便携式微创取样机及其应用制造技术

本发明专利技术公开便携式微创取样机及其应用，包括空气压缩机，输气管，弧形铣刀，气动马达，摆动机构，调整机构，固定支座和锁紧链条，以固定支座和锁紧链条将整个机器固定在待取样的试样上，利用调整机构调整弧形铣刀与试样表面的距离，以空气压缩机分别驱动气动马达和摆动机构，以带动弧形铣刀在试样表面进行高效微损取样。本发明专利技术的技术方在针对高温下在役设备，可高效、微损从在役设备上切割微小试样，且对金属材料组织无损伤，还可将它应用到焊缝或热影响区等难于取样分析的敏感部位和不具备破坏取样条件的设备及管道的材料取样中，解决在役设备材料性能评估的难题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于材料工程
，更加具体的说，涉及一种便携式气动磨削取样装置，可以高效、稳定从在役设备表面实现取样的装置，具有取样过程平稳、变形小、产热低对材料组织无影响等优点。
技术介绍
目前随着中国经济的高速发展，对能源的需求越来越高，造成环境的污染也随之加重，因此提高能源的利用效率、发展新型能源、减少有害气体及温室气体的排放成为经济可持续发展的重要支撑点。在研制新能源的同时，提高工业装置的操作参数是提高现有能源的使用效率和物质转化效率的最有效手段。因此，现代的发电、石油、化工和冶金等工业装置都向着高温、高压、结构大型化的趋势发展。对于在役设备如压力容器和管道，服役温度和压力较高、服役环境一般恶劣，通常在高温高压和腐蚀条件下运行。随着工业装置向着高温、高压、结构大型化趋势发展，在役设备的服役环境更加恶劣。金属材料在这种条件下长期服役，长期受到拘束应力、热应力、腐蚀、化学等因素的作用，材料会发生劣化，材料性能下降，缩短设备的使用寿命。因此，为了保证在役结构的安全稳定运行，在金属监督或老化寿命评估过程中，需要对服役材料进行性能分析和微观组织结构分析。目前常规的评估在役设备材料性能的方式主要有：传统无损检测方法和取样试验方法。这两种方法都一直在在役设备评估中发挥着作用，但两者各自有其局限性。传统无损检验方法如覆膜金相和里氏硬度计，虽然操作简单、无损，但是所知的信息量有限，也不足够精确，尤其是近年来随着工艺装置向高温、高压趋势发展，带来大量新型材料的应用，这些新材料使用时间短，对其材料性能把握不是很充分，传统的金相金相分析在老化评估方面己不能满足要求，需要TEM、SEM等更深一步的微观组织分析。传统取样试验法为了评估在役设备服役后的材料性能，往往采用破坏性试验，即要获得材料性能在长期高温高压运行后的材料劣化状况，就需要从在役设备上截取足以完成性能试验的一块试验段。这种方法虽然可以获得材料服役后各种性能参数，但对大多数设备来说，这种做法是不允许的；此外破坏取样后还需要采用焊接方法修复，容易引起附加的二次危害，严重制约了在役设备材料性能评估技术的应用。为了评估在役设备材料性能演变，迫切需要研发一种便携式且不具破坏性的微小损伤取样设备。此外近年国内专利有“在役设备微试样电火花线切割取样装置”，采用特殊制造的钼丝，利用电火花放电的原理，从在役设备切割微小尺寸试样。这种设备构造设计复杂，需要冷却装置，设备体积庞大，很难实现现场实际应用；而且切割过程钼丝易断，不易推广使用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种便携式气动微创取样设备，可以高效从在役设备上切割微小尺寸试样，而且试样的尺寸和大小可控，对在役设备的损伤很小且对金属材料组织无损伤。