专利名称：具有组合式限流板的淬火槽的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种金属材料热处理技术领域的装置，具体是一种具有组 合式限流板的淬火槽。
背景技术：
用于盛载水或水溶液或油等液体淬火剂的容器称为淬火槽，工件周围淬火 剂的流速对工件表面的冷却有明显的影响，流速愈大，冷却能力愈强，所以淬 火槽一般都装备搅拌系统。
现有技术的淬火槽不能根据不同零件的形状和尺寸调节"有效淬火区"的 范围，而只能按照整个工作区的流速都达到足够大的流速(一般要求》0. 2m/s) 设计，会造成很大浪费。例如工作区直径为012m的大型淬火槽，如果要使整个 横截面上的流速都达到0.2m/s，则要求螺旋桨搅拌器提供的总流量髙达 81388m7h，造价和运行成本都很高，事实上每一个生产锻件产品的工厂，工件 的最大重量受到钢锭重量以及锻造设备能力的限制。而在工件的最大重量一定 时，工件的形状与尺寸则种类繁多，淬火槽工作区的大小应保证所有工件都能 放入其中进行淬火，但每一种零件淬火时只占用淬火槽工作区中的部分区域， 所以在淬火时并没有必要在整个淬火槽工作区内都得到足够强烈的搅拌，只需 要在工件轮廓的周围有足够大的流速就可以满足冷却操作的要求。也就是说， 对于一个具体工件而言，它所要求的流速足够大的区域只是淬火槽工作区中的
一部分区域。例如，表1所示的几种不同形状与尺寸的工件重量基本相同。为 了使直径最大的工件和长度最长的工件都能置于同一淬火槽中冷却，淬火槽工 作区的尺寸为①12mX10m,但是不同零件淬火时分别处于淬火槽内不同的位置， 需要得到足够强烈搅拌的区域即淬火槽横截面上流速M). 2m/s的区域因工件而 异，并且只占到水槽横截面的一小部分(表1)，由于现有技术中的淬火槽无法 调节不同区域的流速，也就是说不可能根据不同零件的形状和尺寸调节"有效 淬火区"的范围，而只能按照整个工作区的流速都达到0.2m/s设计，会造成很大浪费。如下表不同尺寸的220吨锻件在①llm槽中淬火时需要流速足够大的 截面及总流量
工件的尺寸要求有足够大的 流速的截面占水槽截为保证工件附近流速
外径内径高度面的百分达0.2m/s，所需的淬
(m)(迈)(m)比(%)火剂流量(m7h)
109.22. 34外径OIO. 2m，内径010111环形+6.34347
外径09. 2m，内径09m环形762. 77外径07.2m，内径07m环形+外4.32967
径06m，内径05. 8m环形5o(实心)1.4405.2m， 圆形22.315387
4o(实心)2. 2504. 2m，圆形14.610070
3o(实心)4<1>3. 2m,圆形8.45796
2o(实心)902. 2m，圆形42760
①12mX10m淬火槽012m全部截面10081388
经对现有技术的检索发现，樊东黎等在《热处理手册》第3巻(第四版， 北京，机械工业出版社，2008年，P.534及P.547)中记载了一种闭式搅拌淬火 槽的设计方案，其特点是在螺旋浆的推动下使淬火剂从淬火槽的下方进入淬火 槽，在淬火槽工作区中淬火剂从下向上流动，并越过工作区的上方回流到螺旋 浆搅拌区，从而驱使淬火剂循环流动。为了使淬火槽工作区内流速比较均匀， 可以在淬火槽内设置导流板、导流桶、均流板、均流片等均流结构。
又经检索发现，苏兴武、晏汝平、顾敏、陈岩在《热处理》(2008年第3 巻，第3期P50 53)中提出了一种带有导流器桶和匀流装置的淬火槽，在油槽 上部形成了很大范围流速较均匀的"有效淬火区"，这种现有技术的优点在于整 个淬火槽工作区内都成为有效淬火区、搅动都比较强烈、流速比较高而且比较 均匀、尤其是在工件品种不多，而批量很大的生产条件下，可以根据特定工件 的形状、尺寸和装炉方式设计专用的淬火槽，使工件周围的介质的流动比较合 理，有利于保证大批量制造的产品质量的一致性。一 上述技术的缺点在于淬火槽 的结构和尺寸以及导流结构和均流结构都是固定的，淬火槽内不能按不同工件 调整淬火介质的搅动状况，在小批量、多品种生产的条件下，很难使不同形状 和尺寸的工件淬火时都获得合理的搅拌状况。另一个缺点是由于现有技术的设 计思路是使整个淬火槽的工作区(能够放入所在工厂各种不同形状零件的区域) 都成为有效淬火区，必须同时都达到〉0. 2m/s流速的搅动。对于大型淬火槽而言，
