一種鋁合金環(huán)形件噴淋淬火設(shè)備及其使用方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鋁合金環(huán)形件噴淋淬火設(shè)備及其使用方法，主要包括環(huán)形加熱爐、噴淋系統(tǒng)、支撐系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)、轉(zhuǎn)移系統(tǒng)、自動控制系統(tǒng)，噴淋系統(tǒng)構(gòu)成的淬火區(qū)與環(huán)形加熱爐構(gòu)成的加熱區(qū)成上下布置；環(huán)形加熱爐為環(huán)形，爐口開在爐體上端；噴淋系統(tǒng)包括內(nèi)、外噴淋系統(tǒng)，把環(huán)形件包絡(luò)其中，置于環(huán)形加熱爐正上方，噴淋系統(tǒng)分成6個可獨立控制噴淋部，分別負責環(huán)形件相應區(qū)域冷卻，實現(xiàn)系統(tǒng)分區(qū)、分階段控制冷卻強度；淬火時，支撐系統(tǒng)支撐環(huán)形件并與旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)協(xié)同工作帶動其旋轉(zhuǎn)；轉(zhuǎn)移系統(tǒng)置于環(huán)形加熱爐正下方，支撐桿穿入爐中，把環(huán)形加熱爐與噴淋系統(tǒng)連為一個整體，用于在淬火區(qū)與加熱區(qū)轉(zhuǎn)移鋁合金環(huán)形件。
【專利說明】一種鋁合金環(huán)形件噴淋淬火設(shè)備及其使用方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種淬火設(shè)備，特別是涉及一種鋁合金環(huán)形件噴淋淬火設(shè)備，本發(fā)明還涉及該鋁合金環(huán)形件噴淋淬火設(shè)備的使用方法。

【背景技術(shù)】
[0002]鋁合金環(huán)形件是運載火箭及飛機關(guān)鍵連接件，直徑一般為Ι-lOm，為提高產(chǎn)品綜合性能，如強度、韌性、耐磨性、穩(wěn)定性等，需進行固溶淬火處理。但鋁合金環(huán)形件固溶淬火后，產(chǎn)生較大殘余應力且分布不均，引起環(huán)形件熱處理及后續(xù)加工變形，降低材料使役性能、疲勞壽命。比如，高強度鋁合金環(huán)形件(Φ 1000mm)為飛機連接關(guān)鍵零件，環(huán)形件淬火后機加工開口內(nèi)縮量達20_，使得航空廠只能放棄鍛環(huán)，采用國外預拉伸板機加而成；鋁合金儲箱環(huán)形件為運載火箭的關(guān)鍵零件，淬火殘余應力分布不合理，機加后產(chǎn)品尺寸穩(wěn)定性差，限制了運載火箭性能的提高。
[0003]當前鋁合金環(huán)形件常采用傳統(tǒng)鹽浴淬火，存在以下幾個方面的問題，而難以滿足航空航天用鋁合金環(huán)形件淬火要求。鋁合金環(huán)形件傳統(tǒng)鹽浴爐由加熱腔和淬火腔組成。先將鋁合金環(huán)形件垂直固定在專用料架上，放入鹽浴爐內(nèi)進行固溶，固溶過程中，鋁合金環(huán)形件因自重易產(chǎn)生較大徑向變形。固溶保溫后，鋁合金環(huán)形件在淬火腔內(nèi)采取垂直入水浸沒淬火，先浸水部位與后浸水部位時間差使得環(huán)形件冷卻不同步、冷卻不均勻，淬火過程中，鋁合金環(huán)形件易產(chǎn)生較大淬火殘應力及大變形；環(huán)形件溫度高于水的沸點時，環(huán)形件表面被一層氣膜覆蓋且不易破裂，把環(huán)形件與淬火介質(zhì)隔開，降低了冷卻速率；介質(zhì)冷卻能力調(diào)整困難，不能根據(jù)環(huán)形件幾何及材料特性實行分階段、分區(qū)控制冷卻強度。
[0004]噴淋淬火是把冷卻介質(zhì)加壓從噴嘴噴出用以冷卻構(gòu)件，較浸沒淬火，具有冷卻速率高、冷卻強度可控、可實現(xiàn)構(gòu)件同步冷卻等特點，在鋼板、鋁合金板的淬火處理上得到較廣泛應用，然而在環(huán)形件上運用較少。可能適用于環(huán)形件的噴淋淬火裝置，公開有3個中國專利文獻。文獻I專利號98227376.2，文獻2專利號200720187498.2，文獻3專利申請公布號 CN 101701329。
[0005]文獻I所述淬火裝置提出了用噴淋方式對一種環(huán)形件進行淬火，淬火時，工件旋轉(zhuǎn)以提高噴淋均勻性。但因存在如下不足不能推廣至鋁合金環(huán)形件的噴淋淬火處理:根據(jù)其描述，推斷淬火爐與加熱爐為水平布置，隨著環(huán)形件外徑尺寸增大，轉(zhuǎn)移路程增加明顯，環(huán)形件轉(zhuǎn)移時間長，轉(zhuǎn)移時間難以滿足技術(shù)要求(鋁合金轉(zhuǎn)移時間一般希望在1s以內(nèi))，加熱爐、淬火爐二者所占地面空間大，處理大直徑環(huán)形件時，轉(zhuǎn)移時間及占地面積大的問題更加突出；未設(shè)置專門噴嘴冷卻環(huán)形件端面，忽視了端面冷卻對構(gòu)件影響，實際上隨著構(gòu)件尺寸的增加，這些影響不能忽視。
[0006]文獻2針對鋁合金構(gòu)件提出了一種噴淋淬火裝置，加熱爐與淬火爐成上下垂直布置，由單一物料運輸系統(tǒng)在加熱爐與淬火爐間轉(zhuǎn)移工件，縮短了工件從加熱爐至淬火爐轉(zhuǎn)移時間，減少了設(shè)備整體所占地面空間。但是，因存在如下缺點不能滿足鋁合金環(huán)形件噴淋淬火需要:工件、噴嘴均靜止，未采取措施消除噴嘴布置及噴嘴制造偏差對工件冷卻均勻性的影響；加熱爐為圓柱形，如對環(huán)形件加熱，空置空間大，浪費能源；未設(shè)置專門噴嘴冷卻環(huán)形件端面，忽視了端面冷卻對構(gòu)件影響，實際上隨著構(gòu)件尺寸的增加，這些影響不能忽視。
