专利名称：连铸坯凝固组织成像扫描用辅助设备及其使用方法
技术领域：
本发明属于成像扫描用装备，尤其涉及一种连铸坯翻转运动成像扫描用的辅助设备及其使用方法。
背景技术：
在以往的常规金属凝固组织检验中，多限于做几十克至几百克的铸态和轧态的小试样组织检验。随着凝固组织金相枝晶检验技术的开发成功和计算机扫描技术的发展，数码扫描成像技术已逐渐引进现代金相冶金检验工作中。开始对大工业生产的几百公斤铸坯试样进行扫描成像检验，由于扫描成像分辨率高且通过光电转换、图像质量优化处理，可获得反映材料精细结构的枝晶、低倍图像，因此用扫描图像的方法取代了原有的光学成像，照片冲洗等一系列流程，大大提高了检验效率与质量。扫描时，要将腐蚀好的试样面倒置于扫描仪上面的扫描玻璃板上，而此扫描玻璃板强度有限，对几十克的小试样尚可直接扫描操 作，对原始尺寸连铸坯重达几十公斤以上的大型枝晶低倍试样的扫描则无法进行。腐蚀的试样表面必须接近并与扫描仪扫描面板平行匹配，这种操作是检验操作人员人力无法实现的，需要有动力操作控制很沉重的铸坯试样在空间沿水平轴向做3自由度的运动动作，并要对动作结果调节精细准确。为此，需要开发一种连铸坯凝固组织成像扫描用的辅助设备，以控制工业生产的原始尺寸铸坯样在空间3自由度上做平移翻转上升下降运动，并平行和近距离接近扫描仪扫描面板。现有技术中，显微镜、硬度计等实验仪器的载物台或载物支架，只能在承受几十克重量的条件下进行夹紧、固定、平移和升降，或在水平面内绕竖直轴旋转试样，无法适用于大工业生产的铸坯原始沉重试样的3自由度运动和沿水平面做180度旋转，不能满足实验室和大工业生产中对大尺寸铸坯样在线低倍组织检验和金相枝晶组织检验。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术所存在的不足，提供一种能对工业生产中几十公斤的连铸坯样做平移翻转升降运动，并能可靠夹持的连铸坯凝固组织成像扫描用辅助设备及其操作使用方法。本发明连铸坯凝固组织成像扫描用辅助设备包括试样翻转装置和扫描仪升降装置两部分，所述的试样翻转控制装置由支架和试样托架所组成，试样托架呈U型，通过两侧的两个轴套连接在支架的上框内，在试样托架内侧的轴套中穿有紧固丝杠，紧固丝杠的一端设有紧固手柄轮，另一端设有紧固圆盘，在试样托架外侧的轴套中穿有翻转杆，在试样托架的中心部位安有一个试样托盘，该托盘通过丝杠与托盘手柄轮相连，在支架上端外框上安装两个锁定销，与试样托架外侧面上的一个定位孔交替配合；所述的扫描仪升降装置由升降架、底盘、升降丝杠和扫描仪托架所组成，升降架固定在底盘上，升降丝杠通过升降轴套安装在升降架上，升降丝杠的上端设有升降手柄轮，悬臂式扫描仪托架安在升降丝杠上，两侧分别支撑在两根升降滑杠上。
本发明连铸坯凝固组织成像扫描用辅助设备所述试样翻转装置的支架呈方形，其下端的四个脚上分别安装有万向轮；在所述试样托架的底面上安有两排其上表面高于托架底面的试样滑动轮；在试样托架的两端各安有一个滑动轮支承杆，在每个滑动轮支承杆上各安有两个其上表面高于托架底面的试样滑动轮；所述的两个锁定销，一个为原位锁定销，另一个为翻转锁定销，在试样托架两端、定位孔的下部各有一条锁定销滑道，滑道呈斜面由宽变窄，位于试样托架底部的滑道宽而深，上部的滑道窄而浅。本发明连铸坯凝固组织成像扫描用辅助设备在所述扫描仪升降装置的底盘下安有四个可调底脚。本发明连铸坯凝固组织成像扫描用辅助设备的使用方法包括以下步骤1)将铸坯试样的一端放在试样托架一端滑动轮支承杆上的试样滑动轮上，再借助于托架底面的试样滑动轮将铸坯试样推入试样托架内，处于中间位置；2)旋转托盘手柄轮，通过丝杠带动试样托盘向上顶起铸坯试样，使铸坯试样被腐蚀面稍微超出试样托架侧面的上端面；3)旋
