一種攪拌式淬火設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種攪拌式淬火設(shè)備包括：淬火箱體和對整個設(shè)備進行檢測控制的電氣控制系統(tǒng)，其中，旋流裝置、絮流裝置、介質(zhì)加熱裝置位于淬火箱體內(nèi)，介質(zhì)冷卻系統(tǒng)與淬火箱體相連。工作中可通過4臺漿式攪拌器使淬火介質(zhì)在箱體內(nèi)形成許多局部渦流疊加的流動形態(tài)向上做慣性運動與淬火零件發(fā)生碰撞，沖刷，同時，2臺潛水攪拌器推動淬火介質(zhì)以淬火零件為中心做旋流運動不斷的沖刷淬火零件。具有材料冷卻速度快，淬透性高，散熱均勻，畸變量小，外形精度高的特點，淬火的過程中避免了水蒸氣和氣泡的產(chǎn)生，并能實現(xiàn)淬火介質(zhì)溫度的自動化控制，保證了淬火零件的上限溫度以及下限溫度，大幅度的避免了淬火零件開裂、變形和崩角等缺陷的產(chǎn)生。
【專利說明】一種損拌式淬火設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種淬火設(shè)備，特別涉及一種攪拌式淬火設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]淬火是將鋼加熱到臨界溫度以上，保溫一段時間，然后很快放入淬火劑中，使其溫度驟然降低，以大于臨界冷卻速度的速度急速冷卻，從而獲得以馬氏體為主的不平衡組織的熱處理方法。淬火能增加鋼的強度和硬度，但要減少其塑性。所以冷卻是工件在熱處理加工工序中最重要的一個環(huán)節(jié)。在冷卻過程中淬火零件的內(nèi)部顯微組織會發(fā)生相變。冷卻速度大小的控制對顯微組織的定向改變起著至關(guān)重要的作用。合理的控制冷卻速度能得到所希望的組織，達到性能的要求。隨著工業(yè)技術(shù)的快速發(fā)展，市場對鋼件性能的要求也在不斷提高，選擇適當?shù)睦鋮s速度對鋼件性能的改善很重要。在現(xiàn)實生產(chǎn)過程中，鋼件本身的性能往往無法達到預(yù)期的要求。在一定范圍內(nèi)，冷卻速度越大，相變所發(fā)生開始和結(jié)束的溫度下降越明顯，組織中鐵素體的含量也就越少，晶粒會明顯細化，強度和韌性方面也會有所改善。要使鋼中高溫相一奧氏體在冷卻過程中轉(zhuǎn)變成低溫亞穩(wěn)相一馬氏體，冷卻速度必須大于鋼的臨界冷卻速度。
[0003]工件在冷淬火的冷卻過程中，淬火零件會因冷卻不均勻和冷卻速度過快造成內(nèi)應(yīng)力，可能使工件在一定程度上變形或開裂。因而要考慮上述兩種矛盾因素，合理選擇淬火介質(zhì)和冷卻方式。
[0004]冷卻階段不僅使零件獲得合理的組織，達到所需要的性能，而且要保持零件的尺寸和形狀精度，是淬火工藝過程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