[0007]文獻3提出了一種米級鋁合金鍛環(huán)的噴淋淬火工藝，其所涉及的噴淋淬火設(shè)備其特征在于加熱爐與輥底式噴淋淬火裝置成水平布置，鍛環(huán)水平放置進行加熱及噴淋淬火，實現(xiàn)工件內(nèi)外表面及上下端面的同時噴淋淬火。所述方案部分解決了鋁合金環(huán)形件傳統(tǒng)淬火方法所存在的缺陷，但還有如下缺點:加熱爐為圓柱形，對于環(huán)形件，無效加熱空腔大，浪費能源；加熱爐與淬火爐水平布置，占地面積大、轉(zhuǎn)移路徑長，需附加設(shè)備把環(huán)形件從加熱區(qū)轉(zhuǎn)移至噴淋淬火區(qū)，轉(zhuǎn)移時間長，重復性差；常見航空航天用鋁合金環(huán)形件軸向高度遠大于截面厚度，然而本裝置中噴嘴從環(huán)形件軸向的上、下方向向環(huán)形件端面、側(cè)面噴淋冷卻介質(zhì)，導致側(cè)面冷卻強度較難得到滿足，構(gòu)件淬火均勻性難以保證。上述問題隨著鋁合金環(huán)形件直徑增大變得更加突出。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明所要解決的第一個技術(shù)問題是提供一種占地場地小、轉(zhuǎn)移路程短且受環(huán)形件徑向尺寸影響小、節(jié)省能源、提高爐內(nèi)溫度分布均勻性和噴淋均勻性的鋁合金環(huán)形件噴淋淬火設(shè)備。
[0009]本發(fā)明所要解決的第二個技術(shù)問題是提供一種該鋁合金環(huán)形件噴淋淬火設(shè)備的使用方法。
[0010]為了解決上述第一個技術(shù)問題，本發(fā)明提供的鋁合金環(huán)形件噴淋淬火設(shè)備，主要包括環(huán)形加熱爐、噴淋系統(tǒng)、支撐系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)、轉(zhuǎn)移系統(tǒng)和自動控制系統(tǒng)；所述的環(huán)形加熱爐用于加熱環(huán)形件，平放在爐體底部的水平安裝面上，所述的環(huán)形加熱爐的爐口朝上，且設(shè)有爐門；噴淋系統(tǒng)分為內(nèi)噴淋系統(tǒng)和外噴淋系統(tǒng)，置于所述的環(huán)形加熱爐正上方，安裝于所述的環(huán)形加熱爐內(nèi)側(cè)及外側(cè)的安裝架上，所述的內(nèi)噴淋系統(tǒng)和外噴淋系統(tǒng)圍成一個開放的環(huán)形空間，為環(huán)形件放置、移入及移出提供空間，所述的內(nèi)噴淋系統(tǒng)和外噴淋系統(tǒng)連接有擋水裝置以保護其他裝置；所述的支撐系統(tǒng)置于所述的內(nèi)噴淋系統(tǒng)和外噴淋系統(tǒng)的正上方，用于淬火時支撐環(huán)形件，與所述的旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)連接在一起，所述的支撐系統(tǒng)的支腿從所述的內(nèi)噴淋系統(tǒng)和外噴淋系統(tǒng)上方伸入所述的內(nèi)噴淋系統(tǒng)和外噴淋系統(tǒng)所圍成的環(huán)形空間中，所述的支腿能沿環(huán)形件徑向撐開和收縮；所述的旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)置于所述的支撐系統(tǒng)正下方、所述的環(huán)形加熱爐內(nèi)側(cè)；所述的轉(zhuǎn)移系統(tǒng)置于所述的環(huán)形加熱爐正下方，安裝在所述的環(huán)形加熱爐底部的所述的水平安裝面上。
[0011]所述的環(huán)形加熱爐主要包括環(huán)形加熱爐主體、兩扇半圓式爐門即第一爐門、第二爐門、爐門軌道和兩個汽缸；所述的環(huán)形加熱爐主體為環(huán)形，爐口朝上設(shè)在所述的環(huán)形加熱爐主體上部；所述的環(huán)形加熱爐主體內(nèi)腔底部周向均布三個支撐塊，為環(huán)形件提供支撐，內(nèi)腔底部均布三個通孔為轉(zhuǎn)移系統(tǒng)支撐桿提供運動通道；所述第一爐門和第二爐門上表面成中間高四周低的傾斜狀，四周焊有鋼板與爐門上表面構(gòu)成集水槽，收集噴淋冷卻液，兩門接合處，第一爐門集水槽壁鋼板成“7”字形類似屋檐跨過第二爐門集水槽壁邊沿，防止水從兩爐門接合處流入環(huán)形加熱爐內(nèi)腔；第一爐門、第二爐門兩側(cè)分別裝有2套滾輪裝置，與環(huán)形加熱爐主體兩側(cè)爐門軌道形成運動副減少摩擦；爐門開關(guān)運動由氣缸驅(qū)動，氣缸由所述的自動控制系統(tǒng)控制。
[0012]所述的內(nèi)噴淋系統(tǒng)和外噴淋系統(tǒng)主要包括供水管路、主水管、噴嘴；其中，所述的內(nèi)噴淋系統(tǒng)和外噴淋系統(tǒng)均分成上端噴淋部、側(cè)面噴淋部、下端噴淋部，共計6個部分，分別負責環(huán)形件相應側(cè)面相應區(qū)域的噴淋冷卻；所述的內(nèi)噴淋系統(tǒng)上端、下端噴淋部分別包括I根內(nèi)噴淋主水管、若干噴嘴，噴嘴沿內(nèi)噴淋主水管周向均勻分布，噴嘴向環(huán)形件端面傾斜；所述的內(nèi)噴淋系統(tǒng)的側(cè)面噴淋部包括3根內(nèi)噴淋主水管、沿內(nèi)噴淋主水管周向均勻布的噴嘴，噴嘴朝向環(huán)形件內(nèi)表面；所述的外噴淋系統(tǒng)上端、下端噴淋部分別包括根第一外噴淋主水管、若干噴嘴，噴嘴沿外噴淋主水管一周向均勻分布，噴嘴向環(huán)形件端面傾斜，與其成一定角度；所述外噴淋系統(tǒng)述側(cè)面噴淋部包括根第二外噴淋主水管、噴嘴沿第二外噴淋主水管周向均勻布，噴嘴朝向環(huán)形件外表面；所述的內(nèi)噴淋系統(tǒng)連接有擋水裝置，擋水裝置下端部彎曲跨過集水槽邊沿，使冷卻液流入爐門上方的集水槽，保護其他裝置免受淬火介質(zhì)侵蝕；外噴淋系統(tǒng)連接有環(huán)形擋水裝置，使水流入集水槽進水入循環(huán)系統(tǒng)，防止水落入設(shè)備外側(cè)。