转紧固手柄轮，通过紧固丝杠带动紧固圆盘向前推进铸坯试样，直至将铸坯试样夹紧为止；4)向外拉出原位锁定销，操纵翻转杆，使试样托架带动铸坯试样一起旋转180度，待扫描的试样面向下，翻转锁定销进入定位孔；5)将扫描仪放在扫描仪升降装置的扫描仪托架上，旋转升降手柄轮，使扫描仪处于较低位置，再移动试样翻转装置使试样位于扫描仪的上方，试样腐蚀面对准扫描仪的扫描面板，然后旋转升降手柄轮，使扫描仪的扫描面板接近试样腐蚀面，即可进行扫描操作；6)扫描结束后，旋转升降手柄轮，降低扫描仪位置，将试样翻转控制装置推离扫描仪升降装置，拉出翻转锁定销，操纵翻转杆，往回旋转试样托架，待试样托架回转到O度时，原位锁定销进入定位孔，再旋转紧固手柄轮，松开铸坯试样，最后推动铸坯试样，由试样托架的端部取出试样。本发明设备结构紧凑、合理，适用于实验室和大工业生产中对大尺寸铸坯样的在线检验扫描成像，可在空间做3自由度方向运动，利用试样自重产生偏转力矩控制整个试样托架沿水平轴向做180度旋转，无需动力能源，且定位准确、操作方便、轻松省力、安全可靠，采用本发明可有效提高扫描成像效率。
附图I为本发明试样翻转装置的结构示意图。附图2为本发明试样翻转装置的俯视图，也即试样托架处于原位状态的示意图。附图3为本发明试样翻转装置的试样托架处于翻转状态的示意图。附图4为附图2的A-A视图，也即试样托架锁定销滑道的示意图。附图5为本发明扫描仪升降装置的结构示意图。附图6为附图5的左视图。
具体实施例方式下面参照附图对本发明作进一步的描述。从附图中不难看出本发明连铸坯凝固组织成像扫描用辅助设备由试样翻转装置和扫描仪升降装置两部分组成。所述的试样翻转装置主要由支架11和试样托架5所组成。所述支架11呈方形，可用金属管制做，在其下端的四个脚上各安有一个万向轮19，可以朝任意方向移动。试样托架5呈U型状，两侧各通过一个轴套8连接在支架11的上框内。试样托架5内侧的轴套8中穿有一根紧固丝杠2，该紧固丝杠2的一端设有紧固手柄轮I,另一端设有紧固圆盘16，旋转手柄轮1，能使紧固丝杠2带着紧固圆盘16向前移动，用以紧固试样托架5中的试样6。试样托架5外侧的轴套8中穿有翻转杆7，用以翻转装有试样6的试样托架5。在试样托架5的底面上安有两排其上表面高于托架底面的试样滑动轮18，在托架5的两端还各安有一个滑动轮支承杆13，在每个支承杆上也各安有两个其上表面高于托架底面的试样滑动轮18。安装连铸还试样6时,先将铸还放在一端的试样滑动轮18上，再借助滑动轮可将试样推向托架5的中心部位。在试样托架5的中心部位还安有一个试样托盘3，该托盘3通过丝杠与一个托盘手柄轮4相连，旋转托盘手柄轮4可使托盘3上下移动，以调整试样6的高度。在支架11上端外框上安装有两个锁定销(一个为原位锁定销12，另一个为翻转锁定销17)，在试样托架5外侧面上开有一个定位孔14，在试样托架两端、定位孔的下部各有一条锁定销滑道20，滑道呈斜面由宽变窄，位于试样托架底部的滑道宽而深，上部的滑道窄而浅。两条锁定销滑道20分别用于试样托架在接近O度和180度时锁定销自动进入定位孔。试样托架做180度翻转时，翻转锁定销12 在弹簧的作用下，始终对锁定销滑道受力，自动控制翻转锁定销17伸向定位孔方向长度的变化，先变长，随着翻转过程的进行，逐渐变短至到达定位孔位置时突然变长，插入定位孔内锁定，使很重的试样连同试样托架不能转动。