[0005]水溶性淬火液冷卻速度比油快很多，在蒸汽膜階段、沸騰階段和對流階段均有所提高，尤其是在沸騰階段冷速最快，因此能夠有效地避開奧氏體向珠光體及貝氏體的轉(zhuǎn)變，最終得到馬氏體組織及少量的殘余奧氏體。但是水溶性淬火液的低溫冷速比油要快很多，正好處于馬氏體轉(zhuǎn)變區(qū)，這會增加零件的變形開裂傾向，因此對于淬透性好、尺寸大的淬火零件，必須嚴格控制終冷溫度，否則極容易造成淬裂現(xiàn)象的發(fā)生。對于夾雜物、氣體含量都很少，化學(xué)成分均勻的較小規(guī)格淬火零件，可直接冷透；對于冶金質(zhì)量較差、規(guī)格較大、形狀復(fù)雜的鍛件，建議終冷溫度可提高至材料Ms點左右，在終冷溫度下的保持時間，應(yīng)以使鍛件心部完成規(guī)定的組織轉(zhuǎn)變?yōu)闇省?br> [0006]淬火工藝的發(fā)展:
[0007]由于淬火零件在進行淬火時表面通過輻射、傳導(dǎo)和對流的方式同淬火介質(zhì)進行熱交換，同時工件周圍的淬火介質(zhì)溫度迅速升高，產(chǎn)生蒸氣以及氣泡工件表面溫度迅速降下來，但是對于大型鍛件工件內(nèi)部并不能迅速降下來，只能通過熱傳導(dǎo)的方式逐漸使溫度降下來。對于水溶性淬火介質(zhì)，攪拌是一個非?；镜墓に噮?shù)，通過調(diào)整攪拌可以獲得不同的淬火烈度。首先，攪拌可以縮短冷卻過程的蒸汽膜階段，提高冷卻速度，其結(jié)果相當于提高了材料的淬透性，因此，通過調(diào)整攪拌形式可以獲得不同的淬火烈度；再者攪拌可以改善淬火硬度的均勻性，同時可延緩介質(zhì)的老化。[0008]實現(xiàn)攪拌有多種方式，但是針對水溶性淬火介質(zhì)的冷卻特點，應(yīng)該選擇合適的攪拌方式:
[0009]1、最原始的攪拌方式就是淬火時用吊車(行車)上下左右前后晃動，但這種攪拌人為因素太大，沒有規(guī)律性可言，淬火后產(chǎn)品質(zhì)量的可控性很差。
[0010]2、通過通入壓縮空氣進行攪拌，在這種情況下，由于壓縮空氣的通入可能會導(dǎo)致工件表面粘附有氣泡，對工件表面熱量的傳遞產(chǎn)生影響，冷卻均勻性也很難保證。此外，空氣的通入加快了淬火介質(zhì)的老化。
[0011]3、也有部分客戶的淬火槽是采用泵攪拌，這種攪拌在淬火區(qū)內(nèi)形成的流態(tài)場為層流，介質(zhì)只作軸向(單向)運動，雖然局部的淬火烈度可以達到很高水平，但是淬火件的各個側(cè)面(正面和反面)的冷卻速度差極大。另外，即使揚程再大、流量再大的泵，也很難使整槽內(nèi)的介質(zhì)全部運動起來。介質(zhì)溫度無法控制，即使再大的池子介質(zhì)溫度也會升高。
[0012]大型鍛件及鑄件在服役環(huán)境下大多承受較大的應(yīng)力，對工件的綜合力學(xué)性能要求較高，一般選擇淬透性較好的合金鋼，如40Cr、50Mn、35CrMo、42CrMo、40CrMnMo、42CrMo4、34CrNiMo6、5CrNiMo、H13 (4Cr5MoSiVl)等。為充分發(fā)掘材料的潛力，大型鍛件或鑄件大都需進行熱處理，由于大型鍛件都是由鋼錠直接鍛造成的，在熱處理過程中必須考慮冶煉、鑄錠、鍛造等過程對鍛件內(nèi)部質(zhì)量的影響。其主要影響因素有:化學(xué)成分不均勻與多種冶金缺陷的存在，如偏析等；晶粒粗大且不均勻；較多的縮孔、縮松與夾雜物；較大的鍛造應(yīng)力。