[0013]所述的內(nèi)噴淋系統(tǒng)和外噴淋系統(tǒng)各主水管內(nèi)徑面積大于安裝其上的所有噴嘴等效面積之和，每個噴淋區(qū)主水管數(shù)目根據(jù)需要進行相應增刪；所述內(nèi)噴淋系統(tǒng)和外噴淋系統(tǒng)各個部分均為獨立噴淋控制層，實現(xiàn)環(huán)形件噴淋冷卻能力的分區(qū)、分階段控制。
[0014]所述的支撐系統(tǒng)主要包括上盤、三根支腿、三根連桿、下盤、端面滾子軸承、推盤、中空液壓缸和防偏裝置，所述的支撐系統(tǒng)與所述的旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)連接在一起；其中，所述的上盤中空，中間孔穿過所述的旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的主軸上端，與所述的旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)連接在一起，所述的上盤外側(cè)面有三個耳朵，耳朵上端部有通孔用于通過旋轉(zhuǎn)軸與所述的支腿鉸接，為所述的支腿提供旋轉(zhuǎn)支點；所述的支腿用于淬火時為環(huán)形件提供支撐，為上大下小的變截面中空結(jié)構(gòu)，支腿未端成“L”形，上半部開有上、下兩個通孔，上部孔用于與所述的上盤鉸接，中間孔用于與所述的連桿相連；所述的下盤用于通過所述的連桿帶動所述的支腿繞所述的上盤耳朵的旋轉(zhuǎn)運動，置于所述的上盤正下方，套在所述的旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的主軸上，所述的下盤通過外圍三個耳朵與所述的連桿相連；所述的連桿帶有兩個耳環(huán)，分成兩根帶有耳環(huán)的獨立桿，再由帶有內(nèi)螺紋的套筒套在兩根獨立桿上形成一根所述的連桿，通過旋轉(zhuǎn)套筒調(diào)整所述的連桿的長度；所述的推盤用于推動下盤作軸向運動，置于下盤下方，套在旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)主軸上，為環(huán)形盤件，所述的推盤通過所述的端面滾子鈾承與所述的下盤接觸；所述的推盤的“7”字環(huán)形裝置與所述的下盤上所安裝的三個“L”形裝置使得所述的推盤與下盤相對旋轉(zhuǎn)，軸向方向相互聯(lián)動；所述的中空液壓缸為中空活塞桿式結(jié)構(gòu)，置于所述的推盤下方，包絡(luò)所述的旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的主軸，液壓缸一端連接推盤，另一端與安裝在所述的防偏裝置上，用于帶動所述的推盤上升和下降；所述的中空液壓缸由所述的自動控制系統(tǒng)控制。
[0015]所述的旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)主要包括主軸、支撐架、滾子軸承及軸承座和液壓馬達，其中，所述的主軸通過所述的滾子軸承及軸承座固定在所述的水平安裝面上；所述的液壓馬達置于所述的主軸未端，倒置在所述的水平安裝面上；所述的液壓馬達由所述的自動控制系統(tǒng)控制。
[0016]所述的轉(zhuǎn)移系統(tǒng)主要包括導向筒、支撐桿、連接架、液壓缸和液壓缸支架，其中，所述的導向筒為所述的支撐桿上下運動提供導向、由一端焊有法蘭且四周焊有加強筋的鋼管構(gòu)成，鋼管內(nèi)部安裝有筒套，連接在所述的環(huán)形加熱爐底部及所述的水平安裝面上；所述的支撐桿穿過所述的環(huán)形加熱爐底部相應的通孔用于轉(zhuǎn)移構(gòu)件時推動環(huán)形件移動；所述的連接架用于把所述的支撐桿及所述的液壓缸連在一起，置于所述的支撐桿正下方；所述的液壓缸上端連接在液壓缸支架上，下端鉸接在所述的連接架上；液壓缸支架安裝于所述的水平安裝面上，為液壓缸提供安裝面；所述的油壓缸由所述的自動控制系統(tǒng)控制。
[0017]為了解決上述第一個技術(shù)問題，本發(fā)明提供的鋁合金環(huán)形件噴淋淬火設(shè)備的方法，包括如下步驟:
[0018]第一步:爐門打開，轉(zhuǎn)移系統(tǒng)上升至噴淋區(qū)承接吊至此處環(huán)形件，環(huán)形件由移動機構(gòu)從支撐系統(tǒng)上方吊入噴淋區(qū)；隨即，環(huán)形件被轉(zhuǎn)移系統(tǒng)轉(zhuǎn)移至環(huán)形加熱爐底部凸臺上；然后，爐門關(guān)閉，開始加熱保溫，支撐系統(tǒng)支腿收攏；
[0019]第二步:鋁合金環(huán)形件完成固溶后，爐門打開，轉(zhuǎn)移系統(tǒng)推動環(huán)形件至噴淋區(qū)指定位置，支撐系統(tǒng)支腿張開；然后，轉(zhuǎn)移系統(tǒng)回縮使環(huán)形件落在支撐系統(tǒng)支腿上，在轉(zhuǎn)移系統(tǒng)回撤同時，旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)開始帶動環(huán)形件旋轉(zhuǎn)；待轉(zhuǎn)移系統(tǒng)將完全進入環(huán)形加熱爐，爐門開始關(guān)閉，待爐門完全關(guān)閉，噴淋系統(tǒng)開始噴射冷卻介質(zhì)；
