shí)時(shí)調(diào)整金屬熔液的工藝參數(shù)，比如溫度和添加的輔助元素含量等，并可以準(zhǔn)確地得到對(duì)金屬進(jìn)行分析結(jié)果，從而提高了金屬分類的精度和準(zhǔn)確度，對(duì)冶煉的能耗、材料消耗會(huì)大大的降低，噸鋼效益直線上升。
[0018]上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)是:所述夾具與銑削頭之間的下方設(shè)有延伸至沖壓頭的傳送帶，所述沖壓頭附近設(shè)有平推機(jī)構(gòu)；當(dāng)所述移動(dòng)機(jī)構(gòu)位于第二工位時(shí)，所述切割頭切割得到的薄片試樣滑落至傳送帶上，并通過(guò)輸送帶傳送至沖壓頭附近預(yù)定位置后，由平推機(jī)構(gòu)將薄片試樣推送至沖壓頭的正下方。這樣通過(guò)傳送帶和平推機(jī)構(gòu)的組合，就可以準(zhǔn)確地將薄片試樣推送至沖壓頭的正下方，完成沖壓后得到所需的顆粒試樣。
[0019]上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)是:所述切割頭、沖壓頭和銑削頭均位于裝有罩窗的可封閉加工倉(cāng)內(nèi)。進(jìn)一步地，所述罩窗優(yōu)選透明材料制成的罩窗。通過(guò)罩窗可以使防止金屬碎肩濺出，同時(shí)可以觀察封閉加工倉(cāng)內(nèi)的切割頭、沖壓頭和銑削頭運(yùn)行狀況。
[0020]優(yōu)選地，所述壓縮氣體為惰性壓縮氣體。這樣可以進(jìn)一步防止試樣在加工過(guò)程中氧化，尤其是切割頭、沖壓頭和銑削頭均位于裝有罩窗的可封閉加工倉(cāng)時(shí)，效果更好。
【附圖說(shuō)明】

[0021 ]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0022]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例另一視角的結(jié)構(gòu)不意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]實(shí)施例一
[0025]本實(shí)施例的實(shí)驗(yàn)室智能化復(fù)合制樣設(shè)備，如圖1和圖2所示，包括機(jī)架1、用于夾持待分割試樣的夾具2、具有鋸片的切割頭3、具有銑刀的銑削頭4和具有沖頭的沖壓頭5，切割頭3、銑削頭4和沖壓頭5均設(shè)置在機(jī)架I上。本實(shí)施例中待加工試樣為圓柱形試樣，當(dāng)然待加工試樣也可以采用圓臺(tái)形試樣或者方臺(tái)形試樣，只要適合夾具能滿足的任何形狀的柱狀樣品均可。
[0026]夾具2固定在機(jī)架I的中部，切割頭3位于夾具2的一側(cè)用于切割圓柱試樣，沖壓頭位于夾具2另一側(cè)的機(jī)架下方，銑削頭4與夾具2的鉗口位置相對(duì)應(yīng)并用于銑削圓柱形試樣，即在使用時(shí)，銑削頭4正好能夠銑削夾具2夾持的圓柱形試樣。
[0027]本實(shí)施例中夾具2的位置不動(dòng)，機(jī)架I上還設(shè)有可驅(qū)動(dòng)圓柱形試樣沿夾具2的鉗口平移的移動(dòng)機(jī)構(gòu)7;銑削頭4和切割頭3附近設(shè)有用于冷卻鋸片、銑刀以及圓柱形試樣的噴嘴(圖中未示出)，噴嘴與壓縮氣體連接。
[0028]銑削頭4通過(guò)銑削主軸電機(jī)4-1驅(qū)動(dòng)進(jìn)行銑削操作，由銑削進(jìn)給電機(jī)4-2驅(qū)動(dòng)向圓柱形試樣方向平移(前進(jìn)或后退)。切割頭3通過(guò)切割主軸電機(jī)3-1驅(qū)動(dòng)進(jìn)行切割操作，由切割進(jìn)給電機(jī)3-2驅(qū)動(dòng)沿軌道8向圓柱形試樣方向平移(前進(jìn)或后退)。銑削頭4和切割頭3產(chǎn)生的金屬肩通過(guò)機(jī)架平臺(tái)的開(kāi)口滑落至金屬肩收集裝置中。
