專(zhuān)利名稱(chēng)：工件懸掛方式噴液、浸液和空冷組合控制淬火冷卻方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種控制淬火冷卻方法，特別是一種工件懸掛方式噴液、浸液和空冷組合控制淬火冷卻方法。屬于金屬材料熱處理領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
淬火是指將鋼件加熱到AC3或AC1點(diǎn)以上某一溫度，保持一定時(shí)間，然后以適當(dāng)速度冷卻獲得預(yù)期組織的熱處理工藝。為了獲得預(yù)期的組織和性能，許多常規(guī)的、特殊的以及組合的冷卻方法、設(shè)備被采用。采用浸入式水淬與噴淬相結(jié)合的復(fù)合冷卻方法就是其中之一，其設(shè)備通常是由淬火槽、浸液淬火升降臺(tái)、噴液淬火系統(tǒng)等組成，工作過(guò)程是首先是將擬淬火的工件放在浸液淬火升降臺(tái)上，然后下降升降臺(tái)使工件浸入淬火介質(zhì)之中，待工件表層組織轉(zhuǎn)變成為馬氏體后浸液淬火使升降臺(tái)上升到介質(zhì)液面以上，進(jìn)行緩慢冷卻(噴淬、氣淬(空冷))，當(dāng)表層的溫度反升到一定溫度后使表層的馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轫g性較好的回火馬氏體后再將工件浸入介質(zhì)中。該類(lèi)設(shè)備是通過(guò)浸液淬火升降臺(tái)完成淬火過(guò)程快冷與慢冷轉(zhuǎn)換的。這種通過(guò)設(shè)置升降臺(tái)的方式完成浸液淬火與出液的冷卻強(qiáng)度轉(zhuǎn)換，使得計(jì)算機(jī)精確控制冷卻工藝成為可能，并取代了傳統(tǒng)的通過(guò)人工控制吊車(chē)的升降來(lái)控制淬火件的浸液與出液時(shí)間的方式。但是，對(duì)于重量較大的工件采用升降臺(tái)方式入液淬火存在設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高和故障率高的問(wèn)題。
經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)枮镃N200310123799.5，名稱(chēng)為“浸液與噴淬組合淬火的控制冷卻設(shè)備”的專(zhuān)利，該項(xiàng)技術(shù)稱(chēng)淬火槽體的上部一側(cè)的外部設(shè)置介質(zhì)快速注入系統(tǒng)，在上部的另一側(cè)的外部設(shè)置介質(zhì)快速放出系統(tǒng)，淬火槽體內(nèi)部一側(cè)或兩側(cè)設(shè)置介質(zhì)攪拌及均流系統(tǒng)，淬火槽體外部的一側(cè)或兩側(cè)設(shè)置風(fēng)機(jī)冷卻系統(tǒng)，淬火槽體的上部設(shè)置能左右移動(dòng)的上蓋板，上蓋板上設(shè)置噴嘴向下的上冷卻噴嘴，載料臺(tái)固定在淬火槽的上液面與下液面之間，載料臺(tái)的下部設(shè)置噴嘴向上的下冷卻噴嘴；淬火槽體與介質(zhì)快速注入系統(tǒng)、介質(zhì)快速放出系統(tǒng)和風(fēng)機(jī)冷卻系統(tǒng)是聯(lián)通的。采用該設(shè)備進(jìn)行淬火，使大尺寸、大重量淬火件的控制浸液淬火成為可能，但要求將加熱的淬火件預(yù)先放置在一個(gè)載料臺(tái)上，然后進(jìn)行噴液與浸液的冷卻過(guò)程，比較適合處理不易產(chǎn)生畸變的形狀簡(jiǎn)單和有相當(dāng)厚度的方形淬火件。而對(duì)于大重量的長(zhǎng)軸類(lèi)工件臥式放置，無(wú)法實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)情況下的淬火，如果也放置在載料臺(tái)上進(jìn)行浸液與出液的淬火過(guò)程就會(huì)產(chǎn)生單面先冷卻而產(chǎn)生大的畸變的問(wèn)題；如果采用先噴液后浸液的方式淬火，由于有載料臺(tái)的存在遮擋了淬火件與載料臺(tái)接觸部分的噴水效果，同樣會(huì)有冷卻不均勻的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足和缺陷，提出一種工件懸掛方式噴液、浸液和空冷組合控制淬火冷卻方法，使其避免了由于載料臺(tái)的遮擋而產(chǎn)生的噴液冷卻不均勻的問(wèn)題。本發(fā)明針對(duì)的產(chǎn)品對(duì)象可以是各種形狀的工件，特別是大重量和采用臥式放置淬火的軸類(lèi)件、曲軸、筒類(lèi)件、細(xì)長(zhǎng)比大的各類(lèi)不同形狀的工件，解決了因冷卻不均勻造成的畸變?cè)龃蟮膯?wèn)題，同時(shí)也節(jié)省了載料臺(tái)所需的材料，并因不存在載料臺(tái)而使清除設(shè)備中的氧化皮變得容易。