[0020]第三步:完成淬火后，用設(shè)備把環(huán)形件從淬火區(qū)吊走。
[0021]采用上述技術(shù)方案的鋁合金環(huán)形件噴淋淬火設(shè)備，其有益之處在于:淬火系統(tǒng)與環(huán)形加熱爐成上下布置，相較二者水平并列布置，所占地場地減少近一半，轉(zhuǎn)移路程短且受環(huán)形件徑向尺寸影響小，環(huán)形件在加熱區(qū)與淬火區(qū)的轉(zhuǎn)移由程序控制的轉(zhuǎn)移系統(tǒng)實現(xiàn)，使得轉(zhuǎn)移時間短且可控，工藝重復性高、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定；工件水平放置進行加熱固溶，消除了環(huán)形件垂直加熱過程中因重力產(chǎn)生的徑向變形；環(huán)形加熱爐為環(huán)形，與環(huán)形件契合較好，減少無用空間，節(jié)省了能源，提高了爐內(nèi)溫度分布均勻性；噴淋系統(tǒng)通過合理布置，達到同步冷卻，消除傳統(tǒng)浸沒淬火冷卻不同步所帶來的淬火問題；噴淋淬火冷卻能力強，強度可控性高，提高了設(shè)備、介質(zhì)對不同幾何形狀及材料特性鋁合金環(huán)形件的適用范圍；噴淋系統(tǒng)分成若干獨立控制的噴淋部分，分別負責環(huán)形件某一區(qū)域冷卻，可實現(xiàn)環(huán)形件淬火過程中的分區(qū)、分階段控制，適應環(huán)形件不同的材料幾何特性，從而在提高環(huán)形件綜合性能前提下減少淬火殘余應力生成；淬火時，環(huán)形件旋轉(zhuǎn)與噴淋系統(tǒng)噴嘴相對運動，改善噴淋均勻性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明環(huán)形件噴淋淬火設(shè)備主視示意圖。
[0023]圖2為本發(fā)明環(huán)形件噴淋淬火設(shè)備左視示意圖。
[0024]圖3為本發(fā)明環(huán)形件噴淋淬火設(shè)備支撐系統(tǒng)示意圖。
[0025]圖中符號說明如下:
[0026]1、環(huán)形加熱爐；2、內(nèi)噴淋系統(tǒng)；3、外噴淋系統(tǒng)；4、支撐系統(tǒng)；5、旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)；6、轉(zhuǎn)移系統(tǒng)；7、水平安裝面；1-1、環(huán)形加熱爐主體；1-2、第一爐門；1_3、第二爐門；1_4、滾輪裝置；2-1、內(nèi)噴主水管；3-1、第一外噴淋主水管；3-2、第二外噴淋主水管；4-1、上盤；4-2、支腿；4-3、連桿；4-4、下盤；4-5、端面滾子軸承；4-6、推盤；4_7、中空液壓缸；4_8、防偏裝置；
5-1、主軸；5-2、支撐架；5-3、滾子軸承及軸承座；5-4、液壓馬達；6_1、導向筒；6_2、支撐桿；
6-3、連接架；6-4、液壓缸。

【具體實施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖及一種具體實例描述本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理及工作原理。
[0028]圖1和圖2所示為本發(fā)明的一種【具體實施方式】，一種鋁合金環(huán)形件噴淋淬火設(shè)備，主要包括環(huán)形加熱爐1、內(nèi)噴淋系統(tǒng)2、外噴淋系統(tǒng)3、支撐系統(tǒng)4、旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)5、轉(zhuǎn)移系統(tǒng)6、自動控制系統(tǒng)(未在圖中體現(xiàn))；其中，所述環(huán)形加熱爐I用于加熱環(huán)形件，平放在爐體底部水平安裝面7上，為環(huán)形結(jié)構(gòu)，無效空間小，節(jié)約了能源，提高了加熱爐內(nèi)溫度分布均勻性，爐口朝上，便于環(huán)形件在環(huán)形加熱爐與淬火區(qū)之間轉(zhuǎn)移；內(nèi)噴淋系統(tǒng)2和外噴淋系統(tǒng)3用于分區(qū)同步冷卻環(huán)形件，置于環(huán)形加熱爐I正上方，安裝于環(huán)形加熱爐內(nèi)側(cè)及外側(cè)的安裝架上(安裝架未在圖中體現(xiàn))，內(nèi)、外噴淋系統(tǒng)圍成一個開放的環(huán)形空間，為環(huán)形件放置、移入及移出提供空間，內(nèi)噴淋系統(tǒng)2和外噴淋系統(tǒng)3連接有擋水裝置(未在圖中體現(xiàn))以保護其他裝置；所述支撐系統(tǒng)4用于淬火時支撐環(huán)形件，置于噴淋系統(tǒng)正上方，與旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)5連接在一起，支撐系統(tǒng)支腿4-2從噴淋系統(tǒng)上方伸入內(nèi)噴淋系統(tǒng)2和外噴淋系統(tǒng)3所圍成的環(huán)形空間中，支腿4-2可沿環(huán)形件徑向撐開、收縮，撐開時為環(huán)形件提供支撐，收縮時為環(huán)形件移入環(huán)形加熱爐讓出通道；所述旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)5用于帶動與其相連的支撐系統(tǒng)做旋轉(zhuǎn)運動，從而使得鋁合金環(huán)形件運動，提高環(huán)形件冷卻均勻性，降低對噴淋系統(tǒng)制造要求，其置于支撐系統(tǒng)4正下方，環(huán)形加熱爐I內(nèi)側(cè)；所述轉(zhuǎn)移系統(tǒng)6用于在淬火區(qū)與加熱區(qū)轉(zhuǎn)移鋁合金環(huán)形件，置于環(huán)形加熱爐I正下方，安裝在環(huán)形加熱爐I底部的水平安裝面7上；所述鋁合金環(huán)形件噴淋淬火設(shè)備各部件動作均由自動控制系統(tǒng)控制，減少人為干擾，提高工藝穩(wěn)定性。
