專利名稱：激光雙光束淬火介質(zhì)冷卻性能測定儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種淬火介質(zhì)冷卻性能測定儀，主要用于測試水基與油類等淬火介質(zhì)的冷卻性能。本實用新型中的測量記錄裝置，也可用于同時測量其他兩個物理量并記錄兩條函數(shù)曲線。
淬火介質(zhì)冷卻性能的合理選擇與控制，是保證熱處理零件淬火質(zhì)量的重要因素。淬火介質(zhì)冷卻性能的測試方法中有熱絲法、秒表法、磁性轉(zhuǎn)變法、冷卻曲線記錄法等，目前大多用熱電偶銀探頭、加熱爐與光線示波器組合成測定儀器，但是普通示波器只能記錄冷卻曲線，要想得到冷卻速度曲線需進(jìn)行復(fù)雜的數(shù)學(xué)處理。有人用X－Y函數(shù)記錄儀與電子微分裝置，可以記錄冷卻曲線與冷卻速度曲線，但由于函數(shù)記錄儀使用伺服電機(jī)驅(qū)動，反應(yīng)速度慢，因而只能測量冷卻速度慢的油類淬火介質(zhì)，對冷卻速度快的水基淬火介質(zhì)不適用。機(jī)械部北京機(jī)電研究所使用微型電子計算機(jī)組裝成數(shù)據(jù)處理系以解決這一難題，但價格昂貴。
本實用新型提供一種淬火介質(zhì)冷卻性能測定儀，旨在同時測量淬火介質(zhì)冷卻曲線與冷卻速度曲線，適用于測定水基與油類淬火介質(zhì)，同時使生產(chǎn)成本顯著下降。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的本實用新型由加熱操作機(jī)構(gòu)與測量記錄裝置組成，所說的測量記錄裝置包括氦一氖激光管、分光鏡、凹面鏡、凸面鏡以及兩套雙振鏡系統(tǒng)，其工作原理見圖1所示。在圖1中，將分光鏡(3)置于氦一氖激光管(1)的正前方，即可形成激光雙光束，每一光束的直徑均為1～1.5毫米，其中一束激光通過凹面鏡(4)投向正方形振鏡(5)，在靠近正方形振鏡正面的地方裝固定的小凸鏡以便聚光，然后投向長方形振鏡(6)，經(jīng)平面反射鏡(7)，達(dá)到觀察屏(8)形成一個聚焦光點；由分光鏡(3)分出的另一束激光投向全反鏡(9)，通過凹面鏡(10)投向正方形振鏡(11)，在靠近正方形振鏡正面的地方裝有固定的小凸鏡以便聚光，然后投向長方形振鏡(12)，經(jīng)平面反射鏡(13)，達(dá)到觀察屏(8)形成另一個聚焦光點。兩個光點的移動軌跡使觀察屏上出現(xiàn)兩條掃描曲線。當(dāng)我們在觀察屏處放上感光記錄紙(激光相紙或干銀紙)時，即可記錄兩條掃描曲線。
本實用新型中的雙振鏡系統(tǒng)，有兩個振動鏡，轉(zhuǎn)動方向互相垂直，如圖2所示。在圖2中，A為激光光源，C為面積0.8×12平方毫米的長方形反光鏡且垂直放置，B為面積1.2平方毫米的正方形反光鏡，此正方形反光鏡垂直方向掃描的光束都能夠落在C上，C作垂直方向旋轉(zhuǎn)，則光束經(jīng)B與C兩次反射和旋轉(zhuǎn)，即可作X與Y兩個坐標(biāo)方向的掃描。要使振鏡反應(yīng)速度快，必須慣性小，故振鏡應(yīng)做得很小。為了在觀察屏上得到清晰光點，對光束應(yīng)加以合理聚焦，在光束光路中總焦距為400～500毫米時，其光路中凹面鏡與凸面鏡之間的距離為46～47毫米。本實用新型中測量記錄裝置的電氣方框圖如圖3所示，由于雙振鏡系統(tǒng)的振鏡中所流入的電流大小將是溫度、時間與冷卻速度的函數(shù)，故最終可以同時測量冷卻曲線與冷卻速度曲線，并記錄兩條掃描曲線。
與已有技術(shù)相比，本實用新型有下列優(yōu)點(1)使用激光雙光束與兩套雙振鏡系統(tǒng)，能夠同時觀察并記錄淬火介質(zhì)冷卻與冷卻速度兩條掃描曲線；(2)由于無需經(jīng)過微型電子計算機(jī)處理，使生產(chǎn)成本大為降低；(3)結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕且便于攜帶；(4)本實用新型中的測量記錄裝置還可以用于同時測量其他兩個物理量并記條兩條函數(shù)曲線，所以用途更加廣泛。


圖1為光路系統(tǒng)示意圖1——氦－氖激光管2——快門3——分光鏡4——凹面鏡5——正方形振鏡及小凸鏡6——長方形振鏡7——平面反射鏡8——觀察屏9——全反鏡10——凹面鏡11——正方形振鏡及小凸鏡