本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明方法采用了一個(gè)可將淬火件懸掛吊起的吊具和一個(gè)將淬火件放在固定位置可實(shí)現(xiàn)噴液和浸液組合淬火的淬火槽；所述吊具由吊環(huán)、鉤子和放置桿組成，吊環(huán)用于與吊車(chē)的吊鉤進(jìn)行連接，鉤子用于鉤住淬火件并將其移動(dòng)，放置桿用于將吊具放置在淬火槽的預(yù)定的支撐位置；所述淬火槽，在其槽口部?jī)蓚?cè)各設(shè)置一個(gè)放置座用于放置吊具的放置桿，在淬火槽的淬火區(qū)域的兩側(cè)設(shè)置噴液管，同時(shí)淬火槽具有實(shí)現(xiàn)介質(zhì)的快速注入和介質(zhì)快速放出的浸液淬火功能；根據(jù)工藝要求進(jìn)行噴液淬火和浸液淬火。
本發(fā)明包括步驟如下首先將吊具掛在吊車(chē)上，通過(guò)吊具底部的鉤子將臥式放置的淬火件鉤住并轉(zhuǎn)移向淬火槽的淬火區(qū)域，將吊具的放置桿放置在淬火槽的預(yù)定的支撐位置的放置座上，使淬火件正好處于淬火槽的淬火區(qū)域；然后根據(jù)工藝要求進(jìn)行噴液淬火和浸液淬火噴液淬火采用在淬火槽的淬火區(qū)域中淬火件的兩側(cè)設(shè)置噴管，噴管采用在水管面向淬火件的方向上開(kāi)孔的方法或采用在水管面向淬火件方向上安裝噴嘴的方法，噴液淬火的介質(zhì)采用泵通過(guò)管路連接提供；
浸液淬火是采用泵將介質(zhì)快速注入淬火槽內(nèi)，然后再通過(guò)一個(gè)閥門(mén)將介質(zhì)放出的方法。
對(duì)于合金鋼采用在噴液的同時(shí)進(jìn)行介質(zhì)的快速注入將工件全部浸沒(méi)，當(dāng)工件的表層已經(jīng)轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，心部或某一指定部位接近馬氏體開(kāi)始轉(zhuǎn)變溫度時(shí)，將注入的介質(zhì)快速放出，使工件在空氣中進(jìn)行緩慢冷卻，此時(shí)心部熱量傳向表層使表層馬氏體發(fā)生自回火，馬氏體發(fā)生自回火后性能由脆性轉(zhuǎn)變?yōu)轫g性，避免了隨后冷卻過(guò)程中開(kāi)裂的發(fā)生，根據(jù)工藝要求可以反復(fù)進(jìn)行上述的噴液、浸液和出液空冷的工藝過(guò)程。采用該工藝的優(yōu)點(diǎn)是(1)在浸液時(shí)采用了噴液的同時(shí)浸液的方式入液，減少了由于單面浸液的畸變量；(2)由于采用了浸液與空冷相結(jié)合的控制時(shí)間冷卻使合金鋼可以采用水為介質(zhì)進(jìn)行淬火，在力學(xué)性能提高的同時(shí)而不發(fā)生開(kāi)裂。
對(duì)于碳鋼由于其淬透性比合金鋼低，可以采用在噴液的同時(shí)進(jìn)行浸液的過(guò)程，該工藝可以根據(jù)工藝要求將淬火件一直冷卻到淬火件的要求性能的部位的溫度低于馬氏體轉(zhuǎn)變溫度后出介質(zhì)，碳鋼采用本發(fā)明方法入液淬火冷卻可以避免入液時(shí)的單面冷卻，減小了畸變量。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明是在對(duì)各種淬火冷卻方法分析和嘗試的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的，尤其是大重量、采用臥式放置和無(wú)法在淬火過(guò)程中進(jìn)行旋轉(zhuǎn)淬火的軸類(lèi)件、曲軸、筒類(lèi)件、細(xì)長(zhǎng)比大的各類(lèi)不同形狀的工件，由于在浸液的同時(shí)采用噴液方式對(duì)淬火件進(jìn)行冷卻，解決了因冷卻不均勻造成的畸變?cè)龃蟮膯?wèn)題，同時(shí)也節(jié)省了制造載料臺(tái)所需的材料，并因省去了載料臺(tái)而使清除設(shè)備中的氧化皮變得容易。