[0029]進一步地揭示本發(fā)明的具體實例。
[0030]環(huán)形加熱爐I主要包括環(huán)形加熱爐主體1-1、兩扇半圓式爐門即第一爐門1-2、第二爐門1-3、爐門軌道(未在圖中體現(xiàn))、兩個汽缸(未在圖中體現(xiàn))；所述環(huán)形加熱爐主體1-1為環(huán)形，爐口朝上在環(huán)形加熱爐主體1-1上部；所述環(huán)形加熱爐主體1-1內(nèi)腔底部周向均布三個支撐塊，為環(huán)形件提供支撐，內(nèi)腔底部均布三個通孔為轉(zhuǎn)移系統(tǒng)支撐桿提供運動通道；第一爐門1-2和第二爐門1-3上表面成中間高四周低的傾斜狀，四周焊有一定高度的鋼板與爐門上表面構(gòu)成集水槽，收集噴淋冷卻液，兩門接合處，第一爐門1-2集水槽壁鋼板成“7”字形類似屋檐跨過第二爐門集水槽壁邊沿，防止水從兩爐門接合處流入環(huán)形加熱爐I內(nèi)腔；第一爐門1-2、第二爐門1-3兩側(cè)分別裝有2套滾輪裝置1-4，與環(huán)形加熱爐主體兩側(cè)爐門軌道形成運動副減少摩擦；爐門開關(guān)運動由氣缸驅(qū)動，氣缸由自動控制系統(tǒng)控制。
[0031]內(nèi)噴淋系統(tǒng)2和外噴淋系統(tǒng)3主要包括供水管路、主水管和噴嘴；其中，內(nèi)噴淋系統(tǒng)2和外噴淋系統(tǒng)3均分成上端噴淋部、側(cè)面噴淋部和下端噴淋部，共計6個部分，分別負責環(huán)形件相應側(cè)面某一區(qū)域的冷卻；內(nèi)噴淋系統(tǒng)2上端、下端噴淋部分別包括I根內(nèi)噴淋主水管2-1和若干噴嘴，噴嘴沿內(nèi)噴淋主水管2-1周向均勻分布，噴嘴向環(huán)形件端面傾斜，與其成一定角度；內(nèi)噴淋系統(tǒng)2的側(cè)面噴淋部包括3根內(nèi)噴淋主水管2-1和沿內(nèi)噴淋主水管2-1周向均勻布的噴嘴，噴嘴朝向環(huán)形件內(nèi)表面；外噴淋系統(tǒng)3上端、下端噴淋部分別包括I根第一外噴淋主水管3-1和若干噴嘴，噴嘴沿第一外噴淋主水管周向均勻分布，噴嘴向環(huán)形件端面傾斜，與其成一定角度；外噴淋系統(tǒng)3的側(cè)面噴淋部包括3根第二外噴淋主水管3-2和若干噴嘴，噴嘴沿第二外噴淋主水管3-2周向均勻布，噴嘴朝向環(huán)形件外表面；內(nèi)噴淋系統(tǒng)2和外噴淋系統(tǒng)3的各主水管內(nèi)徑面積大于安裝其上的所有噴嘴等效面積之和，每個噴淋區(qū)主水管數(shù)目可根據(jù)需要進行相應增刪；內(nèi)噴淋系統(tǒng)2和外噴淋系統(tǒng)3各個部分均為獨立噴淋控制層，可實現(xiàn)環(huán)形件噴淋冷卻能力的分區(qū)、分階段控制；內(nèi)噴淋系統(tǒng)2連接有擋水裝置(未在圖中體現(xiàn))，擋水裝置下端部彎曲跨過集水槽邊沿，使冷卻液流入爐門上方的集水槽，保護其他裝置免受淬火介質(zhì)侵蝕；外噴淋系統(tǒng)3連接有環(huán)形擋水裝置(未在圖中體現(xiàn))，使水流入集水槽進水入循環(huán)系統(tǒng)，防止水落入設(shè)備外側(cè)；所述噴淋系統(tǒng)每個噴淋部由可編程控制的自動控制系統(tǒng)控制。
[0032]如圖3所示為支撐系統(tǒng)4示意圖，支撐系統(tǒng)4主要包括上盤4-1、三根支腿4_2、三根連桿4-3、下盤4-4、端面滾子軸承4-5、推盤4-6、中空液壓缸4_7、防偏裝置4_8、若干旋轉(zhuǎn)軸及緊固件，支撐系統(tǒng)4與旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)5連接在一起；其中，上盤4-1中空，中間孔用于穿過旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)5的主軸，與旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)5連接在一起，上盤4-1外側(cè)面有三個耳朵，耳朵上端部有通孔用于通過旋轉(zhuǎn)軸與支腿4-2鉸接，為支腿4-2提供旋轉(zhuǎn)支點，每個耳朵由內(nèi)側(cè)面安裝有自潤滑銅板的兩塊弧形鋼板構(gòu)成，銅板與支腿4-2側(cè)面貼合減少摩擦；支腿4-2用于淬火時為環(huán)形件提供支撐，為上大下小的變截面中空結(jié)構(gòu)，支腿4-2未端成“L”形，上半部開有上、下兩個通孔，上部孔用于與上盤4-1鉸接，中間孔用于與連桿4-3相連；下盤4-4用于通過連桿4-3帶動支腿4-2繞上盤4-1耳朵的旋轉(zhuǎn)運動，置于上盤4-1正下方，套在旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)5主軸5-1上，下盤4-4中間通孔兩端裝有銅套，減少滑動摩擦，通過外圍三個耳朵與連桿4-3相連；連桿4-3帶有兩個耳環(huán)，分成兩