4淬火剂的总流量很大。由于现有技术中的淬火槽无法分别调节不同区域的流速， 也就是说不可能根据不同零件的形状和尺寸调节"有效淬火区"的范围，而只 能按照整个工作区的流速都达到〉0. 2m/s的流速进行设计，这就需配置功率很大 的搅拌器，会造成浪费。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术所存在的不足，提出一种具有组合式限流 板的淬火槽，采用了带有流通口的限流板，根据淬火件形状和尺寸更换限流板， 形成截面小于淬火槽工作区截面的流通口。淬火槽工作时淬火剂集中于限流板 的流通口向上流向工件所在的位置，使工件周围达到较大的流速，以适应不同 形状工件淬火的要求，并且可以降低对淬火剂总流量的要求。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括组合式限流板、支架、 淬火槽工作区、淬火剂输入区和进液口，其中组合式限流板平放在支架上， 淬火槽工作区位于淬火剂输入区的上方，进液口和支架分别设置于淬火槽工作 区和淬火剂输入区的底部且支架的高度高于进液口的高度，进液口与螺旋桨搅 拌区或水泵供液管或同时与螺旋桨搅拌区及水泵供液管连接。
所述的组合式限流板结构为a)整体式可更换限流板，或b)若干块同心环 形限流板和一块中央限流板。
所述的中央限流板与同心环形限流板均为可拆卸式活动连接，中央限流板 的直径等于第一块同心环形限流板的内径，第一块同心环形限流板的外径等于 第二块同心环形限流板的内径，第二块同心环形限流板的外径等于第三块同心 环形限流板的内径，余类推，即每一块同心环形限流板的直径等于比它大一号 的同心环形限流板的外径，每一块环形限流板的外径等于比它大一号的同心环 形限流板的内径。
使用时从组合式限流板中卸掉其中若干块同心限流板，将其他同心限流板 平放在支架上构成若干个环形流通口；或者从限流板中卸掉中央限流板就形成 一个圆形的流通口。
所述的中央限流板的外沿以及各块环形限流板的内沿以及外沿上设有向上 凸起的折边，该折边的高度小于等于流口宽度的l/2倍。
当外形有别于轴对称的工件淬火时，可以在圆形流通口上放置辅助限流板， 将工件外形与圆形流通口内园之间相距较大的一部分面积遮蔽，使得流通口形状与淬火工件外形轮廓相适应。
所述的可更换式限流板也可以采用整体式结构，在一块平板上加工出与工 件的外形、尺寸相适应的流通口，不同工件淬火时更换不同的整体式限流板。
本发明工作时，淬火剂不断从进液口进入到淬火槽下方的淬火剂输入区， 通过限流板上的流通口向上流入到淬火槽工作区，并在总流量一定的情况下， 在流通口的截面上形成较大的流速，改变可更换的组合方式，根据工件形状尺 寸及其在淬火槽中的位置有选择地取走某一块或某几块限流板就可以改变流通
口的位置和尺寸，以适应不同形状工件淬火的要求，使工件周围达到较大的流 速。
本发明的优点在于，并不需要使整个淬火槽工作区的流速趋于均匀，改变 流通口的形状和尺寸，就能使一个具体的工件周围达到高的流速，从而可以在 搅拌器或供液泵总流量较小的情况满足淬火冷却的要求，大幅度降低淬火槽的 造价和运行成本，所提出的限流板制造容易，装卸方便，通用性和互换性好， 从而克服了现有淬火槽采用固定式导流结构的或固定式均流结构所存在的缺 点。
图l为本发明结构示意图2为可更换限流板局部示意图3为实施例1中组合式限流板局部示意图4为实施例2中组合式限流板局部示意图5为实施例3中组合式限流板局部示意图6为本发明局部俯视图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明的实施例作详细说明本实施例在以本发明技术方 案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的 保护范围不限于下述的实施例。
如图1所示，本实施例包括组合式限流板l、支架2、淬火槽3和进液口 4，其中组合式限流板1平放在支架2上并将淬火槽3分隔为淬火槽工作区5 和位于淬火槽3下方的淬火剂输入区6，支架2和进液口 4分别设置于淬火槽工 作区5和淬火剂输入区6的底部且支架2的高度高于进液口 4的高度，进液口 4与螺旋桨搅拌区8连接。