同理，当翻转返回原位时，原位锁定销12也在同样的控制方式下进入定位孔锁定，使试样连同试样托架不能转动，以便移出或移入试样。在试样托架带着很重的试样做翻转动作时，不需要电源或电机等动力能源，翻转动力由沉重的试样处在试样托架基本对称的中心部位产生偏转力矩，操作人员手动拉起翻转杆，破坏了基本平衡的偏转力矩，使试样托架5带着试样6在偏转力矩的驱动下，按照操作人员拉起翻转杆7的方向控制试样托架带着试样向下翻转。当翻转至定位孔时，被自动锁定。所述的扫描仪升降装置主要由升降架23、底盘24、升降丝杠25和扫描仪托架15所组成。升降架23固定在底盘24上，底盘下面安有四个可调底脚10，用以调整扫描仪升降装置处于水平位置。升降丝杠25通过升降轴套22安装在升降架23上，升降丝杠25的上端还设有升降手柄轮21。悬臂式扫描仪托架15安在升降丝杠25上，托架的两侧分别支撑在两根升降滑杠26上，以保证升降过程中整体平衡。本发明连铸坯凝固组织成像扫描用辅助设备使用时，先将腐蚀好的铸坯试样6的一端放在试样托架5 —端滑动轮支承杆上的试样滑动轮18上，再借助于托架底面的试样滑动轮将铸坯试样推入试样托架5内，并处于前后基本对称的中间位置，以利用铸坯试样的自重使试样托架产生偏转力矩。再旋转托盘手柄轮4，通过丝杠带动试样托盘3向上顶起铸坯试样6，使铸坯试样被腐蚀面稍微超出试样托架侧面的上端面。接着旋转紧固手柄轮1，通过紧固丝杠带动紧固圆盘16向前推进铸坯试样，直至将铸坯试样夹紧为止。随后向外拉出原位锁定销17，操纵翻转杆7，使试样托架带动铸坯试样6向下翻转，翻转锁定销17即自动进入锁定销滑道20，受锁定销滑道斜面的控制，翻转锁定销逐渐向外移动，当待扫描的试样面向下翻转到180度时，翻转锁定销17受弹簧弹力的控制进入定位孔14，试样托架5被锁定。然后将扫描仪9放在扫描仪升降装置的扫描仪托架15上，并旋转升降手柄轮21，使扫描仪9处于较低位置，再移动试样翻转装置使试样6位于扫描仪9的上方，即试样的腐蚀面对准扫描仪的扫描面板，再旋转升降手柄轮21，使扫描仪的扫描面板接近试样腐蚀面，即可进行扫描操作。扫描结束后，旋转升降手柄轮21，降低扫描仪位置，将试样翻转装置推离扫描仪升降装置，再拉出翻转锁定销17，操纵翻转杆7，往回旋转试样托架5，待试样托架回转到O度时，原位锁定销12进入定位孔14，最后旋转紧固手柄轮1，松开铸坯试样6，推出铸还试样，由试样托架5的端部取出试样6。·
权利要求
1.ー种连铸坯凝固组织成像扫描用辅助设备，其特征在于包括试样翻转装置和扫描仪升降装置两部分，所述的试样翻转装置由支架(11)和试样托架(5)所组成，试样托架呈U型，通过两侧的两个轴套(8)连接在支架(11)的上框内，在试样托架(5)内侧的轴套(8)中穿有紧固丝杠(2)，紧固丝杠(2)的一端设有紧固手柄轮(I)，另一端设有紧固圆盘(16)，在试样托架外侧的轴套(8)中穿有翻转杆(7)，在试样托架(5)的中心部位安有ー个试样托盘(3)，该托盘通过丝杠与托盘手柄轮(4)相连，在支架上端外框上安装两个锁定销，与试样托架外侧面上的ー个定位孔(14)交替配合；所述的扫描仪升降装置由升降架(23)、底盘(24)、升降丝杠(25)和扫描仪托架(15)所组成，升降架(23)固定在底盘(24)上，升降丝杠(25)通过升降轴套(22)安装在升降架(23)上，升降丝杠(25)的上端设有升降手柄轮(21)，悬臂式扫描仪托架(15)安在升降丝杠(25)上，两侧分别支撑在两根升降滑杠(26)上。