根帶有耳環(huán)的獨立桿，再由帶有內(nèi)螺紋的套筒套在兩根獨立桿上形成一根連桿4-3，可通過旋轉(zhuǎn)套筒調(diào)整連桿4-3的長度；推盤4-6用于推動下盤4-3作軸向運動，置于下盤4-4下方，套在旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)5的主軸5-1上，為環(huán)形盤件，推盤4-6中間通孔裝有銅套，減少其與旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)5之間的摩擦，推盤4-6通過端面滾子鈾承4-5與下盤4-4接觸，減少兩者間摩擦；推盤4-6的“7”字環(huán)形裝置與下盤4-5上所安裝的三個“L”形裝置使得推盤4-6與下盤4-4可以相對旋轉(zhuǎn)，軸向方向相互聯(lián)動；中空液壓缸4-7為中空活塞桿式結(jié)構(gòu)，置于推盤4-6下方,包絡(luò)旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)5主軸5-1,液壓缸一端連接推盤4-6,另一端安裝在防偏裝置4-8上，用于帶動推盤4-6上升、下降；中空液壓缸4-7由自動控制系統(tǒng)控制。
[0033]旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)5主要包括主軸5-1、支撐架5-2、滾子軸承及軸承座5_3和液壓馬達5-4，用于帶動支撐系統(tǒng)4旋轉(zhuǎn)。其中，主軸5-1通過滾子軸承及軸承座5-3固定在水平安裝面7上；液壓馬達5-4置于主軸5-1未端，安裝在水平安裝面7上；支撐架5-2由型鋼及鋼板焊接而成；液壓馬達5-4由自動控制系統(tǒng)控制。
[0034]轉(zhuǎn)移系統(tǒng)6主要包括導向筒6-1、支撐桿6-2、連接架6_3、液壓缸6_4和液壓缸支架(圖中未體現(xiàn))。其中，導向筒6-1為支撐桿6-2上下運動提供導向、由一端焊有法蘭且四周焊有加強筋的鋼管構(gòu)成，鋼管內(nèi)部安裝有筒套，連接在環(huán)形加熱爐I底部及水平安裝面7上；支撐桿6-2用于轉(zhuǎn)移構(gòu)件時推動環(huán)形件移動，穿過環(huán)形加熱爐I底部相應的通孔；連接架置6-3用于把支撐桿6-2及液壓缸6-4連在一起，置于支撐桿6-2正下方；液壓缸6_4上端連接在液壓缸支架上，下端鉸接在連接架6-3上，為雙作用3級液壓缸；液壓缸支架安裝于水平安裝面7上，為液壓缸6-4提供安裝面；油壓缸6-4由自動控制系統(tǒng)控制。
[0035]本發(fā)明還提供了上述設(shè)備的使用方法，包括如下關(guān)鍵步驟:
[0036]第一步:爐門打開，轉(zhuǎn)移系統(tǒng)6支撐桿6-2上升到噴淋區(qū)承接吊至此處環(huán)形件，環(huán)形件由行車從支撐系統(tǒng)4上方吊入噴淋區(qū)；隨即，環(huán)形件被其轉(zhuǎn)移系統(tǒng)6轉(zhuǎn)移至環(huán)形加熱爐底部凸臺上；然后，爐門關(guān)閉，開始加熱保溫，支撐系統(tǒng)4支腿4-2收攏。
[0037]第二步:鋁合金環(huán)形件完成加熱固溶后，爐門打開，轉(zhuǎn)移系統(tǒng)推動環(huán)形件至噴淋區(qū)指定位置，支撐系統(tǒng)4支腿4-2張開；然后，轉(zhuǎn)移系統(tǒng)6回縮使環(huán)形件落在支撐系統(tǒng)4支腿上，轉(zhuǎn)移系統(tǒng)6回撤同時，旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)5開始帶動環(huán)形件旋轉(zhuǎn)；待轉(zhuǎn)移系統(tǒng)6將完全進入環(huán)形加熱爐1，爐門開始關(guān)閉，待爐門完全關(guān)閉，噴淋系統(tǒng)開始噴射冷卻介質(zhì)。
[0038]第三步，完成淬火后，用設(shè)備把環(huán)形件從淬火區(qū)移走。
【權(quán)利要求】
1.一種鋁合金環(huán)形件噴淋淬火設(shè)備，主要包括環(huán)形加熱爐(I)、噴淋系統(tǒng)、支撐系統(tǒng)(4)、旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)(5)、轉(zhuǎn)移系統(tǒng)(6)和自動控制系統(tǒng)；其特征在于:所述的環(huán)形加熱爐(I)用于加熱環(huán)形件，平放在爐體底部的水平安裝面(7)上，所述的環(huán)形加熱爐(I)的爐口朝上，且設(shè)有爐門；所述的噴淋系統(tǒng)分為內(nèi)噴淋系統(tǒng)(2)和外噴淋系統(tǒng)(3)，置于所述的環(huán)形加熱爐(I)正上方，安裝于所述的環(huán)形加熱爐(I)內(nèi)側(cè)及外側(cè)的安裝架上，所述的內(nèi)噴淋系統(tǒng)(2)和外噴淋系統(tǒng)(3)圍成一個開放的環(huán)形空間，為環(huán)形件放置、移入及移出提供空間，所述的內(nèi)噴淋系統(tǒng)(2)和外噴淋系統(tǒng)(3)連接有擋水裝置以保護其他裝置；所述的支撐系統(tǒng)(4)置于所述的內(nèi)噴淋系統(tǒng)(2)和外噴淋系統(tǒng)(3)的正上方用于淬火時支撐環(huán)形件，與所述的旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)(5)連接在一起，所述的支撐系統(tǒng)(4)的支腿(4-2)從所述的內(nèi)噴淋系統(tǒng)(2)和外噴淋系統(tǒng