一种管件淬火设备的制作方法

本发明涉及管件热处理工艺技术领域，特别是一种管件淬火设备。

背景技术：

淬火是将钢加热到临界温度Ac3(亚共析钢)或Ac1(过共析钢)以上温度，保温一段时间，使之全部或部分奥氏体化，然后以大于临界冷却速度的冷速快冷到马氏体转变开始温度Ms以下(或Ms附近等温)进行马氏体(或贝氏体)转变的热处理工艺，包括加热、保温、冷却3个阶段；淬火工艺在现代机械制造工业得到广泛的应用，机械中重要零件，尤其在汽车、飞机、火箭中应用的钢件几乎都经过淬火处理，而在军事上，枪管，炮管等管件更是离不开淬火。

淬火中要使钢中高温相——奥氏体在冷却过程中转变成低温亚稳相——马氏体，冷却速度必须大于钢的临界冷却速度，工件在冷却过程中，表面与心部的冷却速度有一定差异，如果这种差异足够大，则可能造成大于临界冷却速度部分转变成马氏体，而小于临界冷却速度的心部不能转变成马氏体的情况，为保证整个截面上都转变为马氏体需要选用冷却能力足够强的淬火介质，以保证工件心部有足够高的冷却速度，达到提高管件淬透性，提高淬火硬度及使产品硬度均匀的目的。

目前，公开号为CN202139274U中国专利申请中，公开了一种连续加压喷油淬火装置；它由上料装置、辊底式连续加热炉、取片机械手、喷油淬火压床、出料机械手、出料转移网带、油槽等构成；加热炉用于对片体进行加热保温使其满足淬火要求；取片机械手将达到淬火要求的锯片基体送入喷油淬火压床中进行压制并喷油淬火，淬火介质送至淬火压床再循环流回油槽。该专利中的淬火装置虽然操作简单，能够对工件进行连续的压制喷油淬火，但是，由于其喷油淬火是在盛油槽内进行的并且采用的是流水线式的淬火方式，对工件的淬火速度有限，会导致工件硬度小且硬度不均匀，不能有效提高其淬透性。

公开号为CN103572035A的中国专利申请中，公开了一种环状工件的淬火方法以及该方法所使用的淬火装置；所述环状工件的淬火方法包括以下工序：在将内模具设置于以淬火温度加热后的工件内周侧的状态下来冷却工件的工序；在工件温度达到500℃以下并且在降低到马氏体相变开始温度之前，若工件的内周面与内模具接触而开始被束缚，则一边持续进行束缚一边在宽度方向上以低压按压工件并将工件插入到外模具内的工序；以及若工件温度达到马氏体相变开始温度以下后，则通过在宽度方向上以高压按压工件，由此在宽度方向上束缚工件，并且利用外模具来束缚因马氏体相变而体积膨胀的工件的外周面的工序。

该专利中虽然提到了对环状工件的淬火，但是该专利的主要目的在于：在环状工件的外周面因马氏体相变而膨胀之前，将其插入到外模具内，抑制工件的外周面与外模具接触而产生划痕，减少工件的研磨的加工余量，从而能够降低研磨工序周期，其核心并不在于如何对环状或管状工件进行快速冷却，而且，由于其需要在环状工件内部安插内模具，反而会降低冷却速度，导致工件硬度小且硬度不均匀，不能有效提高其淬透性。

公开号为CN104232871A的中国专利申请中，公开了一种火车轮整体淬火新工艺：(1)首先将工件装入下真空隔热模腔与下定位模腔内，上压模与上真空隔热模腔下降与下真空隔热模腔夹紧工件并加压；(2)上述夹紧工件的整体淬火装置快速下降并浸入淬火冷却介质内，整体上下串动、水平移动，淬火冷却介质喷流搅拌；(3)冷却结束后，整体上升，上压模与上真空隔热模腔提升，工件卸出。

但是该专利中冷却方式是夹紧工件的整体淬火装置快速下降并浸入淬火冷却介质内，整体上下串动、水平移动，淬火冷却介质喷流搅拌，虽然比常规方式快速，但淬火冷却介质整体流动性差会致使淬透性，硬度不均匀等问题。

技术实现要素：

本发明的目的是为了克服上述现有技术中存在的问题，提供一种加压快速冷却管件淬火设备。

本发明是采用如下技术方案实现其发明目的的：

一种管件淬火设备，其特征在于，所述管件淬火设备包括：冷却液供给装置和管件冷却装置，

所述冷却液供给装置用于将冷却液输送至管件冷却装置；

所述管件冷却装置包括冷却液喷射装置和淬火腔，所述冷却液喷射装置设置于所述淬火腔内，所述冷却液喷射装置至少包括第一冷却液喷射口和第二冷却液喷射口，淬火管件设置于所述淬火腔内，所述第一冷却液喷射口和所述第二冷却液喷射口分别对向所述淬火管件的不同部位。

优选地，所述管件淬火设备还包括冷却液回收装置，所述冷却液回收装置与所述淬火腔相连，对淬火中使用过的冷却液进行回收。

优选地，所述冷却液回收装置包括回收液冷却装置、回收液泵，所述回收液泵用以驱动所述冷却液以使所述冷却液流经所述回收液冷却装置输送回所述冷却液存储装置，所述回收液冷却装置用以对所回收的冷却液进行冷却。