[0013]一般來說，工件尺寸和重量越大，鋼中的合金成分含量越高，上述存在的問題就越嚴重。如果組織存在嚴重的偏析、鑄態(tài)樹枝晶、硫化物等，在淬火時很容易發(fā)生淬火裂紋或崩角的熱處理缺陷，直接造成工件的報廢。因此，大型鍛件一般需進行鍛后熱處理，以改善鍛件內(nèi)部組織、消除鍛造應(yīng)力、降低硬度提高鍛件的加工性能、細化晶粒使鍛件獲得良好的力學(xué)性能或為后續(xù)的最終熱處理提供良好的組織條件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]為解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本實用新型提出一種攪拌式淬火設(shè)備，具有材料冷卻速度快，淬透性高，散熱均勻，畸變量小，外形精度高的特點，并有效地改善了材料的顯微組織結(jié)構(gòu)從而有效地提高了零件的綜合力學(xué)性能，淬火的過程中避免了水蒸氣和氣泡的產(chǎn)生，并能實現(xiàn)淬火介質(zhì)溫度的自動化控制，保證了淬火零件的上限溫度以及下限溫度，大幅度的避免了淬火零件開裂、變形和崩角等缺陷的產(chǎn)生。
[0015]為達到上述目的，本實用新型的技術(shù)方案為:
[0016]一種攪拌式淬火設(shè)備包括:淬火箱體I和對整個設(shè)備進行檢測控制的電氣控制系統(tǒng)，其中，旋流裝置、絮流裝置、介質(zhì)加熱裝置位于淬火箱體I內(nèi)，介質(zhì)冷卻系統(tǒng)與淬火箱體I相連。所述的旋流裝置由兩臺潛水攪拌器2組成，潛水攪拌器2位于淬火箱體I內(nèi)前后兩壁凸起處，通過設(shè)置于淬火箱體I上平面的潛水攪拌器安裝底座3豎直安裝于淬火箱體I內(nèi)，其中心線與淬火區(qū)兩側(cè)切線重合呈對角形式分布，所述的絮流裝置包括安裝形式為立式的四臺槳式攪拌器4，。
[0017]所述的槳式攪拌器4與分布在淬火箱體I上平面四角的四個槳式攪拌器安裝底座5法蘭連接，四臺槳式攪拌器長軸端的螺旋槳分別豎直插入固定在箱體內(nèi)四角的四個垂直導(dǎo)流管6上部的入口。四個垂直導(dǎo)流管6的下部出口分別與位于垂直導(dǎo)流管6正下方的四個弧形導(dǎo)流管7入口相連，，弧形導(dǎo)流管7的入口朝上，出口與入口呈90度，且出口統(tǒng)一朝向箱體中心，慣性擾流板8固連于箱體底部，由兩塊成60度夾角的鋼板組成，慣性擾流板8與淬火箱體I底面構(gòu)成一等邊三角柱體，柱體長軸與淬火箱體I前后兩壁垂直，且該柱體位于淬火箱體I底面正中。
[0018]所述的介質(zhì)加熱裝置由固定在淬火箱體I上平面法蘭板上的四根法蘭式電加熱器9組成。
[0019]所述的介質(zhì)冷卻系統(tǒng)由通過管道與淬火箱體I連接的兩臺循環(huán)泵10和冷卻塔11組成。
[0020]所述的電氣控制系統(tǒng)包括配電箱12，啟動、停止按鈕13安裝在配電箱12的控制面板上，帶溫度顯示并可調(diào)節(jié)式的溫度控制器14安裝在配電箱12內(nèi)并與位于淬火箱體I內(nèi)部的溫度傳感器15相連，絮流裝置接觸器16與配電箱12和絮流裝置電連接、旋流裝置接觸器17與配電箱12及旋流裝置電連接、電加熱裝置接觸器18與配電箱12和介質(zhì)加熱裝置電連接、冷卻系統(tǒng)接觸器19與配電箱12及介質(zhì)冷卻系統(tǒng)電連接。
[0021]本實用新型的有益效果是:
[0022]1、在淬火時淬火零件周圍的淬火介質(zhì)與淬火箱體內(nèi)的淬火介質(zhì)溫度始終保持均勻一致，使淬火介質(zhì)與淬火零件始終保持最大的溫差，避免淬火介質(zhì)的沸騰，加快溫度的傳導(dǎo)，可使冷卻速度比普通淬火工藝的冷卻速度提高5-8倍左右，有效地提高了材料的淬透性。