)(3)上方伸入所述的內(nèi)噴淋系統(tǒng)(2)和外噴淋系統(tǒng)(3)所圍成的環(huán)形空間中，所述的支腿(4-2)能沿環(huán)形件徑向撐開和收縮；所述的旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)(5)置于所述的支撐系統(tǒng)(4)正下方、所述的環(huán)形加熱爐(I)內(nèi)側(cè)；所述的轉(zhuǎn)移系統(tǒng)(6)置于所述的環(huán)形加熱爐(I)正下方，安裝在所述的環(huán)形加熱爐(I)底部的所述的水平安裝面(7)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁合金環(huán)形件噴淋淬火設(shè)備，其特征在于:所述的環(huán)形加熱爐(I)主要包括環(huán)形加熱爐主體(1-1)、兩扇半圓式爐門即第一爐門(1-2)、第二爐門(1-3)、爐門軌道和兩個汽缸；所述的環(huán)形加熱爐主體(1-1)為環(huán)形，爐口朝上設(shè)在所述的環(huán)形加熱爐主體(1-1)上部；所述的環(huán)形加熱爐主體(1-1)內(nèi)腔底部周向均布至少三個支撐塊，為環(huán)形件提供支撐，內(nèi)腔底部均布有通孔為轉(zhuǎn)移系統(tǒng)支撐桿提供運動通道；所述的第一爐門(1-2)和第二爐門(1-3)上表面成中間高四周低的傾斜狀，四周焊有鋼板與爐門上表面構(gòu)成集水槽，收集噴淋冷卻液，兩門接合處，所述的第一爐門(1-2)集水槽壁鋼板成“7”字形類似屋檐跨過所述的第二爐門(1-3)集水槽壁邊沿，防止水從兩爐門接合處流入環(huán)形加熱爐(I)內(nèi)腔；所述的第一爐門(1-2)和所述的第二爐門(1-3)兩側(cè)分別裝有2套滾輪裝置(1-4)，與所述的環(huán)形加熱爐主體(1-1)兩側(cè)爐門軌道形成運動副減少摩擦；爐門開關(guān)運動氣缸驅(qū)動，氣缸由所述的自動控制系統(tǒng)控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鋁合金環(huán)形件噴淋淬火設(shè)備，其特征在于:所述的內(nèi)噴淋系統(tǒng)(2)和外噴淋系統(tǒng)(3)主要包括供水管路、主水管、噴嘴；所述的內(nèi)噴淋系統(tǒng)(2)和外噴淋系統(tǒng)(3)均分成上端噴淋部、側(cè)面噴淋部和下端噴淋部，共計6個部分，分別負責環(huán)形件相應區(qū)域的噴淋冷卻；所述的內(nèi)噴淋系統(tǒng)(2)上端、下端噴淋部分別包括I根內(nèi)噴淋主水管(2-1)和若干噴嘴，所述的噴嘴沿所述的內(nèi)噴淋主水管(2-1)周向均勻分布，所述的噴嘴向環(huán)形件端面傾斜；所述的內(nèi)噴淋系統(tǒng)(2)的側(cè)面噴淋部包括3根內(nèi)噴淋主水管(2-1)、沿內(nèi)噴淋主水管(2-1)周向均勻布的噴嘴，噴嘴朝向環(huán)形件內(nèi)表面；所述的外噴淋系統(tǒng)(3)上端、下端噴淋部分別包括I根第一外噴淋主水管(3-1)和若干噴嘴，噴嘴沿所述的第一外噴淋主水管周向均勻分布，噴嘴向環(huán)形件端面傾斜，與其成一定角度；所述的外噴淋系統(tǒng)(3)的側(cè)面噴淋部包括3根第二外噴淋主水管(3-2)和若干噴嘴，所述的噴嘴沿所述的第二外噴淋主水管(3-2)周向均勻布，所述的噴嘴朝向環(huán)形件外表面；所述的內(nèi)噴淋系統(tǒng)(2)連接有擋水裝置，擋水裝置下端部彎曲跨過集水槽邊沿，使冷卻液流入爐門上方的集水槽，保護其他裝置免受淬火介質(zhì)侵蝕；所述的外噴淋系統(tǒng)(3)連接有環(huán)形擋水裝置，使水流入集水槽進水入循環(huán)系統(tǒng)，防止水落入設(shè)備外側(cè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋁合金環(huán)形件噴淋淬火設(shè)備，其特征在于:所述的內(nèi)噴淋系統(tǒng)(2)和外噴淋系統(tǒng)(3)各主水管內(nèi)徑面積大于安裝其上的所有噴嘴等效面積之和，每個噴淋區(qū)主水管數(shù)目根據(jù)需要進行相應增刪；所述內(nèi)噴淋系統(tǒng)(2)和外噴淋系統(tǒng)(3)各個部分均為獨立噴淋控制層，實現(xiàn)環(huán)形件噴淋冷卻能力的分區(qū)、分階段控制。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鋁合金環(huán)形件噴淋淬火設(shè)備，其特征在于:所述的支撐系統(tǒng)(4)主要包括上盤(4-1)、三根支腿(4-2)、三根連桿(4-3)、下盤(4-4)、端面滾子軸承(4-5)、推盤(4-6)、中空液壓缸(4-7)和防偏裝置(4-8)，所述的支撐系統(tǒng)(4)與所述的旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)(5)連接在一起；其中，所述的上盤(4-1)中空，中間孔用于穿過所述的旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)(5)的主軸(5-1)，與所述的旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)(5)連接在一起，所述的上盤(4-1)外側(cè)面有三個耳朵，耳朵上端部有通孔用于通過旋轉(zhuǎn)軸與所述的支腿(4-2)鉸接，為所述的支腿(4-2)提供旋轉(zhuǎn)支點；所述的支腿(4-2)用于淬火時