實驗室復合制樣一體化設備的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種實驗室復合制樣一體化設備，包括機架、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置在機架上；所述夾具固定在機架的中部，所述切割頭位于夾具的一側，所述沖壓頭位于夾具另一側的機架下方，所述銑削頭與夾具的鉗口的位置相匹配；所述機架上還設有可驅動所述待加工試樣沿夾具的鉗口平移的移動機構；所述銑削頭和切割頭附近分別設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。該系統可以提高金屬試樣的火花光譜分析以及碳硫分析儀、氧氮氫分析儀對金屬材料中的微量輕元素如碳、硫、氮、氧、氫等元素的化驗分析精度、縮短化驗分析時間，從而直接對冶煉工藝有重大指導意義。
【專利說明】
實驗室復合制樣一體化設備
技術領域
[0001]本實用新型涉及一種實驗室復合制樣一體化設備，屬于實驗室專用機械加工工具型設備技術領域。
【背景技術】
[0002]冶金行業為了準確檢測冶煉液體的質量，需要使用取樣器直接從金屬熔液(如鋼水)中取樣，然后制作多個金屬試樣及時進行火花光譜、碳硫儀、氧氮氫分析儀等化驗分析，以達到對冶煉工藝在線指導確保鋼種的質量減少廢品、提高生產效率及經濟效益的目的。
[0003]—般取樣器從鋼水中取出的樣品呈圓柱(圓臺或者方臺)狀，在快速凝固后其端部氧化和夾渣較為嚴重，不能直接用來制作金屬分析試樣；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、氧氮氫分析，其余柱面通過銑削后試樣用于光譜、焚光分析。
[0004]現有的金屬試樣多為手工制作，由此帶來許多問題:I)試樣切割時多為砂輪切割或熱切割，有的樣品還需要后續進行加熱退火等處理，導致金屬試樣的表面容易二次氧化，這樣在進行綜上所述儀器化驗分析時數據不準確。2)采用砂輪切割時，砂輪中所含的硅鋁元素會對試樣產生二次高溫粉塵污染，導致金屬試樣的品質較差，從而影響碳硫、氧氮氫分析的精度。3)試樣切割、銑削、沖分別在不同的設備上進行，并分別進行處理，需要在各設備之間進行試樣轉移、裝夾，導致儀器分析化驗分析的時間很長甚至超過兩小時，因此既導致了時間上的延誤，又操作繁瑣，尤其是設備轉移裝夾過程中很容易使試樣表面二次氧化和污染，直接影響成分檢測分析結果，因此不能根據冶煉所需的分析儀器化驗分析的結果實時在線控制調整指導冶煉當前熔爐中的金屬熔液(溫度、添加元素等)，而只能控制調整下一爐熔液；用砂輪片切割的樣品二次污染，對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；因為他們對樣品制取過程溫升、粉塵污染、油水污染等因素都是影響結果是調整的對象不一致導致調整結果不精確而影響合格率。
[0005]綜上可知，快速制作金屬試樣，在短時間內迅速對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進行火花光譜、熒光光譜儀、碳硫、氧氮氫分析儀等化驗分析成為亟待解決的問題。
【實用新型內容】
[0006]本實用新型要解決技術問題是:克服上述技術的缺點，提供一種可以提高金屬試樣的金屬化驗分析精度、同時減少金屬化驗分析時間的實驗室復合制樣一體化設備，從而能夠根據金屬化驗分析的結果實時在線調整當前熔爐中的金屬熔液的參數，對冶煉工藝有實質性的正確指導。
[0007]為了解決上述技術問題，本實用新型提出的技術方案是:一種實驗室智能化復合制樣設備，包括機架、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置在機架上;所述夾具固定在機架的中部，所述切割頭位于夾具的一側用于切割待加工試樣，所述沖壓頭位于夾具另一側的機架下方，所述銑削頭與夾具的鉗口位置相對應并用于銑削待加工試樣;所述機架上還設有可驅動所述待加工試樣沿夾具鉗口平移的移動機構;所述銑削頭和切割頭附近設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，所述移動機構具有三個工位，其中所述移動機構位于第一工位時，所述切割頭切除所述待加工試樣前端預定長度，去除夾渣樣頭;所述移動機構位于第二工位時，所述切割頭切割所述待加工試樣得到預定厚度的薄片試樣，所述薄片試樣傳送至沖壓頭，并由所述沖壓頭進行沖壓得到預定大小的顆粒試樣;所述移動機構位于第三工位時，所述銑削頭向所述待加工試樣方向進給至預定位置后銑削所述待加工試樣的端面。
[0008]在工作時，本實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，然后得到預定厚度的薄片試樣，并由沖壓頭沖壓得到預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]優選地，所述移動機構為電缸或絲桿螺母機構。
[0010]優選地，所述夾具為虎鉗或卡盤。
