【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及金属材料热处理领域，特别是涉及一种新型镁合金热处理智能气体保护系统。
技术介绍
1、镁及镁合金在高温下的化学活性较高，存在氧化和燃烧风险，特别是航天领域多以复杂薄壁镁合金铸件为主，镁合金铸件局部难免存在微小毛刺及打磨后残留的镁粉，导致固溶热处理过程中镁合金铸件的氧化和燃烧风险进一步增加。因此，镁合金铸件热处理过程中的防护显得尤为重要。传统镁合金热处理过程中的防护方法是在热处理炉内放置硫铁矿(fes2)，在高温下fes2和o2发生化学反应后形成fe2o3和so2气体，so2气体与mg发生化学反应形成mgs.mgo复合薄膜可以防止镁合金铸件的进一步氧化，同时避免燃烧风险。
2、但是传统的现有技术中，采用fes2存在有污染环境、具有腐蚀作用以及影响现场操作人员身体健康的问题，进而开始逐渐采用气体防护进行镁合金热处理防护，通常首先对热处理炉抽真空，然后再充入co2、so2或ar2等气体进行保护。但是主要问题如下：(1)无法动态补气。现有技术都是在抽真空后，一次性充满所需的气体，然后关闭充气系统进行热处理。热处理过程中，炉内气氛浓度处在动态变化之中，无法进行实时监测，局部气氛浓度降低后仍然会存在燃烧风险。(2)成本较高。真空热处理炉和惰性气体的使用使热处理的成本增加。(3)无法强制冷却。出炉前需要放气，当炉内压力与大气压力相同时，方可打开炉门，耗时较长。铸造镁合金都是可以热处理强化的，合金元素含量较高。由于合金元素在镁基体中的固溶度随着温度的降低而显著减小，所以在冷却过程中会出现合金元素的大量析出，从而降低后续时
3、为此我们提出一种新型镁合金热处理智能气体保护系统，能够在低成本控制的前提下，根据炉内二氧化碳气体浓度进行动态补气，避免热处理过程中保护气体浓度降低带来的燃烧风险，也避免造成co2气体浪费。
技术实现思路
1、1.要解决的技术问题
2、针对现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种新型镁合金热处理智能气体保护系统，采用二氧化碳气体对热处理炉进行全过程进行气体保护，通过对炉内气氛实时监测、动态补气，实现闭环控制来维持热处理炉内部二氧化碳浓度恒定。
3、2.技术方案
4、为解决上述问题，本专利技术采用如下的技术方案。
5、一种新型镁合金热处理智能气体保护系统，包括热处理炉、气源、控制系统和气体保护系统，气源包括有co2气体储气罐和sf6气体储气罐；
6、控制系统包括有电气控制系统、气动控制系统和气氛采样系统；
7、热处理炉的表面安装有气体保护系统，气体保护系统包括有进气管、压力表、安全阀以及气体检测系统接口，热处理炉的表面预设上、中、下三路12个sf6紧急气体进气管，热处理炉的表面设置上、中、下三路3个安全阀，安全阀设置在与热处理炉相连的管路的表面，热处理炉采用电阻加热，气体检测系统接口与进气管连接，压力表安装在进气管的内部；
8、co2气体储气罐的输出端通过管路连接有控制系统，sf6气体储气罐的输出端通过管路连接有气体保护系统，控制系统和气体保护系统的输出端通过管路连接有热处理炉。
9、进一步的，co2气体储气罐的输出端通过管道连接有气体干燥装置，气体干燥装置的输出端通过管路连接有手动进气及流量监测系统和压力及流量监测系统，压力及流量监测系统的输出端连接有炉内气氛采集装置，炉内气氛采集装置的表面安装有与炉内气氛采集装置电性连接的炉内气氛监测与控制系统和进气阀组，且进气阀组与炉内气氛监测与控制系统电性连接，进气阀组的输出端通过管路连接有热处理炉，手动进气及流量监测系统的输出端通过管道与热处理炉表面其中一组气体检测系统接口连接。
10、进一步的，有co2气体储气罐中的co2气体用于实时控制热处理炉膛内的气氛浓度，sf6气体储气罐内的sf6气体用于紧急情况处理。
11、进一步的，气体干燥装置为两组间隔布置的干燥报警单元和预热装置组成，预热装置安装在co2气体储气罐输出端的管道的表面并位于两组干燥报警单元的前端，每组报警干燥单元包括有分子筛网、电动微缩杆、湿度检测感应器和干燥报警显示器，分子筛网安装在co2气体储气罐输出端的管道内壁，co2气体储气罐输出端管道的表面安装有干燥报警显示器，且两组干燥报警显示器电性连接，干燥报警显示器的底端连接有贯穿co2气体储气罐输出端管道的电动微缩杆，电动微缩杆的尾端在延伸状态时进入分子筛网的内部，电动微缩杆的尾端连接有湿度检测感应器，且预热装置与前端的分子筛网中间安装有与前端的干燥报警显示器电性连接的调节阀。