為環(huán)形件提供支撐，為上大下小的變截面中空結(jié)構(gòu)，支腿未端成“L”形，上半部開有上、下兩個通孔，上部孔用于與所述的上盤(4-1)鉸接，中間孔用于與所述的連桿(4-3)相連；所述的下盤(4-4)用于通過所述的連桿(4-3)帶動所述的支腿(4-2)繞所述的上盤(4-1)耳朵的旋轉(zhuǎn)運動，置于所述的上盤(4-1)正下方，套在所述的旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)(5)的主軸(5-1)上，所述的下盤(4-4)通過外圍三個耳朵與所述的連桿(4-3)相連；所述的連桿(4-3)帶有兩個耳環(huán)，分成兩根帶有耳環(huán)的獨立桿，再由帶有內(nèi)螺紋的套筒套在兩根獨立桿上形成一根所述的連桿(4-3)，通過旋轉(zhuǎn)套筒調(diào)整所述的連桿(4-3)的長度；所述的推盤(4-6)用于推動下盤(4-3)作軸向運動，置于所述的下盤(4-4)下方，套在所述的旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)(5)的主軸(5-1)上，為環(huán)形盤件，所述的推盤(4-6)通過所述的端面滾子鈾承(4-5)與所述的下盤(4-4)接觸；所述的推盤(4-6)的“7”字環(huán)形裝置與所述的下盤(4-5)上所安裝的三個“L”形裝置使得所述的推盤(4-6)與所述的下盤(4-4)可相對旋轉(zhuǎn)，軸向方向相互連動；所述的中空液壓缸(4-7)為中空活塞桿式結(jié)構(gòu)，置于所述的推盤(4-6)下方，包絡(luò)所述的旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)(5)的主軸(5-1)，液壓缸一端連接所述的推盤(4-6)，另一端安裝在所述的防偏裝置(4-8)上，用于帶動所述的推盤(4-6)上升和下降；所述的中空液壓缸(4-7)由所述的自動控制系統(tǒng)控制。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鋁合金環(huán)形件噴淋淬火設(shè)備，其特征在于:所述的旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)(5)主要包括主軸(5-1)、支撐架(5-2)、滾子軸承及軸承座(5-3)和液壓馬達(5-4)，其中，所述的主軸(5-1)通過所述的滾子軸承及軸承座(5-3)固定在所述的水平安裝面(7)上；所述的液壓馬達(5-4)置于所述的主軸(5-1)未端，安裝在所述的水面安裝面(7)上；所述的液壓馬達(5-4)由所述的自動控制系統(tǒng)控制。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鋁合金環(huán)形件噴淋淬火設(shè)備，其特征在于:所述的轉(zhuǎn)移系統(tǒng)(6)主要包括導向筒(6-1)、支撐桿(6-2)、連接架(6-3)、液壓缸(6-4)和液壓缸支架，其中，所述的導向筒(6-1)為所述的支撐桿(6-2)上下運動提供導向，由一端焊有法蘭且四周焊有加強筋的鋼管構(gòu)成，鋼管內(nèi)部安裝有筒套，連接在所述的環(huán)形加熱爐(I)底部及所述的水平安裝面(7)上；所述的支撐桿(6-2)穿過所述的環(huán)形加熱爐⑴底部相應的通孔用于轉(zhuǎn)移構(gòu)件時推動環(huán)形件移動；所述的連接架置(6-3)用于把所述的支撐桿(6-2)及所述的液壓缸(6-4)連在一起，置于所述的支撐桿(6-2)正下方；所述的液壓缸(6-4)上端連接在液壓缸支架上，下端鉸接在所述的連接架(6-3)上；液壓缸支架安裝于所述的水平安裝面(7)上，為所述的液壓缸(6-4)提供安裝面；所述的油壓缸(6-4)由所述的自動控制系統(tǒng)控制。
8.使用權(quán)利要求1所述的鋁合金環(huán)形件噴淋淬火設(shè)備的方法，其特征在于:包括如下步驟: 第一步:爐門打開，轉(zhuǎn)移系統(tǒng)上升至噴淋區(qū)承接吊至此處環(huán)形件，環(huán)形件由移動機構(gòu)從支撐系統(tǒng)上方吊入噴淋區(qū)；隨即，環(huán)形件被轉(zhuǎn)移系統(tǒng)轉(zhuǎn)移至環(huán)形加熱爐底部凸臺上；然后，爐門關(guān)閉，開始加熱保溫，支撐系統(tǒng)支腿收攏； 第二步:鋁合金環(huán)形件完成固溶后，爐門打開，轉(zhuǎn)移系統(tǒng)推動環(huán)形件至噴淋區(qū)指定位置，支撐系統(tǒng)支腿張開；然后，轉(zhuǎn)移系統(tǒng)回縮使環(huán)形件落在支撐系統(tǒng)支腿上，在轉(zhuǎn)移系統(tǒng)回撤同時，旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)開始帶動環(huán)形件旋轉(zhuǎn)；待轉(zhuǎn)移系統(tǒng)將完全進入環(huán)形加熱爐，爐門開始關(guān)閉，待爐門完全關(guān)閉，噴淋系統(tǒng)開始噴射冷卻介質(zhì)； 第三步:完成淬火后，用設(shè)備把環(huán)形件從淬火區(qū)吊走。
【文檔編號】C21D1/667GK104313274SQ201410637230
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年11月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月12日
【發(fā)明者】易幼平, 張玉勛, 崔金棟, 譚波, 黃始全 申請人:中南大學