[0011]優選地，所述鋸片為圓鋸片。
[0012]本實用新型帶來的有益效果是:
[0013]I)本實用新型將切割、銑削和沖壓放置在同一臺設備中，避免了現有技術(采用不同的設備切割、銑削、沖壓)需要在各設備之間進行試樣轉移、裝夾的繁瑣操作，尤其避免了設備轉移裝夾過程中很容易使試樣表面夾雜物較多的缺陷，提高了成分檢測分析的精度，而且可以在最短的時間內完成成分分析(碳硫、氧氮氫以及光譜、熒光分析等)。
[0014]另外，與現有技術相比，本實用新型實現了原先幾臺設備才能完成的加工，大大縮短了加工時間，避免了試樣轉移帶來的種種二次污染等問題。
[0015]2)本實用新型采用冷切割、冷沖壓，并在切割和銑削過程中采用壓縮氣體(或指定冷卻介質)對鋸片、銑刀以及待加工試樣進行冷卻降溫，保證了試樣在加工過程中不會二次氧化，進一步提高了成分檢測分析的精度；同時，壓縮氣體可以將切割和銑削過程中產生的碎肩吹走(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分析的準確。
[0016]3)本實用新型采用準確的切割和沖壓，僅僅通過調整移動機構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，與現有技術中采用對顆粒試樣進行人工稱重相比，不但提高了檢測的效率，而且提高了檢測的準確率。
[0017]4)本實用新型通過將切割、銑削、沖壓組合在一起進行加工，可以快速準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、氧氮氫分析儀相匹配，不需要再進行二次加工)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，也不需要再進行二次加工)，從而將原來需要超過2小時以上的檢測分析過程減少到5分鐘以內。這樣就可以根據檢測分析結果實時調整金屬熔液的工藝參數，比如溫度和添加的輔助元素含量等，并可以準確地得到對金屬進行分析結果，從而提高了金屬分類的精度和準確度，對冶煉的能耗、材料消耗會大大的降低，噸鋼效益直線上升。
[0018]上述技術方案的進一步改進是:所述夾具與銑削頭之間的下方設有延伸至沖壓頭的傳送帶，所述沖壓頭附近設有平推機構；當所述移動機構位于第二工位時，所述切割頭切割得到的薄片試樣滑落至傳送帶上，并通過輸送帶傳送至沖壓頭附近預定位置后，由平推機構將薄片試樣推送至沖壓頭的正下方。這樣通過傳送帶和平推機構的組合，就可以準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]上述技術方案的進一步改進是: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內。進一步地，所述罩窗優選透明材料制成的罩窗。通過罩窗可以使防止金屬碎肩濺出，同時可以觀察封閉加工倉內的切割頭、沖壓頭和銑削頭運行狀況。
[0020]優選地，所述壓縮氣體為惰性壓縮氣體。這樣可以進一步防止試樣在加工過程中氧化，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時，效果更好。
【附圖說明】
[0021 ]下面結合附圖對本實用新型作進一步說明。
[0022]圖1是本實用新型實施例的結構示意圖。
[0023]圖2是本實用新型實施例另一視角的結構不意圖。
【具體實施方式】
[0024]實施例一
[0025]本實施例的實驗室智能化復合制樣設備，如圖1和圖2所示，包括機架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均設置在機架I上。本實施例中待加工試樣為圓柱形試樣，當然待加工試樣也可以采用圓臺形試樣或者方臺形試樣，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固定在機架I的中部，切割頭3位于夾具2的一側用于切割圓柱試樣，沖壓頭位于夾具2另一側的機架下方，銑削頭4與夾具2的鉗口位置相對應并用于銑削圓柱形試樣，即在使用時，銑削頭4正好能夠銑削夾具2夾持的圓柱形試樣。
[0027]本實施例中夾具2的位置不動，機架I上還設有可驅動圓柱形試樣沿夾具2的鉗口平移的移動機構7;銑削頭4和切割頭3附近設有用于冷卻鋸片、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通過銑削主軸電機4-1驅動進行銑削操作，由銑削進給電機4-2驅動向圓柱形試樣方向平移(前進或后退)。切割頭3通過切割主軸電機3-1驅動進行切割操作，由切割進給電機3-2驅動沿軌道8向圓柱形試樣方向平移(前進或后退)。銑削頭4和切割頭3產生的金屬肩通過機架平臺的開口滑落至金屬肩收集裝置中。
[0029]本實施例中，移動機構7做優選電缸或絲桿螺母機構，夾具2優選虎鉗，鋸片優選圓鋸片。壓縮氣體可以采用壓縮空氣或者壓縮惰性氣體，當采用壓縮惰性氣體時，防氧化效果更佳。