本专利技术的技术目的通过下述技术方案予以实现：便携式微创取样机，包括空气压缩机，输气管，弧形铣刀，气动马达，摆动机构，调整机构，固定支座和锁紧链条，其中：固定支座设置在锁紧链条中，在固定支座上设置固定孔，用来固定整个微创取样机；空气压缩机通过输气管分别与气动马达和摆动气缸相连；气动马达的主轴与弧形铣刀固定连接，且气动马达与摇臂固定相连；摆动机构包括摇臂、摆动气缸、第一外壳、第二外壳、第一同步带轮、第二同步带轮、同步带、输出轴，第一外壳和第二外壳固定相连并共同组成壳体，在壳体内设置第一同步带轮和第二同步带轮，第一同步带轮通过同步带和第二同步带轮相连，在第一外壳外侧固定设置摆动气缸，摆动气缸的转子穿过第一外壳与第一同步带轮相连，第二同步带轮的输出轴穿过第一外壳与摇臂相连；在摆动机构的第二外壳的外侧设置调整机构，包括调整手轮，刻度盘，丝杠支撑座，调整丝杠，滑块，丝杠螺母和锁紧螺母，其中滑块通过螺纹与摆动机构的第二外壳相连，滑块与丝杠螺母通过螺纹固定，丝杠螺母与调整丝杠相连，调整丝杠和调整手轮相连，在调整手轮下方设置刻度盘，用来记录调整丝杠转动的距离，在刻度盘下方设置丝杠支撑座，用以锁紧丝杠防止微创取样机切削过程丝杠发生转动；在滑块的侧面设置加紧螺母，用以锁死滑块的位置，防止取样过程中发生移动。在上述技术方案中，固定支座通过连接螺栓与锁紧链条连接；锁紧链条之间通过锁紧钉相互连接，在套住并加紧待处理工件(即待切割管道)之后，将锁紧链条的两端进行固定，使用锁紧螺母锁紧位于锁紧链条两端的链条连接块。在上述技术方案中，空气压缩机通过输气管的第一分路与气动马达相连；空气压缩机通过输气管的第二分路和输气管的第三分路与摆动气缸相连。在上述技术方案中，弧形铣刀端部有外螺纹，而气动马达的主轴内部有内螺纹，两者通过螺纹实现紧密连接；弧形铣刀是碗状半球壳，半球壳的边缘制备耐磨涂层，采用电镀方法制备，通过耐磨涂层与切割管道的摩擦，实现管道的切削。在上述技术方案中，在第二外壳上设置标尺，用于测量壳体的高度并调整，标尺长度为第二外壳高度的三分之一到一倍。在上述技术方案中，在摆动机构中设置同步带张紧机构，其穿过壳体并与同步带相接触，用以保证同步带的张紧力，防止同步带过松无法实现第二同步带轮的转动。在本专利技术的技术方案中，摆动机构的两个外壳通过连接结构(螺栓和螺母配合)连接为一个整体，并整体的空腔内设置第一同步带轮、第二同步带轮和同步带；在第一外壳上通过固定螺栓固定摆动气缸，摆动气缸的转子穿过第一外壳与第一同步带轮相连，第二同步带轮的输出轴穿过第一外壳与摇臂相连，并在输出轴上使用套筒予以保护；气动马达通过加持部和加紧螺钉的配合，与摇臂固定为一体，并带动与之连为一体的弧形铣刀。这样一来，通过摆动气缸—第一同步带轮—同步带—第二同步带轮—摇臂—气动马达—弧形铣刀的传递路线，通过摆动气缸的调整即可实现针对弧形铣刀摆动的调整。同理，通过调整机构的调整手轮的转动可带动调整丝杠的转动，进而使与丝杠相连的滑块在丝杠上上下移动，由于弧形铣刀和摆动机构相连，带动摆动机构和弧形铣刀一起上下调整，用以调整弧形铣刀与待切割管道之间距离。在进行使用时，以固定支座和锁紧链条将整个机器固定在待取样的试样上，利用调整机构调整弧形铣刀与试样表面的距离，以空气压缩机分别驱动气动马达和摆动机构，以带动弧形铣刀在试样表面进行高效微损取样。与现有技术相比，在本专利技术的技术方案中，(1)微创取样机采用气动驱动，将优于电动；由于切割过程中刀具和设备表面之间会产生比较大的扭矩，电动驱动柔性差，阻力较大容易导致刀具蹦损；而气动驱动柔性好，阻力较大时驱动力达不到刀具停止转动，不易蹦损刀具，安全性好，本文档来自技高网...