12－－長方形振鏡13－－平面反射鏡圖2為雙振鏡系統(tǒng)示意圖A－－氦－氖激光管B－－正方形振鏡C－－長方形振鏡D－－觀察屏圖3為測量記錄裝置的電氣方框圖，其中K1，K2，K3，K4與K5俱為開關(guān)。
14－－加熱爐15－－數(shù)模轉(zhuǎn)換16－－顯影爐控制熱電偶17－－干銀紙顯影加熱輥18－－爐溫控制熱電偶19－－溫度數(shù)字顯示20－－模數(shù)轉(zhuǎn)換21－－時標(biāo)發(fā)生器22－－銀探頭熱電偶23－－比例放大器24－－記錄儀振鏡系統(tǒng)25－－時間積分放大器
26－－微分器27－－比例放大器28－－氦氖激光電源29－－氦氖激光器30－－快門31－－延時裝置實施例從長春第一汽車制造廠工藝研究所購得直徑10毫米、截面積30平方毫米的銀探頭；用鋁合金、剛玉爐管、鎳鉻絲以及硅酸鋁耐火纖維等按常規(guī)制成加熱爐，裝上各種控制開關(guān)，即成功率為1.2千瓦的加熱操作機(jī)構(gòu)，制成的加熱爐最高溫度為950℃，正常工作溫度為850℃；用市售氦－氖激光管、分光鏡、凹面鏡、凸面鏡、平面反射鏡、比例放大器、時標(biāo)發(fā)生器、時間積分放大器、微分器、快門、延時裝置以及自制的雙振鏡系統(tǒng)等按照圖2與圖3制成激光雙光束測量記錄裝置；最后將加熱操作機(jī)構(gòu)與激光雙光束測量記錄裝置組成淬火介質(zhì)冷卻性能測定儀。用本儀器在合肥熱處理廠對1號混合油進(jìn)行測試，得到滿意的冷卻曲線與冷卻速度曲線。用本儀器在合肥高壓開關(guān)總廠對聚乙烯醇淬火介質(zhì)進(jìn)行測試，獲得滿意的冷卻曲線與冷卻速度曲線。用本儀器在安徽省機(jī)械科學(xué)研究所對大連石油七廠出品的標(biāo)準(zhǔn)淬火油、離子交換水以及10％氯化鈉水溶液進(jìn)行測試，均能獲得滿意的冷卻曲線與冷卻速度曲線。本儀器測得的數(shù)據(jù)與長春第一汽車制造廠測得的數(shù)據(jù)對比，特性溫度誤差不超過±3％，特性時間誤差不超過±5％。本儀器測定的精度高，重現(xiàn)性好，測得的最大冷卻速度誤差不超過±10％，最大冷速對應(yīng)溫度誤差不超過±6％，最大冷速對應(yīng)時間誤差不超過±5％。由此可見，本儀器在生產(chǎn)上具有實用性。
權(quán)利要求1.一種激光雙光束淬火介質(zhì)冷卻性能測定儀，由加熱操作機(jī)構(gòu)與測量記錄裝置所組成，其特征在于所述的測量記錄裝置包括氦-氖激光管、分光鏡、反射鏡、凹面鏡、凸面鏡以及兩套雙振鏡系統(tǒng)。
2.如權(quán)利要求1所述的激光雙光束淬火介質(zhì)冷卻性能測定儀，其特征在于所說的分光鏡置于氦一氖激光管的正前方，形成激光雙光束光路，每一光束的直徑均為1～1.5毫米。
3.如權(quán)利要求1所述的激光雙光束淬火介質(zhì)冷卻性能測定儀，其特征在于所說的雙振鏡系統(tǒng)有兩個振鏡，轉(zhuǎn)動方向互相垂直，其中一個為面積1.2平方毫米的正方形反光鏡，另一個為面積0.8×12平方毫米的長方形反光鏡。
4.如權(quán)利要求2所述的激光雙光束光路，其特征在于所說的光路中總焦距為400～500毫米。
專利摘要一種激光雙光束淬火介質(zhì)冷卻性能測定儀，由加熱操作機(jī)構(gòu)與測量記錄裝置所組成，其特征在于所述的測量記錄裝置使用激光雙光束并有兩套雙振鏡系統(tǒng)作函數(shù)掃描，在觀察屏上可以直接觀察兩條掃描曲線淬火介質(zhì)冷卻曲線與冷卻速度曲線，有助于迅速研究淬火介質(zhì)整個冷卻的瞬變過程。本實用新型結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、便于攜帶、可以降低生產(chǎn)成本，測定的精密度能夠達(dá)到要求且可用于測量其他兩個物理量并記錄兩條函數(shù)曲線。
文檔編號C21D1/54GK2030598SQ87217049
公開日1989年1月11日 申請日期1987年12月31日 優(yōu)先權(quán)日1987年12月31日
發(fā)明者邱國璋, 周祥英, 周先明 申請人:安徽省機(jī)械科學(xué)研究所