[0030]本實施例在使用時，移動機構7具有三個工位，其中移動機構7位于第一工位時，切割頭3切除圓柱形試樣前端預定長度，去除渣樣;移動機構7位于第二工位時，切割頭3切割所述圓柱形試樣得到預定厚度的薄片試樣，所述薄片試樣傳送至沖壓頭5，并由沖壓頭5進行沖壓得到預定大小的顆粒試樣;移動機構7位于第三工位時，銑削頭4向所述圓柱形試樣方向進給至預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。在三個工位之間切換時，夾具2先松開，然后再由移動機構7驅動圓柱形試樣平移。
[0031]本實施例生產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，不需要再進行其他的加工或操作。本實施例生產的樣面銑柱狀試樣，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，不需要再進行其他加工操作。
[0032]本實施例的切割頭3切割圓柱形試樣得到的薄片試樣，可以通過機械手傳送至沖壓頭5，但這樣不論設備的體積和價格均較高。因此，本實施例在夾具2與銑削頭4之間的下方設有延伸至沖壓頭5的傳送帶，沖壓頭附近設有平推機構；當所述移動機構位于第二工位時，所述切割頭切割得到的薄片試樣滑落至傳送帶上，并通過輸送帶傳送5至沖壓頭附近預定位置后，由平推機構將薄片試樣推送至沖壓頭5的正下方，沖壓頭5進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。這樣通過傳送帶和平推機構的組合，就可以準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]一般在進行試樣分析時需要三個顆粒試樣，因此通常沖壓頭5設置三只沖頭，這樣僅需一次沖壓即可滿足要求。
[0034]實施例二
[0035]本實施例是在實施例一基礎上的進一步改進，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內，其中罩窗優選透明材料制成的罩窗。通過罩窗可以使防止金屬碎肩濺出，同時可以觀察封閉加工倉內的切割頭3、沖壓頭5和銑削頭4的運行狀況，而且當采用壓縮惰性氣體時，防氧化效果也更好。
[0036]本實用新型不局限于上述實施例所述的具體技術方案，除上述實施例外，本實用新型還可以有其他實施方式。凡采用等同替換形成的技術方案，均為本實用新型要求的保護范圍。
【主權項】
1.一種實驗室復合制樣一體化設備，其特征在于:包括機架、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置在機架上;所述夾具固定在機架的中部，所述切割頭位于夾具的一側，所述沖壓頭位于夾具另一側的機架下方，所述銑削頭與夾具的鉗口位置相對應并用于銑削待加工試試樣;所述機架上還設有可驅動所述待加工試樣沿夾具的鉗口平移的移動機構;所述銑削頭和切割頭附近設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，所述移動機構具有三個工位，其中所述移動機構位于第一工位時，所述切割頭切除所述待加工試樣前端預定長度，去除夾渣部分樣料;所述移動機構位于第二工位時，所述切割頭切割所述待加工試樣得到預定厚度的薄片試樣，所述薄片試樣傳送至沖壓頭，并由所述沖壓頭進行沖壓得到預定大小的顆粒試樣;所述移動機構位于第三工位時，所述銑削頭向所述待加工試樣方向進給至預定位置后銑削所述待加工試樣的端面。2.根據權利要求1所述的實驗室復合制樣一體化設備，其特征在于:所述夾具與銑削頭之間的下方設有延伸至沖壓頭的傳送帶，所述沖壓頭附近設有平推機構；當所述移動機構位于第二工位時，所述切割頭切割得到的薄片試樣滑落至傳送帶上，并通過輸送帶傳送至沖壓頭附近預定位置后，由平推機構將薄片試樣推送至沖壓頭的正下方。3.根據權利要求1所述的實驗室復合制樣一體化設備，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內。4.根據權利要求3所述的實驗室復合制樣一體化設備，其特征在于:所述罩窗為透明材料制成的罩窗。5.根據權利要求1-3之任一所述的實驗室復合制樣一體化設備，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.根據權利要求1-3之任一所述的實驗室復合制樣一體化設備，其特征在于:所述移動機構為電缸或絲桿螺母機構。7.根據權利要求1-3之任一所述的實驗室復合制樣一體化設備，其特征在于:所述夾具為虎鉗或者卡盤。8.根據權利要求1-3之任一所述的實驗室復合制樣一體化設備，其特征在于:所述鋸片為圓鋸片。9.根據權利要求1-3之任一所述的實驗室復合制樣一體化設備，其特征在于:所述待加工試樣呈圓柱形、圓臺形或者方臺形。
【文檔編號】G01N1/28GK205719696SQ201620483879
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年5月25日
【發明人】尹如, 程海, 程一海, 劉俊, 陸永斌, 邵海建
【申請人】南京和澳自動化科技有限公司