[0029]本實(shí)施例中，移動(dòng)機(jī)構(gòu)7做優(yōu)選電缸或絲桿螺母機(jī)構(gòu)，夾具2優(yōu)選虎鉗，鋸片優(yōu)選圓鋸片。壓縮氣體可以采用壓縮空氣或者壓縮惰性氣體，當(dāng)采用壓縮惰性氣體時(shí)，防氧化效果更佳。
[0030]本實(shí)施例在使用時(shí)，移動(dòng)機(jī)構(gòu)7具有三個(gè)工位，其中移動(dòng)機(jī)構(gòu)7位于第一工位時(shí)，切割頭3切除圓柱形試樣前端預(yù)定長(zhǎng)度，去除渣樣;移動(dòng)機(jī)構(gòu)7位于第二工位時(shí)，切割頭3切割所述圓柱形試樣得到預(yù)定厚度的薄片試樣，所述薄片試樣傳送至沖壓頭5，并由沖壓頭5進(jìn)行沖壓得到預(yù)定大小的顆粒試樣;移動(dòng)機(jī)構(gòu)7位于第三工位時(shí)，銑削頭4向所述圓柱形試樣方向進(jìn)給至預(yù)定位置后銑削所述圓柱形試樣的端面得到所需的樣面銑柱狀試樣。在三個(gè)工位之間切換時(shí)，夾具2先松開(kāi)，然后再由移動(dòng)機(jī)構(gòu)7驅(qū)動(dòng)圓柱形試樣平移。
[0031]本實(shí)施例生產(chǎn)的顆粒試樣可以與碳硫、氧氮分析儀直接匹配，即可以直接用于碳硫、氧氮分析，不需要再進(jìn)行其他的加工或操作。本實(shí)施例生產(chǎn)的樣面銑柱狀試樣，其端面的光滑度大約在60-80目，也正好與光譜分析儀直接匹配，不需要再進(jìn)行其他加工操作。
[0032]本實(shí)施例的切割頭3切割圓柱形試樣得到的薄片試樣，可以通過(guò)機(jī)械手傳送至沖壓頭5，但這樣不論設(shè)備的體積和價(jià)格均較高。因此，本實(shí)施例在夾具2與銑削頭4之間的下方設(shè)有延伸至沖壓頭5的傳送帶，沖壓頭附近設(shè)有平推機(jī)構(gòu)；當(dāng)所述移動(dòng)機(jī)構(gòu)位于第二工位時(shí)，所述切割頭切割得到的薄片試樣滑落至傳送帶上，并通過(guò)輸送帶傳送5至沖壓頭附近預(yù)定位置后，由平推機(jī)構(gòu)將薄片試樣推送至沖壓頭5的正下方，沖壓頭5進(jìn)行沖壓后得到的顆粒試樣滑落至下方的顆粒試樣收集容器9中。這樣通過(guò)傳送帶和平推機(jī)構(gòu)的組合，就可以準(zhǔn)確地將薄片試樣推送至沖壓頭的正下方，完成沖壓后得到所需的顆粒試樣。
[0033]一般在進(jìn)行試樣分析時(shí)需要三個(gè)顆粒試樣，因此通常沖壓頭5設(shè)置三只沖頭，這樣僅需一次沖壓即可滿足要求。
[0034]實(shí)施例二
[0035]本實(shí)施例是在實(shí)施例一基礎(chǔ)上的進(jìn)一步改進(jìn)，其不同之處在于:切割頭3、沖壓頭5和銑削頭4均位于裝有罩窗的可封閉加工倉(cāng)內(nèi)，其中罩窗優(yōu)選透明材料制成的罩窗。通過(guò)罩窗可以使防止金屬碎肩濺出，同時(shí)可以觀察封閉加工倉(cāng)內(nèi)的切割頭3、沖壓頭5和銑削頭4的運(yùn)行狀況，而且當(dāng)采用壓縮惰性氣體時(shí)，防氧化效果也更好。