12、进一步的，sf6气体储气罐的输出端连接有手动进入及流量监测系统和紧急安全控制系统，手动进入及流量监测系统和紧急安全控制系统的输出端通过管路与热处理炉连接。
13、进一步的，电气控制系统包括上位机、下位机、二氧化碳含量测定仪和模拟量信号采集通路，上位机采用西门子触摸屏，对控制参数、工艺参数的设定以及工作过程的实时监控，下位机采用西门子plc对炉内数据进行采集，并控制组合阀开关对炉内气氛进行控制，二氧化碳含量测定仪实时监测炉内气氛，模拟量信号采集通路均采用屏蔽双绞线以防止信号干扰。
14、进一步的，气动控制系统由四组进口smc数字组合阀构成，对二氧化碳气体流量线性调整。
15、进一步的，压力表用于压力、氧分压实时监测，气体检测系统接口用于对热处理炉内二氧化碳气体含量、进气流量实时监测与控制。
16、进一步的，气氛采样系统通过管路连接有冷却装置，且冷却装置的输出端与二氧化碳含量测定仪连接。
17、进一步的，该镁合金铸件热处理气体保护系统的操作步骤如下：
18、s1、将热处理炉清理干净，将待处理的镁合金铸件放入热处理炉中；
19、s2、设定热处理温度、热处理时间和热处理炉炉膛内二氧化碳浓度目标值；
20、s3、依次打开炉内气氛采集装置、进气阀组、炉内气氛监测与控制系统、压力及流量监测系统、气体干燥装置以及co2气体储气罐；
21、s4、打开紧急安全控制系统和sf6气体储气罐；
22、s5、开启热处理炉，待热处理炉内炉温和炉膛内co2气体浓度达到s2中设定值开始计时；
23、s6、等到s2中热处理时间后热处理完毕，打开热处理炉炉门，取出镁合金铸件；
24、s7、关闭气源和热处理炉。
25、3.有益效果
26、相比于现有技术，本专利技术的优点在于：
27、(1)本专利技术在热处理前不需要对热处理炉进行抽真空处理，也避免使用价格比较昂贵的惰性气体，热处理成本较低。
28、(2)本专利技术采用实时监测炉内二氧化碳气体浓度，根据炉内二氧化碳气体浓度进行动态补气，并非一次对炉内充满过量的二氧化碳气体，避免热处理过程中保护气体浓度降低带来的燃烧风险，也避免一次性充入过量的co2气体，造成co2气体浪费。
<本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种新型镁合金热处理智能气体保护系统，包括热处理炉(1)、气源、控制系统和气体保护系统，其特征在于：所述气源包括有CO2气体储气罐(2)和SF6气体储气罐(3)；
2.根据权利要求1所述的一种新型镁合金热处理智能气体保护系统，其特征在于：所述CO2气体储气罐(2)的输出端通过管道连接有气体干燥装置(4)，所述气体干燥装置(4)的输出端通过管路连接有手动进气及流量监测系统(5)和压力及流量监测系统(6)，所述压力及流量监测系统(6)的输出端连接有炉内气氛采集装置(8)，所述炉内气氛采集装置(8)的表面安装有与炉内气氛采集装置(8)电性连接的炉内气氛监测与控制系统(7)和进气阀组(9)，且进气阀组(9)与炉内气氛监测与控制系统(7)电性连接，所述进气阀组(9)的输出端通过管路连接有热处理炉(1)，所述手动进气及流量监测系统(5)的输出端通过管道与热处理炉(1)表面其中一组气体检测系统接口连接。
3.根据权利要求1所述的一种新型镁合金热处理智能气体保护系统，其特征在于：所述有CO2气体储气罐(2)中的CO2气体用于实时控制热处理炉(1)膛内的气氛浓度，所述S
4.根据权利要求2所述的一种新型镁合金热处理智能气体保护系统，其特征在于：所述气体干燥装置(4)为两组间隔布置的干燥报警单元和预热装置组成，所述预热装置安装在CO2气体储气罐(2)输出端的管道的表面并位于两组干燥报警单元的前端，每组所述报警干燥单元包括有分子筛网(12)、电动微缩杆(13)、湿度检测感应器(14)和干燥报警显示器(15)，所述分子筛网(12)安装在CO2气体储气罐(2)输出端的管道内壁，所述CO2气体储气罐(2)输出端管道的表面安装有干燥报警显示器(15)，且两组干燥报警显示器(15)电性连接，所述干燥报警显示器(15)的底端连接有贯穿CO2气体储气罐(2)输出端管道的电动微缩杆(13)，所述电动微缩杆(13)的尾端在延伸状态时进入分子筛网(12)的内部，所述电动微缩杆(13)的尾端连接有湿度检测感应器(14)，且预热装置与前端的分子筛网(12)中间安装有与前端的干燥报警显示器(15)电性连接的调节阀。