具體實(shí)施例方式
以下對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和過(guò)程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
實(shí)施例1本實(shí)例的處理產(chǎn)品對(duì)象為重量超過(guò)1噸，無(wú)法進(jìn)行旋轉(zhuǎn)淬火的細(xì)長(zhǎng)軸類(lèi)零件，材料為中碳合金鋼，要求調(diào)質(zhì)處理后的力學(xué)性能較高，采用傳統(tǒng)油淬達(dá)不到性能要求，需要采用水作為淬火介質(zhì)。采用本發(fā)明的方法進(jìn)行淬火，即工件懸掛方式噴液、浸液和空冷組合控制淬火冷卻方法，具體淬火過(guò)程如下將吊具掛在吊車(chē)上，通過(guò)吊具底部的鉤子將臥式放置的淬火件鉤住并轉(zhuǎn)移向淬火槽的淬火區(qū)域，將吊具的放置桿放置在淬火槽的預(yù)定的支撐位置的放置座上，使淬火件正好處于淬火槽的淬火區(qū)域，然后根據(jù)工藝要求進(jìn)行噴液淬火、浸液和出液等淬火過(guò)程。具體工藝過(guò)程為采用在噴液的同時(shí)進(jìn)行介質(zhì)的快速注入將工件全部浸沒(méi)，至工件的表層轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，心部或某一指定部位接近馬氏體開(kāi)始轉(zhuǎn)變溫度時(shí)，將注入的介質(zhì)快速放出，使工件在空氣中進(jìn)行緩慢冷卻，此時(shí)心部熱量傳向表層使表層馬氏體發(fā)生自回火，馬氏體發(fā)生自回火后性能由脆性轉(zhuǎn)變?yōu)轫g性，避免了隨后冷卻過(guò)程中開(kāi)裂的發(fā)生。根據(jù)工藝要求可以反復(fù)進(jìn)行上述的噴液、浸液和出液空冷的工藝過(guò)程。采用該工藝的優(yōu)點(diǎn)是(1)在噴液的同時(shí)進(jìn)行浸液，減少了由于單面浸液的畸變量；(2)由于采用了浸液與空冷相結(jié)合的控制時(shí)間冷卻使合金鋼可以采用水為介質(zhì)進(jìn)行淬火，在力學(xué)性能提高的同時(shí)而不發(fā)生開(kāi)裂。
實(shí)施例2本實(shí)例的處理產(chǎn)品對(duì)象為重量超過(guò)1噸，無(wú)法進(jìn)行旋轉(zhuǎn)淬火的曲軸毛坯，材料為中碳鋼，采用水作為淬火介質(zhì)。采用本發(fā)明的方法進(jìn)行淬火，即工件懸掛方式噴液、浸液和空冷組合控制淬火冷卻方法。具體淬火過(guò)程如下將吊具掛在吊車(chē)上，通過(guò)吊具底部的鉤子將臥式放置的淬火件鉤住并轉(zhuǎn)移向淬火槽的淬火區(qū)域，將吊具的放置桿放置在淬火槽的預(yù)定的支撐位置的放置座上，此時(shí)淬火件正好處于淬火槽的淬火區(qū)域，然后根據(jù)工藝要求進(jìn)行噴液淬火、浸液和出液等淬火過(guò)程。由于碳鋼淬透性比合金鋼低，可以采用在噴液的同時(shí)進(jìn)行浸液的過(guò)程，該工藝可以根據(jù)工藝要求將淬火件一直冷卻到淬火件的要求性能的部位的溫度低于馬氏體轉(zhuǎn)變溫度，比如45鋼可以冷卻到心部溫度低于300℃。中碳鋼采用本發(fā)明方法入液淬火冷卻可以減輕入液時(shí)的單面冷卻的不均勻性。
實(shí)施例3本實(shí)例的處理產(chǎn)品對(duì)象為重量超過(guò)1噸的長(zhǎng)板類(lèi)零件，材料為合金鋼，采用水作為淬火介質(zhì)。采用本發(fā)明的方法進(jìn)行淬火，即工件懸掛方式噴液、浸液和空冷組合控制淬火冷卻方法。