[0023]2、零件在淬火處理時溫度散熱均勻，淬火冷卻畸變量小，可對外形精度要求較高以及機加工后的零件和形狀結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的淬火零件進行處理。
[0024]3、有效地改善了顯微組織結(jié)構(gòu)，有效地提高了零件的綜合力學(xué)性能。
[0025]4、淬火的過程中避免了水蒸氣和氣泡的產(chǎn)生，淬火介質(zhì)溫度的自動化控制，保證了淬火零件的上限溫度以及下限溫度，大幅度的避免了淬火零件開裂、變形和崩角等缺陷的產(chǎn)生。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)框圖。
[0027]圖2為淬火箱體的俯視圖。
[0028]圖3為淬火箱體的剖視圖。
[0029]圖4為介質(zhì)冷卻系統(tǒng)示意圖。
[0030]圖中:1-淬火箱體，2-潛水攪拌器，3-潛水攪拌器安裝底座，4-漿式攪拌器，5-漿式攪拌器安裝底座，6-垂直導(dǎo)流管，7-弧形導(dǎo)流管，8-慣性擾流板，9-法蘭式電加熱器，10-循環(huán)泵，11-冷卻塔，12-配電箱，13-啟動、停止按鈕，14-溫度控制器，15-溫度傳感器，16-絮流裝置接觸器，17-旋流裝置接觸器，18-電加熱裝置接觸器，19-冷卻系統(tǒng)接觸器。
【具體實施方式】
[0031]下面結(jié)合附圖對本實用新型的結(jié)構(gòu)原理及工作原理做進一步詳細說明。
[0032]如圖1所示，本實用新型的結(jié)構(gòu)原理為:
[0033]一種攪拌式淬火設(shè)備包括:淬火箱體I和對整個設(shè)備進行檢測控制的電氣控制系統(tǒng)，其中，旋流裝置、絮流裝置、介質(zhì)加熱裝置位于淬火箱體I內(nèi)，介質(zhì)冷卻系統(tǒng)與淬火箱體I相連。所述的旋流裝置由兩臺潛水攪拌器2組成，潛水攪拌器2位于淬火箱體I內(nèi)前后兩壁凸起處，通過設(shè)置于淬火箱體I上平面的潛水攪拌器安裝底座3豎直安裝于淬火箱體I內(nèi)，其中心線與淬火區(qū)兩側(cè)切線重合呈對角形式分布，所述的絮流裝置包括安裝形式為立式的四臺槳式攪拌器4。
[0034]所述的槳式攪拌器4與分布在淬火箱體I上平面四角的四個槳式攪拌器安裝底座5法蘭連接，四臺槳式攪拌器長軸端的螺旋槳分別豎直插入固定在箱體內(nèi)四角的四個垂直導(dǎo)流管6上部的入口。四個垂直導(dǎo)流管6的下部出口分別與位于垂直導(dǎo)流管6正下方的四個弧形導(dǎo)流管7入口相連，，弧形導(dǎo)流管7的入口朝上，出口與入口呈90度，且出口統(tǒng)一朝向箱體中心，慣性擾流板8固連于箱體底部，由兩塊成60度夾角的鋼板組成，慣性擾流板8與淬火箱體I底面構(gòu)成一等邊三角柱體，柱體長軸與淬火箱體I前后兩壁垂直，且該柱體位于淬火箱體I底面正中。
[0035]所述的介質(zhì)加熱裝置由固定在淬火箱體I上平面法蘭板上的四根法蘭式電加熱器9組成。
[0036]所述的介質(zhì)冷卻系統(tǒng)由通過管道與淬火箱體I連接的兩臺循環(huán)泵10和冷卻塔11組成。