2.根据权利要求I所述的连铸坯凝固组织成像扫描用辅助设备，其特征在于所述支架(11)呈方形，其下端的四个脚上分別安装有万向轮(19)。
3.根据权利要求I所述的连铸坯凝固组织成像扫描用辅助设备，其特征在于在所述试样托架(5)的底面上安有两排其上表面高于托架底面的试样滑动轮(18)。
4.根据权利要求I所述的连铸坯凝固组织成像扫描用辅助设备，其特征在于在试样托架(5)的两端各安有ー个滑动轮支承杆(13)，在每个滑动轮支承杆上各安有两个其上表面高于托架底面的试样滑动轮(18)。
5.根据权利要求I所述的连铸坯凝固组织成像扫描用辅助设备，其特征在于所述的两个锁定销，一个为原位锁定销(12)，另ー个为翻转锁定销(17)，在试样托架两端、定位孔的下部各有一条锁定销滑道(20)，滑道呈斜面由宽变窄，位于试样托架底部的滑道宽而深，上部的滑道窄而浅。
6.根据权利要求I所述的连铸坯凝固组织成像扫描用辅助设备，其特征在于在所述的底盘(24)下安有四个可调底脚(10)。
7.—种权利要求I 6所述连铸坯凝固组织成像扫描用辅助设备的使用方法，其特征在于包括以下步骤1)将铸坯试样出)的一端放在试样托架(5) —端滑动轮支承杆上的试样滑动轮(18)上,再借助于托架底面的试样滑动轮将铸坯试样推入试样托架内，处于中间位置；2)旋转托盘手柄轮(4)，通过丝杠带动试样托盘(3)向上顶起铸坯试样，使铸坯试样被腐蚀面稍微超出试样托架侧面的上端面；3)旋转紧固手柄轮(I)，通过紧固丝杠带动紧固圆盘(16)向前推进铸坯试样，直至将铸坯试样夹紧为止；4)向外拉出原位锁定销(12)，操纵翻转杆(7)，使试样托架带动铸坯试样一起旋转180度，待扫描的试样面向下，翻转锁定销(17)进入定位孔(14) ；5)将扫描仪放在扫描仪升降装置的扫描仪托架(15)上，旋转升降手柄轮(21)，使扫描仪处于较低位置，再移动试样翻转装置使试样(6)位于扫描仪(9)的上方，试样腐蚀面对准扫描仪的扫描面板，然后旋转升降手柄轮(21)，使扫描仪的扫描面板接近试样腐蚀面，即可进行扫描操作；6)扫描结束后，旋转升降手柄轮(21)，降低描仪仪位置，将试样翻转装置推离扫描仪升降装置，拉出翻转锁定销(17)，操纵翻转杆(7)，往回旋转试样托架，待试样托架回转到O度时，原位锁定销(12)进入定位孔(14)，再旋转紧固手柄轮(I)，松开铸还试样(6),最后推动铸还试样，由试样托架的端部取出试样。
全文摘要
本发明提供一种连铸坯凝固组织成像扫描用辅助设备及其使用方法，设备包括试样翻转装置和扫描仪升降装置，试样翻转装置由支架和试样托架组成，托架通过轴套连接在支架上框内，内侧的轴套中穿有紧固丝杠，外侧的轴套中穿有翻转杆，支架上安有锁定销，与定位孔相配合；扫描仪升降装置由升降架、升降丝杠和扫描仪托架组成，升降丝杠上安有悬臂式扫描仪托架。使用方法包括安放试样、调整高度、夹紧并翻转试样，移动翻转装置使试样腐蚀面对准扫描面板，扫描后，回转试样托架、松开并取出试样。本发明结构紧凑、合理，适用于大尺寸铸坯试样，可在空间做3自由度方向运动和沿水平轴向做180度旋转，无需动力能源，操作方便，定位准确，安全可靠。
文档编号G01N21/01GK102830066SQ201110160078
公开日2012年12月19日 申请日期2011年6月14日 优先权日2011年6月14日
发明者隋晓红, 李平, 张鹏远, 赵宝存, 苏洪英 申请人:鞍钢股份有限公司