如图2所示，所述组合式限流板1包括中央限流板10、第一环形限流板 11、第二环形限流板12、第三环形限流板13、第四环形限流板14、第五环形限 流板15和第六环形限流板16，其中中央限流板10与第一环形限流板11、第 二环形限流板12、第三环形限流板13、第四环形限流板14、第五环形限流板 15和第六环形限流板16均为可拆卸式活动连接。
如图3所示，从限流板中取去一块或几块环形限流板，构成一个或几个环 形流通口。从限流板中取去第/块环形限流板，形成一个内径为^外径为《卜的 环形流通口。
对于一个外径为 < 内径为 < 的环形或圆筒形工件，可将^3 > g卜和《卜< ^ 各块限流板覆盖在支架上，而将中间的各块取走就可以形成内径小于^，外径 大于g卜的环形流通口使工件的内壁面及外壁面附近都得到比较大的流速；
如图4所示，对于内外径相差较大的环形或圆筒形零件也可以在大于^而
小于《卜之间覆盖上的环形限流板，从而在工件内径附近和工件外径附近分别形 成二个环形的流通口，使得圆筒形工件的内壁和外壁附近得到较大的流速。
本实施例中所述的淬火槽3的直径为412m，所述的中央限流板10直径为 ^。=2m，第一环形限流板11至和第六环形限流板16的内外径依次为
=^=4m，《卜=^=8附，0&=9附，《卜=^=10附，《卜=^=10.5附； 当处理一个内径为8. 6腿，外径为10. 2mm的筒形零件时，将/ = 10，11,12,14,16
各块限流板放在支架上，将编号/ = 13和编号/ = 15的二块环形限流板取走，形
成二个环形流通口，其中一个环形流通口的内径为8m，外径为9.0m，另一个环
形流通口的内径为10m，外径为10. 5m，淬火剂的流量大于5409m7h即可以使流
通口截面上的流速达到0. 2m/s。
如图5所示，所述中央限流板的外沿以及各块环形限流板的内沿以及外沿
可以带有向上凸起的折边，折边的高度小于等于流口宽度的1/2倍，有助于更
好地引导淬火剂流向工件的周围。
如图6所示，在本实施例所述的组合式限流板1上设有辅助限流板18，该
辅助限流板18为矩形结构。当处理一矩形截面的工件，在取去外径^f小于工件对角线的限流板，将(f 大于工件截面对角线的第五环形限流板15和第六环形限流板16分别放在支架 上，再将二块辅助限流板18放在二侧构成一个宽度略大于工件宽度的狭长的流 通口；
当处理一个方形截面的工件，可在取走<f小于工件截面对角线长度的限流 板，并在前、后、左、右各放一块辅助限流板18，即可构成一个与工件外形相 适应的方形流通口。辅助限流板有很好的互换性、通用性和灵活性。
当处理直径为4)3. 5m的实心轴类零件时，只将中央限流板10和的第一环形 限流板11取走，将第二环形限流板12、第三环形限流板13、第四环形限流板 14、第五环形限流板15和第六环形限流板16依次安放在支架上形成一个直径 为4m的流通口，淬火剂的总流量大于9043 m7h即可以使流通口截面上的流速 达到>0. 2m/s。
实施例2:本实施例包括组合式限流板l、支架2、淬火槽3和进液口4， 其中组合式限流板1平放在支架2上并将淬火槽3分隔为淬火槽工作区5和 位于淬火槽3下方的淬火剂输入区6，支架2和进液口 4分别设置于淬火槽工作 区5和淬火剂输入区6的底部且支架2的高度高于进液口 4的髙度，进液口 4 与螺旋桨搅拌区8连接。
如图2所示，所述组合式限流板包括中央限流板IO、第一环形限流板ll、 第二环形限流板12、第三环形限流板13、第四环形限流板14、第五环形限流板 15和第六环形限流板16，其中中央限流板10与第一环形限流板11、第二环 形限流板12、第三环形限流板13、第四环形限流板14、第五环形限流板15和 第六环形限流板16均为可拆卸式活动连接。
在一个直径为^=6附的淬火槽内，配置一组限流板，其中中央限流板IO
的直径^。=2附，第二环形限流板12、第三环形限流板13、第四环形限流板14、 第五环形限流板15和第六环形限流板16的尺寸依次为& = 2附，^卜=^ = 3m ,
《卜=^=4附，《卜=^=5附，《卜=6附；
当处理一根直径为1.8m的长轴淬火时，将中央限流板IO取走，将第二环形 限流板12、第三环形限流板13、第四环形限流板"、 第五环形限流板15和第
8六环形限流板16各块限流板放在支架2下，形成一个内径为2m的流通口，淬 火剂的流量大于2262mVh，即可以使流通口截面上的流速达到〉0. 2m/s。