[0037]所述的電氣控制系統(tǒng)包括配電箱12，啟動、停止按鈕13安裝在配電箱12的控制面板上，帶溫度顯示并可調(diào)節(jié)式的溫度控制器14安裝在配電箱12內(nèi)并與位于淬火箱體I內(nèi)部的溫度傳感器15相連，絮流裝置接觸器16與配電箱12和絮流裝置電連接、旋流裝置接觸器17與配電箱12及旋流裝置電連接、電加熱裝置接觸器18與配電箱12和介質(zhì)加熱裝置電連接、冷卻系統(tǒng)接觸器19與配電箱12及介質(zhì)冷卻系統(tǒng)電連接。
[0038]本實用新型的工作原理為:
[0039]在淬火零件放入淬火箱體I之前，通過由啟動、停止按鈕13控制的四臺槳式攪拌器4和兩臺潛水攪拌器2同時開啟。四臺槳式攪拌器4通過電機帶動軸端的螺旋槳高速轉(zhuǎn)動，從而產(chǎn)生的巨大推力將淬火介質(zhì)從垂直導(dǎo)流管6的上部強制性的推向垂直導(dǎo)流管6的底部后，淬火介質(zhì)進入進口和出口為90度角的弧形導(dǎo)流管7，然后淬火介質(zhì)從弧形導(dǎo)流管的出口噴出，流向箱體底部的慣性擾流板8，淬火介質(zhì)在極大推力下由于慣性擾流板8的擾流作用，向上做慣性流動，從而在淬火箱內(nèi)I形成許多局部絮流的流動形態(tài)，當淬火零件放入箱體時，這些疊加的流動形態(tài)向上運動至淬火區(qū)與淬火零件發(fā)生碰撞，沖刷。安裝在位于箱體兩側(cè)，淬火介質(zhì)液位以下，淬火區(qū)域兩切向位置的的兩臺潛水攪拌器2通過葉片旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的巨大推力，推動淬火區(qū)域周圍的淬火介質(zhì)做旋轉(zhuǎn)圓周運動，從而使淬火介質(zhì)以淬火區(qū)為中心形成旋流的運動形態(tài)，使之不斷的圍繞淬火零件對其進行沖刷。這樣可使淬火零件周圍的淬火介質(zhì)與箱體內(nèi)的淬火介質(zhì)相互混合，使淬火介質(zhì)溫度實時趨于均勻溫度，減少水蒸氣和氣泡的產(chǎn)生，從而很大程度上提高了淬火零件的冷卻速度，使淬火零件的熱量在淬火介質(zhì)中均勻傳導(dǎo)，減小淬火零件的變形程度以及保證淬火零件的尺寸精度。
[0040]淬火箱體I內(nèi)部的溫度傳感器15輸出的電平信號被溫度控制器14接收并轉(zhuǎn)換成實時的溫度數(shù)據(jù)，通過溫度控制器14控制面板上的LCD液晶屏進行實時顯示。當對淬火工件對淬火的終冷溫度有較高的要求時，可在溫度控制器14的控制面板上通過設(shè)定淬火介質(zhì)的上下限溫度，來保證淬火零件的終冷溫度和防止淬火介質(zhì)的溫度升高。當水溫高于設(shè)定的上限溫度時，溫度控制器14的溫度上限溫度信號輸出端，通過信號線纜給冷卻系統(tǒng)接觸器19信號，使冷卻系統(tǒng)接觸器19的三相電源觸點閉合，通過管道與淬火箱體I和冷卻塔11連接的循環(huán)泵10啟動，使淬火介質(zhì)強制性循環(huán)至冷卻塔11來降低水溫后再流入淬火箱體I內(nèi)。當水溫低于設(shè)定的下限溫度時，溫度控制器14的溫度下限溫度信號輸出端過信號線纜給電加熱裝置接觸器19信號，使電加熱裝置接觸器19的三相電源觸點閉合，安裝在淬火箱體I上的四根法蘭式電加熱器9啟動，通過電能轉(zhuǎn)化為的熱能，來增加淬火介質(zhì)的溫度。當淬火介質(zhì)溫度等于設(shè)定溫度時溫度控制器14上下限溫度輸出端的信號停止輸出，電加熱系統(tǒng)或介質(zhì)冷卻系統(tǒng)停止。