[0036]本實(shí)用新型不局限于上述實(shí)施例所述的具體技術(shù)方案，除上述實(shí)施例外，本實(shí)用新型還可以有其他實(shí)施方式。凡采用等同替換形成的技術(shù)方案，均為本實(shí)用新型要求的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種實(shí)驗(yàn)室復(fù)合制樣一體化設(shè)備，其特征在于:包括機(jī)架、用于夾持待加工試樣的夾具、具有鋸片的切割頭、具有銑刀的銑削頭和具有沖頭的沖壓頭，所述切割頭、銑削頭和沖壓頭均設(shè)置在機(jī)架上;所述夾具固定在機(jī)架的中部，所述切割頭位于夾具的一側(cè)，所述沖壓頭位于夾具另一側(cè)的機(jī)架下方，所述銑削頭與夾具的鉗口位置相對(duì)應(yīng)并用于銑削待加工試試樣;所述機(jī)架上還設(shè)有可驅(qū)動(dòng)所述待加工試樣沿夾具的鉗口平移的移動(dòng)機(jī)構(gòu);所述銑削頭和切割頭附近設(shè)有用于冷卻所述鋸片和銑刀的噴嘴，所述噴嘴與壓縮氣體連接； 在使用時(shí)，所述移動(dòng)機(jī)構(gòu)具有三個(gè)工位，其中所述移動(dòng)機(jī)構(gòu)位于第一工位時(shí)，所述切割頭切除所述待加工試樣前端預(yù)定長(zhǎng)度，去除夾渣部分樣料;所述移動(dòng)機(jī)構(gòu)位于第二工位時(shí)，所述切割頭切割所述待加工試樣得到預(yù)定厚度的薄片試樣，所述薄片試樣傳送至沖壓頭，并由所述沖壓頭進(jìn)行沖壓得到預(yù)定大小的顆粒試樣;所述移動(dòng)機(jī)構(gòu)位于第三工位時(shí)，所述銑削頭向所述待加工試樣方向進(jìn)給至預(yù)定位置后銑削所述待加工試樣的端面。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)驗(yàn)室復(fù)合制樣一體化設(shè)備，其特征在于:所述夾具與銑削頭之間的下方設(shè)有延伸至沖壓頭的傳送帶，所述沖壓頭附近設(shè)有平推機(jī)構(gòu)；當(dāng)所述移動(dòng)機(jī)構(gòu)位于第二工位時(shí)，所述切割頭切割得到的薄片試樣滑落至傳送帶上，并通過(guò)輸送帶傳送至沖壓頭附近預(yù)定位置后，由平推機(jī)構(gòu)將薄片試樣推送至沖壓頭的正下方。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)驗(yàn)室復(fù)合制樣一體化設(shè)備，其特征在于:所述切割頭、沖壓頭和銑削頭均位于裝有罩窗的可封閉加工倉(cāng)內(nèi)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的實(shí)驗(yàn)室復(fù)合制樣一體化設(shè)備，其特征在于:所述罩窗為透明材料制成的罩窗。5.根據(jù)權(quán)利要求1-3之任一所述的實(shí)驗(yàn)室復(fù)合制樣一體化設(shè)備，其特征在于:所述壓縮氣體為惰性壓縮氣體或者壓縮空氣。6.根據(jù)權(quán)利要求1-3之任一所述的實(shí)驗(yàn)室復(fù)合制樣一體化設(shè)備，其特征在于:所述移動(dòng)機(jī)構(gòu)為電缸或絲桿螺母機(jī)構(gòu)。7.根據(jù)權(quán)利要求1-3之任一所述的實(shí)驗(yàn)室復(fù)合制樣一體化設(shè)備，其特征在于:所述夾具為虎鉗或者卡盤(pán)。8.根據(jù)權(quán)利要求1-3之任一所述的實(shí)驗(yàn)室復(fù)合制樣一體化設(shè)備，其特征在于:所述鋸片為圓鋸片。9.根據(jù)權(quán)利要求1-3之任一所述的實(shí)驗(yàn)室復(fù)合制樣一體化設(shè)備，其特征在于:所述待加工試樣呈圓柱形、圓臺(tái)形或者方臺(tái)形。
【文檔編號(hào)】G01N1/28GK205719696SQ201620483879
【公開(kāi)日】2016年11月23日
【申請(qǐng)日】2016年5月25日
【發(fā)明人】尹如, 程海, 程一海, 劉俊, 陸永斌, 邵海建
【申請(qǐng)人】南京和澳自動(dòng)化科技有限公司