具體淬火過(guò)程如下將吊具掛在吊車(chē)上，通過(guò)吊具底部的鉤子將臥式放置的淬火件鉤住并轉(zhuǎn)移向淬火槽的淬火區(qū)域，將吊具的放置桿放置在淬火槽的預(yù)定的支撐位置的放置座上，使淬火件正好處于淬火槽的淬火區(qū)域，然后根據(jù)工藝要求進(jìn)行噴液淬火、浸液和出液等淬火過(guò)程，具體工藝過(guò)程為采用在噴液的同時(shí)進(jìn)行介質(zhì)的快速注入將工件全部浸沒(méi)，至工件的表層轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，心部或某一指定部位接近馬氏體開(kāi)始轉(zhuǎn)變溫度時(shí)，將注入的介質(zhì)快速放出，使工件在空氣中進(jìn)行緩慢冷卻，此時(shí)心部熱量傳向表層使表層馬氏體發(fā)生自回火，馬氏體發(fā)生自回火后性能由脆性轉(zhuǎn)變?yōu)轫g性，避免了隨后冷卻過(guò)程中開(kāi)裂的發(fā)生。根據(jù)工藝要求可以反復(fù)進(jìn)行上述的噴液、浸液和出液空冷的工藝過(guò)程。采用該工藝的優(yōu)點(diǎn)是由于采用了浸液與空冷相結(jié)合的控制時(shí)間冷卻使合金鋼可以采用水為介質(zhì)進(jìn)行淬火，在力學(xué)性能提高的同時(shí)而不發(fā)生開(kāi)裂。
權(quán)利要求
1.一種工件懸掛方式噴液、浸液和空冷組合控制淬火冷卻方法，其特征在于，包括步驟如下首先將吊具掛在吊車(chē)上，通過(guò)吊具底部的鉤子將臥式放置的淬火件鉤住并轉(zhuǎn)移向淬火槽的淬火區(qū)域，將吊具的放置桿放置在淬火槽的預(yù)定的支撐位置的放置座上，使淬火件正好處于淬火槽的淬火區(qū)域；然后根據(jù)工藝要求進(jìn)行噴液淬火和浸液淬火噴液淬火采用在淬火槽的淬火區(qū)域中淬火件的兩側(cè)設(shè)置噴管，噴管采用在水管面向淬火件的方向上開(kāi)孔的方法或采用在水管面向淬火件方向上安裝噴嘴的方法，噴液淬火的介質(zhì)采用泵通過(guò)管路連接提供；浸液淬火是采用泵將介質(zhì)快速注入淬火槽內(nèi)，然后再通過(guò)一個(gè)閥門(mén)將介質(zhì)放出的方法。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工件懸掛方式噴液、浸液和空冷組合控制淬火冷卻方法，其特征是，對(duì)于合金鋼，采用在噴液的同時(shí)進(jìn)行介質(zhì)的快速注入將工件全部浸沒(méi)，當(dāng)工件的表層已經(jīng)轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，心部或某一指定部位接近馬氏體開(kāi)始轉(zhuǎn)變溫度時(shí)，將注入的介質(zhì)快速放出，使工件在空氣中進(jìn)行緩慢冷卻，此時(shí)心部熱量傳向表層使表層馬氏體發(fā)生自回火。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工件懸掛方式噴液、浸液和空冷組合控制淬火冷卻方法，其特征是，對(duì)于碳鋼，采用在噴液的同時(shí)進(jìn)行浸液的過(guò)程，該工藝根據(jù)工藝要求將淬火件一直冷卻到淬火件的要求性能的部位的溫度低于馬氏體轉(zhuǎn)變溫度后出介質(zhì)。
全文摘要
一種工件懸掛方式噴液、浸液和空冷組合控制淬火冷卻方法，屬于金屬材料熱處理領(lǐng)域。本發(fā)明采用一個(gè)吊具和一個(gè)淬火槽，所述吊具由吊環(huán)、鉤子和放置桿組成，所述淬火槽，在槽口部?jī)蓚?cè)各設(shè)置一個(gè)用于放置吊具的放置桿的放置座，在淬火槽的淬火區(qū)域的兩側(cè)設(shè)置噴液管；將吊具掛在吊車(chē)上，通過(guò)吊具底部的鉤子將臥式放置的淬火件鉤住并轉(zhuǎn)移向淬火槽的淬火區(qū)域，將吊具的放置桿放置在淬火槽的預(yù)定的支撐位置的放置座上，此時(shí)淬火件正好處于淬火槽的淬火區(qū)域，然后根據(jù)工藝要求進(jìn)行噴液淬火、浸液淬火和空冷的組合。本發(fā)明解決了金屬淬火因冷卻不均勻造成的畸變?cè)龃蟮膯?wèn)題。
文檔編號(hào)C21D9/00GK1962893SQ20061011924
公開(kāi)日2007年5月16日 申請(qǐng)日期2006年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月7日
發(fā)明者陳乃錄, 左訓(xùn)偉, 張偉民, 張幸 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)