[发明专利]气体渗氮炉的自动出样机构

说明书

技术领域

本发明涉及的一种用于无马弗罐气体渗氮炉和罩式气体渗氮炉的自动出样机构属于热处理装备领域。

背景技术

气体渗氮是一种应用广泛的低温化学热处理工艺，该工艺的一个重要特征就是渗层缺陷的不可修复性，工艺结束后的金相分析中发现渗层中出现网状、脉状组织或表层脆性不合格，即便重复渗氮也不能消除上述缺陷。

为保证渗氮零件的质量，一种方法是建立气体渗氮数据库并归纳出数学模型，从而通过工艺参数的数值管理来实现渗氮工艺的无缺陷。另一种方法是直接提取预装在炉内的试样做金相分析来指导工艺操作。

迄今为止，提取预装在气体渗氮炉内的金相试样是先通过拔出炉盖上的一个金属锥型塞，然后从塞子下端剪断栓在上面的铁丝，该铁丝的下端拴着伸到炉内的金相试样。拿到试样后快速将金属塞放回锥孔内。这个过程将造成炉气的外溢，且操作者要忍受刺鼻的氨气味。

尽管目前气体渗氮已实现了过程控制的自动化，但由于气体渗氮仍是一个多因素的系统，一旦失误则会造成整炉工件的质量事故。因此，直接提取预装在炉内的试样进行金相分析并以此指导工艺，依然是确保渗氮质量的可靠手段。

发明内容

针对现有技术在提取炉内金相试样的缺点，本发明设计了一种装有两道球阀的取样管，通过机械运转，在隔离大气和炉气的密封条件下即可取出炉内金相试样，而且放入试样的数量可给据工艺的需要而定。这种装置适用于无马弗罐气体渗氮炉和罩式气体渗氮炉。

本发明的内容表述如下：

出样机构主要由三部分零件组成，其一为定盘，该盘置于气体渗氮炉有效工作区内并固定在炉内料筐支撑盘上，其上均布若干个通孔，孔径一般比金相试样直径略大1-2mm。其二为取样盘，此盘与定盘同轴且置于定盘之下，距离2-3mm即可，该盘上只设一个通孔，孔径及孔径中心线与定盘相同。其三为取样管，取样管与取样盘同轴组装并用螺纹顶丝联成一体，且在取样管上方有一取样漏斗，该取样漏斗的上口对着取样盘的漏孔处，下口嵌入取样管，当取样盘转动到与定盘的试样孔位置重合时，金相试样就顺取样漏斗滑入取样管，此时取样盘停止转动，金相试样就滑入导管并落入取样管，与此同时第一道球阀开启，待试样通过后即关闭，此时试样处于两道阀门之间，此后第二道球阀开启，试样落入最下端的试样杯，至此，一个取样动作周期完结，下一个试样也依上述顺序进行。

取样管的转动是通过蜗轮减速器来实现的，取样管的转动角度视定盘上的开孔数而定，这一转动由步进电机完成

取样管从炉底进入炉膛处设置了轴承和水冷密封装置。

以上对本发明的结构和原理做了说明。

由于气体渗氮炉设置了自动取样机构，操作者可按工艺规定的要求，在作业中使用该机构提取试样，及时准确地掌握炉内工件的实际渗氮质量，从而提高了气体渗氮作业的质量水平。即便实现了工艺的自动化，出炉前检测炉内试样的渗氮层质量依然是有必要的。

附图说明

附图1是金相试样外形示意图。

附图2是定盘结构示意图。

附图3是取样盘结构示意图。

附图4是取样机构总体结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的三个组成部分的实施作详细说明。

附图1是本发明所采用的金相试样外形示意图，其具体尺寸并无严格规定，一般径向尺寸与轴向尺寸之比为1∶3左右。

在确定金相试样外形尺寸后即可加工定盘和取样盘，定盘和取样盘结构示意图如附图2、附图3所示、盘上的开孔尺寸相同，其孔径应比金相试样径向尺寸大1mm即可，定盘上的开孔数量为整数且均布，取样盘上只开一个孔，所有开孔的中心线应在同一尺寸的圆周上。

其后便是加工取样管并如附图4所示将相关部件进行组装。附图4各部代号名称如下：1为定盘、2为取样盘、3为取样漏斗、4为取样管、5为炉壁和保温层、6为取样管定位与密封装置、7为由步进电机驱动的蜗轮副减速机、8为上电动(或气动)球阀、9为下电动(或气动)球阀，10为取样杯。

取样机构的组装程序如下：先将取样管(4)、以下各部依附图4顺序装配，然后将取样管深入炉内并将取样管定位与密封装置在炉壁处联接。其后将取样漏斗和取样盘安装在取样管上，最后将定盘固定在炉内料筐支撑盘上，且保持与取样盘的同轴关系。此时取样盘上的漏孔应与定盘上的一个孔处于同一位置上。至此，取样机构安装完毕。

实际操作过程如下：将若干金相试样放入定盘的孔中，按动电控系统按钮，上电动(或气动)球阀同步开启，取样管转动一个孔位，金相试样即从定盘通过取样盘上的漏孔落入取样漏斗，进而通过上电动(或气动)球阀且止于下电动(或气动)球阀之上，5秒钟后上电动(或气动)球阀关闭，5秒钟后下电动(或气动)球阀开启，金相试样即落入取样杯中。至此完成一个取样程序，以下依程序取样直至取出最后一支试样。