当处理一个4X4m'方形截面的工件，将中央限流板10、第一环形限流板ll 和第二环形限流板12取走，将第三环形限流板13、第四环形限流板14、第五 环形限流板15和第六环形限流板16放在支架2上，并在四周对称地放上四块 辅助限流板18，每块辅助限流板18的边缘距工件截面边界0. lm，形成一个4. 2 X4.2m'方形流通口，淬火剂总流量大于12700mVh,即可以使流通口截面上的 流速达到M). 2m/s。
当处理一个直径为的淬火槽内，配置一组限流板的各块限流板的直径， 返。=1.5附，0， = 1.5附，^卜=2附，A， = 2附，《卜=2.5附，A， = 2.5附，《卜=， &=3m，《4卜=5附，^=5w，《/=5.5w， <^=5.5m，《/= 。所有限流板
的外沿和内沿的边缘上均设有凸向上方的折边，折边垂直于限流板的平面，高 度为0. 05m。
当处理一个内径为3m,外径为5m的筒形零件时，将第三环形限流板13和 第五环形限流板15取走，将中央限流板10、第一环形限流板11、第二环形限 流板12、第四环形限流板14和第六环形限流板16放置在支架2上，形成二个 宽度为0.25m的环形的流通口，当淬火剂总流量大于4524mVh时，在流通口截 面上的流速可大于0. 2m/s。
实施例3:本实施例包括组合式限流板l、支架2、淬火槽3和进液口4， 其中组合式限流板1平放在支架2上并将淬火槽3分隔为淬火槽工作区5和 位于淬火槽3下方的淬火剂输入区6，支架2和进液口 4分别设置于淬火槽工作 区5和淬火剂输入区6的底部且支架2的高度髙于进液口 4的高度，进液口 4 与螺旋桨搅拌区8连接。
如图2所示，所述组合式限流板包括中央限流板10、第一环形限流板11、 第二环形限流板12、第三环形限流板13、第四环形限流板14、第五环形限流板 15和第六环形限流板16，其中中央限流板10与第一环形限流板11、第二环 形限流板12、第三环形限流板13、第四环形限流板14、第五环形限流板15和 第六环形限流板16均为可拆卸式活动连接。
9在直径为^8w的淬火槽处理一个4. 2X4. 2 ltf方形截面的工件时，放上一块
外径为08w，中心开有一个4.5X4.5mm的方形流通口的平板，作为整体式可更
换限流板，当淬火剂总流量大于14580mVh时，在流通口截面上的流速可达 0.2m/s。
权利要求
1、一种具有组合式限流板的淬火槽，包括组合式限流板、支架、淬火槽工作区、淬火剂输入区和进液口，其特征在于，其中组合式限流板平放在支架上，淬火槽工作区位于淬火剂输入区的上方，进液口和支架分别设置于淬火槽工作区和淬火剂输入区的底部且支架的高度高于进液口的高度，进液口与螺旋桨搅拌区或水泵供液管或同时与螺旋桨搅拌区及水泵供液管连接。
2、 根据权利要求1所述的具有组合式限流板的淬火槽，其特征是，所述的 组合式限流板为a)整体式可更换限流板，或b)若干块同心环形限流板和一块 中央限流板，中央限流板与同心环形限流板均为可拆卸式活动连接。
3、 根据权利要求2所述的具有组合式限流板的淬火槽，其特征是，所述的 中央限流板的直径等于第一块同心环形限流板的内径，第一块同心环形限流板 的外径等于第二块同心环形限流板的内径，第二块同心环形限流板的外径等于 第三块同心环形限流板的内径，余类推，即每一块同心环形限流板的直径等于 比它大一号的同心环形限流板的外径，每一块环形限流板的外径等于比它大一 号的同心环形限流板的内径。
4、 根据权利要求2所述的具有组合式限流板的淬火槽，其特征是，所述的 中央限流板的外沿以及各块环形限流板的内沿以及外沿上设有向上凸起的折 边。
5、 根据权利要求4所述的具有组合式限流板的淬火槽，其特征是，所述的 折边的高度小于等于流口宽度的1/2倍。
全文摘要
一种金属材料热处理技术领域的具有组合式限流板的淬火槽，包括组合式限流板、支架、淬火槽工作区、淬火剂输入区和进液口，其中组合式限流板平放在支架上，淬火槽工作区位于淬火剂输入区的上方，进液口和支架分别设置于淬火槽工作区和淬火剂输入区的底部且支架的高度高于进液口的高度，进液口与螺旋桨搅拌区或水泵供液管或同时与螺旋桨搅拌区及水泵供液管连接。本发明具有造价和运行成本低，安装方便，灵活性、通用性好等优点。特别是用于大锻件淬火处理，其优点更为显著。
文档编号C21D1/63GK101580891SQ20091005375
公开日2009年11月18日 申请日期2009年6月25日 优先权日2009年6月25日
发明者单雪雄, 潘健生 申请人:上海交通大学