[0041]通過控制淬火零件的終冷溫度，可防止淬火零件因過冷導(dǎo)致的變形和崩角，提高了淬火零件的尺寸精度及成品率。
【權(quán)利要求】
1.一種攪拌式淬火設(shè)備，其特征在于:包括淬火箱體(I)和對整個設(shè)備進行檢測控制的電氣控制系統(tǒng)，其中，旋流裝置、絮流裝置、介質(zhì)加熱裝置位于淬火箱體(I)內(nèi)，介質(zhì)冷卻系統(tǒng)與淬火箱體(I)相連；所述的旋流裝置由兩臺潛水攪拌器(2)組成，潛水攪拌器(2)位于淬火箱體(I)內(nèi)前后兩壁凸起處，通過設(shè)置于淬火箱體(I)上平面的潛水攪拌器安裝底座(3)豎直安裝于淬火箱體(I)內(nèi)，其中心線與淬火區(qū)兩側(cè)切線重合呈對角形式分布，所述的絮流裝置包括安裝形式為立式的四臺槳式攪拌器(4)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種攪拌式淬火設(shè)備，其特征在于:所述槳式攪拌器(4)與分布在淬火箱體(I)上平面四角的四個槳式攪拌器安裝底座(5)法蘭連接，四臺槳式攪拌器長軸端的螺旋槳分別豎直插入固定在箱體內(nèi)四角的四個垂直導(dǎo)流管(6)上部的入口 ；四個垂直導(dǎo)流管(6)的下部出口分別與位于垂直導(dǎo)流管(6)正下方的四個弧形導(dǎo)流管(7)入口相連，弧形導(dǎo)流管(7)的入口朝上，出口與入口呈90度，且出口統(tǒng)一朝向箱體中心，慣性擾流板(8)固連于箱體底部，由兩塊成60度夾角的鋼板組成，慣性擾流板(8)與淬火箱體(I)底面構(gòu)成一等邊三角柱體，柱體長軸與淬火箱體(I)前后兩壁垂直，且該柱體位于淬火箱體(I)底面正中。
3.如權(quán)利要求2所述的一種攪拌式淬火設(shè)備，其特征在于:所述的介質(zhì)加熱裝置由固定在淬火箱體(I)上平面法蘭板上的四根法蘭式電加熱器(9)組成。
4.如權(quán)利要求3所述的一種攪拌式淬火設(shè)備，其特征在于:所述的介質(zhì)冷卻系統(tǒng)由通過管道與淬火箱體(I)連接的兩臺循環(huán)泵(10)和冷卻塔(11)組成。
5.如權(quán)利要求4所述的一種攪拌式淬火設(shè)備，其特征在于:所述的電氣控制系統(tǒng)包括配電箱(12)，啟動、停止按鈕(13)安裝在配電箱(12)的控制面板上，帶溫度顯示并可調(diào)節(jié)式的溫度控制器(14)安裝在配電箱(12)內(nèi)并與位于淬火箱體⑴內(nèi)部的溫度傳感器(15)相連，絮流裝置接觸器(16)與配電箱(12)和絮流裝置電連接、旋流裝置接觸器(17)與配電箱(12)及旋流裝置電連接、電加熱裝置接觸器(18)與配電箱(12)和介質(zhì)加熱裝置電連接、冷卻系統(tǒng)接觸器(19)與配電箱(12)及介質(zhì)冷卻系統(tǒng)電連接。
【文檔編號】C21D1/63GK203613225SQ201320463347
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2013年7月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月31日
【發(fā)明者】韓利明 申請人:邯鄲市津誠環(huán)保機械設(shè)備有限公司