激光双光束淬火介质冷却性能测定仪

本实用新型涉及一种淬火介质冷却性能测定仪，主要用于测试水基与油类等淬火介质的冷却性能。本实用新型中的测量记录装置，也可用于同时测量其他两个物理量并记录两条函数曲线。

淬火介质冷却性能的合理选择与控制，是保证热处理零件淬火质量的重要因素。淬火介质冷却性能的测试方法中有热丝法、秒表法、磁性转变法、冷却曲线记录法等，目前大多用热电偶银探头、加热炉与光线示波器组合成测定仪器，但是普通示波器只能记录冷却曲线，要想得到冷却速度曲线需进行复杂的数学处理。有人用X－Y函数记录仪与电子微分装置，可以记录冷却曲线与冷却速度曲线，但由于函数记录仪使用伺服电机驱动，反应速度慢，因而只能测量冷却速度慢的油类淬火介质，对冷却速度快的水基淬火介质不适用。机械部北京机电研究所使用微型电子计算机组装成数据处理系以解决这一难题，但价格昂贵。

本实用新型提供一种淬火介质冷却性能测定仪，旨在同时测量淬火介质冷却曲线与冷却速度曲线，适用于测定水基与油类淬火介质，同时使生产成本显著下降。

本实用新型的目的是这样实现的：

本实用新型由加热操作机构与测量记录装置组成，所说的测量记录装 置包括氦一氖激光管、分光镜、凹面镜、凸面镜以及两套双振镜系统，其工作原理见图1所示。在图1中，将分光镜（3）置于氦一氖激光管（1）的正前方，即可形成激光双光束，每一光束的直径均为1～1.5毫米，其中一束激光通过凹面镜（4）投向正方形振镜（5），在靠近正方形振镜正面的地方装固定的小凸镜以便聚光，然后投向长方形振镜（6），经平面反射镜（7），达到观察屏（8）形成一个聚焦光点；由分光镜（3）分出的另一束激光投向全反镜（9），通过凹面镜（10）投向正方形振镜（11），在靠近正方形振镜正面的地方装有固定的小凸镜以便聚光，然后投向长方形振镜（12），经平面反射镜（13），达到观察屏（8）形成另一个聚焦光点。两个光点的移动轨迹使观察屏上出现两条扫描曲线。当我们在观察屏处放上感光记录纸（激光相纸或干银纸）时，即可记录两条扫描曲线。

本实用新型中的双振镜系统，有两个振动镜，转动方向互相垂直，如图2所示。在图2中，A为激光光源，C为面积0.8×12平方毫米的长方形反光镜且垂直放置，B为面积1.2平方毫米的正方形反光镜，此正方形反光镜垂直方向扫描的光束都能够落在C上，C作垂直方向旋转，则光束经B与C两次反射和旋转，即可作X与Y两个坐标方向的扫描。要使振镜反应速度快，必须惯性小，故振镜应做得很小。为了在观察屏上得到清晰光点，对光束应加以合理聚焦，在光束光路中总焦距为400～500毫米时，其光路中凹面镜与凸面镜之间的距离为46～47毫米。本实用新型中测量记录装置的电气方框图如图3所示，由于双振镜系统的振镜中所流入的电流大小将是温度、时间与冷却速度 的函数，故最终可以同时测量冷却曲线与冷却速度曲线，并记录两条扫描曲线。

与已有技术相比，本实用新型有下列优点：（1）使用激光双光束与两套双振镜系统，能够同时观察并记录淬火介质冷却与冷却速度两条扫描曲线；（2）由于无需经过微型电子计算机处理，使生产成本大为降低；（3）结构紧凑，体积小，重量轻且便于携带；（4）本实用新型中的测量记录装置还可以用于同时测量其他两个物理量并记条两条函数曲线，所以用途更加广泛。

附图说明

图1为光路系统示意图

1——氦－氖激光管

2——快门

3——分光镜

4——凹面镜

5——正方形振镜及小凸镜

6——长方形振镜

7——平面反射镜

8——观察屏

9——全反镜

10——凹面镜

11——正方形振镜及小凸镜

12－－长方形振镜

13－－平面反射镜

图2为双振镜系统示意图

A－－氦－氖激光管

B－－正方形振镜

C－－长方形振镜

D－－观察屏

图3为测量记录装置的电气方框图，其中K1，K2，K3，K4与K5俱为开关。

14－－加热炉

15－－数模转换

16－－显影炉控制热电偶

17－－干银纸显影加热辊

18－－炉温控制热电偶

19－－温度数字显示

20－－模数转换

21－－时标发生器

22－－银探头热电偶

23－－比例放大器

24－－记录仪振镜系统

25－－时间积分放大器

26－－微分器

27－－比例放大器

28－－氦氖激光电源

29－－氦氖激光器

30－－快门

31－－延时装置

实施例

从长春第一汽车制造厂工艺研究所购得直径10毫米、截面积30平方毫米的银探头；用铝合金、刚玉炉管、镍铬丝以及硅酸铝耐火纤维等按常规制成加热炉，装上各种控制开关，即成功率为1.2千瓦的加热操作机构，制成的加热炉最高温度为950℃，正常工作温度为850℃；用市售氦－氖激光管、分光镜、凹面镜、凸面镜、平面反射镜、比例放大器、时标发生器、时间积分放大器、微分器、快门、延时装置以及自制的双振镜系统等按照图2与图3制成激光双光束测量记录装置；最后将加热操作机构与激光双光束测量记录装置组成淬火介质冷却性能测定仪。用本仪器在合肥热处理厂对1号混合油进行测试，得到满意的冷却曲线与冷却速度曲线。用本仪器在合肥高压开关总厂对聚乙烯醇淬火介质进行测试，获得满意的冷却曲线与冷却速度曲线。用本仪器在安徽省机械科学研究所对大连石油七厂出品的标准淬火油、离子交换水以及10％氯化 钠水溶液进行测试，均能获得满意的冷却曲线与冷却速度曲线。本仪器测得的数据与长春第一汽车制造厂测得的数据对比，特性温度误差不超过±3％，特性时间误差不超过±5％。本仪器测定的精度高，重现性好，测得的最大冷却速度误差不超过±10％，最大冷速对应温度误差不超过±6％，最大冷速对应时间误差不超过±5％。由此可见，本仪器在生产上具有实用性。