5.根据权利要求1所述的一种新型镁合金热处理智能气体保护系统，其特征在于：所述SF6气体储气罐(3)的输出端连接有手动进入及流量监测系统(10)和紧急安全控制系统(11)，所述手动进入及流量监测系统(10)和紧急安全控制系统(11)的输出端通过管路与热处理炉(1)连接。
6.根据权利要求1所述的一种新型镁合金热处理智能气体保护系统，其特征在于：所述电气控制系统包括上位机、下位机、二氧化碳含量测定仪和模拟量信号采集通路，上位机采用西门子触摸屏，对控制参数、工艺参数的设定以及工作过程的实时监控，下位机采用西门子PLC对炉内数据进行采集，并控制组合阀开关对炉内气氛进行控制，二氧化碳含量测定仪实时监测炉内气氛，模拟量信号采集通路均采用屏蔽双绞线以防止信号干扰。
7.根据权利要求1所述的一种新型镁合金热处理智能气体保护系统，其特征在于：所述气动控制系统由四组进口SMC数字组合阀构成，对二氧化碳气体流量线性调整。
8.根据权利要求1所述的一种新型镁合金热处理智能气体保护系统，其特征在于：所述压力表用于压力、氧分压实时监测，所述气体检测系统接口用于对热处理炉(1)内二氧化碳气体含量、进气流量实时监测与控制。
9.根据权利要求1所述的一种新型镁合金热处理智能气体保护系统，其特征在于：所述气氛采样系统通过管路连接有冷却装置，且冷却装置的输出端与二氧化碳含量测定仪连接。
10.根据权利要求1-9任意一项所述的一种新型镁合金热处理智能气体保护系统，其特征在于，该镁合金铸件热处理气体保护系统的操作步骤如下：
...【技术特征摘要】
1.一种新型镁合金热处理智能气体保护系统，包括热处理炉(1)、气源、控制系统和气体保护系统，其特征在于：所述气源包括有co2气体储气罐(2)和sf6气体储气罐(3)；
2.根据权利要求1所述的一种新型镁合金热处理智能气体保护系统，其特征在于：所述co2气体储气罐(2)的输出端通过管道连接有气体干燥装置(4)，所述气体干燥装置(4)的输出端通过管路连接有手动进气及流量监测系统(5)和压力及流量监测系统(6)，所述压力及流量监测系统(6)的输出端连接有炉内气氛采集装置(8)，所述炉内气氛采集装置(8)的表面安装有与炉内气氛采集装置(8)电性连接的炉内气氛监测与控制系统(7)和进气阀组(9)，且进气阀组(9)与炉内气氛监测与控制系统(7)电性连接，所述进气阀组(9)的输出端通过管路连接有热处理炉(1)，所述手动进气及流量监测系统(5)的输出端通过管道与热处理炉(1)表面其中一组气体检测系统接口连接。
3.根据权利要求1所述的一种新型镁合金热处理智能气体保护系统，其特征在于：所述有co2气体储气罐(2)中的co2气体用于实时控制热处理炉(1)膛内的气氛浓度，所述sf6气体储气罐(3)内的sf6气体用于紧急情况处理。
4.根据权利要求2所述的一种新型镁合金热处理智能气体保护系统，其特征在于：所述气体干燥装置(4)为两组间隔布置的干燥报警单元和预热装置组成，所述预热装置安装在co2气体储气罐(2)输出端的管道的表面并位于两组干燥报警单元的前端，每组所述报警干燥单元包括有分子筛网(12)、电动微缩杆(13)、湿度检测感应器(14)和干燥报警显示器(15)，所述分子筛网(12)安装在co2气体储气罐(2)输出端的管道内壁，所述co2气体储气罐(2)输出端管道的表面安装有干燥报警显示器(15)，且两组干燥报警显示器(15)电性连接，所述干燥报警显示器(15)的底端连接有贯穿co2气体储气罐...
【专利技术属性】
技术研发人员：邹文兵，李蒙，昝林，冯港雯，房宇，张旭亮，
申请(专利权)人：新江科技江苏有限公司，
类型：发明
国别省市：
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