【技术保护点】
便携式微创取样机，其特征在于，包括空气压缩机，输气管，弧形铣刀，气动马达，摆动机构，调整机构，固定支座和锁紧链条，其中：固定支座设置在锁紧链条中，在固定支座上设置固定孔，用来固定整个微创取样机；空气压缩机通过输气管分别与气动马达和摆动气缸相连；气动马达的主轴与弧形铣刀固定连接，且气动马达与摇臂固定相连；摆动机构包括摇臂、摆动气缸、第一外壳、第二外壳、第一同步带轮、第二同步带轮、同步带、输出轴，第一外壳和第二外壳固定相连并共同组成壳体，在壳体内设置第一同步带轮和第二同步带轮，第一同步带轮通过同步带和第二同步带轮相连，在第一外壳外侧固定设置摆动气缸，摆动气缸的转子穿过第一外壳与第一同步带轮相连，第二同步带轮的输出轴穿过第一外壳与摇臂相连；在摆动机构的第二外壳的外侧设置调整机构，包括调整手轮，刻度盘，丝杠支撑座，调整丝杠，滑块，丝杠螺母和锁紧螺母，其中滑块通过螺纹与摆动机构的第二外壳相连，滑块与丝杠螺母通过螺纹固定，丝杠螺母与调整丝杠相连，调整丝杠和调整手轮相连，在调整手轮下方设置刻度盘，用来记录调整丝杠转动的距离，在刻度盘下方设置丝杠支撑座，用以锁紧丝杠防止微创取样机切削过程丝杠发生转动；在滑块的侧面设置加紧螺母，用以锁死滑块的位置，防止取样过程中发生移动。...

【技术特征摘要】
1.便携式微创取样机，其特征在于，包括空气压缩机，输气管，弧形铣刀，气动马达，
摆动机构，调整机构，固定支座和锁紧链条，其中：
固定支座设置在锁紧链条中，在固定支座上设置固定孔，用来固定整个微创取样机；
空气压缩机通过输气管分别与气动马达和摆动气缸相连；
气动马达的主轴与弧形铣刀固定连接，且气动马达与摇臂固定相连；
摆动机构包括摇臂、摆动气缸、第一外壳、第二外壳、第一同步带轮、第二同步带
轮、同步带、输出轴，第一外壳和第二外壳固定相连并共同组成壳体，在壳体内设置第
一同步带轮和第二同步带轮，第一同步带轮通过同步带和第二同步带轮相连，在第一外
壳外侧固定设置摆动气缸，摆动气缸的转子穿过第一外壳与第一同步带轮相连，第二同
步带轮的输出轴穿过第一外壳与摇臂相连；
在摆动机构的第二外壳的外侧设置调整机构，包括调整手轮，刻度盘，丝杠支撑座，
调整丝杠，滑块，丝杠螺母和锁紧螺母，其中滑块通过螺纹与摆动机构的第二外壳相连，
滑块与丝杠螺母通过螺纹固定，丝杠螺母与调整丝杠相连，调整丝杠和调整手轮相连，
在调整手轮下方设置刻度盘，用来记录调整丝杠转动的距离，在刻度盘下方设置丝杠支
撑座，用以锁紧丝杠防止微创取样机切削过程丝杠发生转动；在滑块的侧面设置加紧螺
母，用以锁死滑块的位置，防止取样过程中发生移动。
2.根据权利要求1所述的便携式微创取样机，其特征在于，固定支座通过连接螺栓与
锁紧链条连接；锁紧链条之间通过锁紧钉相互连接，在套住并加紧待处理工件之后，将...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐连勇，赵雷，吕小青，荆洪阳，韩永典，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12