优选地，所述冷却液供给装置包括：冷却液增压装置和冷却液存储装置，

所述冷却液增压装置和所述冷却液喷射装置分别与所述冷却液存储装置相连，所述冷却液增压装置用以驱动所述冷却液存储装置中的冷却液进入所述冷却液喷射装置。

优选地，所述冷却液供给装置还包括恒温控制器，所述恒温控制器安装在所述冷却液存储装置上，用以对来自所述冷却液冷却装置的冷却液进行温度控制。

优选地，所述冷却液喷射装置接收所述冷却液存储装置的冷却液，分别经所述第一冷却液喷射口和所述第二冷却液喷射口喷射至所述待淬火管件，所述第一冷却液喷射口位于所述待淬火管件的侧部，与所述待淬火管件平行喷射，所述第二冷却液喷射口对向所述待淬火管件端面，沿所述待淬火管件的轴向喷射。

优选地，所述淬火腔包括腔体、冷却液输入口、冷却液输出口、淬火架，所述冷却液喷射装置安装在所述冷却液输入口处，所述冷却液输出口与所述回收液冷却装置相连，所述待淬火管件设置于所述淬火架上，下部悬空。

优选地，所述冷却液增压装置和所述冷却液存储装置上分别设有第一和第二压力测量装置。

优选地，所述回收液冷却装置包括：电机、回收液冷却装置机架、回收液冷却循环管、回收液冷却装置风扇、回收液进口、回收液出口，

所述电机安装在所述回收液冷却装置机架顶部；所述回收液冷却循环管呈螺旋状，其与回收液冷却装置风扇设于回收液冷却装置机架内部；回收液进口连接安装在回收液冷却循环管左侧下部，回收液出口连接安装在回收液冷却循环管右侧上部，

优选地，所述管道上设有冷却液压缩开关阀、回收冷却液出口开关阀、回收冷却液进口开关阀及冷却液喷头开关阀；压缩机压力表设于冷却液增压装置1前部；冷却液罐压力表设于冷却液罐顶部。

优选地，所述第一或第二冷却液喷射口包括：冷却液压力调节接头和冷却液喷射头，

所述冷却液压力调节接头上设有出液孔和液量控制椎体；

所述冷却液喷射头上设有冷却液喷射头液体流量控制锥面与冷却液喷射出口，所述冷却液喷射头液体流量控制锥面与所述液量控制椎体配合以控制液体流量；所述冷却液喷射出口的宽度从左侧至右侧由宽变窄。

有益效果

本发明的管件淬火设备及其淬火方法通过加快淬火冷却介质整体流动性，能大幅提高管件淬透性，淬火后管件内外硬度十分均匀，硬度高低的误差范围可控制在1到2度范围内，淬火后金相组织呈细小1-2级马氏体组织。本发明通过对淬火冷却介质加压实现了对管件内外部分区同步快速冷却的目的。

本发明的管件淬火设备及其淬火方法将在现代机械制造工业得到广泛的应用，机械中重要零件，尤其在汽车、飞机、火箭中应用的钢件几乎都经过淬火处理，而在军事上，枪管，炮管等管件更是离不开淬火。

本发明中所采用的冷却液喷头中冷却液压力调节接头与冷却液喷射头可以分别调节压力大小，并且可以根据管径的大小更换接头，维修也更便捷。

本发明采用了一种特制的冷却液喷头，该冷却液喷头在冷却液喷射出口位置处的宽度从左侧至右侧由宽变窄，采用这种构造，能够消除或尽量减少管件内壁上在于液体刚刚接触时产生的气泡，有利于冷却液与管件内壁的接触，使淬透性更高。

附图说明

附图1是本发明实施例中的淬火设备的整体结构示意图。

附图2是本发明实施例的淬火设备中标记10的结构示意图。

附图3是本发明实施例的淬火设备中标记7的正面结构示意图。

附图4是本发明实施例的淬火设备中标记10-1、10-2的正面结构示意图。

附图5是本发明实施例的淬火设备中标记10-1-1的结构示意图。

附图6是本发明实施例的淬火设备中标记10-1-2的结构示意图。

附图标记说明见说明书最后一页表格。

具体实施方式

下面结合附图对发明内容作进一步说明：

实施例1：

本实施例中的管件淬火设备包括三个主要的构成部分：冷却液供给装置、冷却液回收装置以及管件冷却系统。

如图1所示，冷却液供给装置包括：冷却液增压装置1、冷却液罐3和恒温控制器5。冷却液回收装置包括：回收液冷却装置7和回收液泵9。管件冷却系统包括冷却液喷射装置和淬火腔10-5。

如图2所示，冷却液喷射装置包括管件外部冷却液喷头10-1与管件内部冷却液喷头10-2；管件内部冷却液喷头10-2与管件外部冷却液喷头10-1安装在淬火腔10-5的一个侧壁(图中为左侧壁)上。

冷却液罐3通过管道12连接在冷却液增压装置1右侧，二者之间设置冷却液压缩开关阀2。恒温控制器5安装在冷却液罐3上部，回收液冷却装置7通过管道12连接在冷却液罐3上部，回收液泵9通过管道12连接在回收液冷却装置7右侧，管件冷却系统10通过管道12连接在冷却液罐3右侧、回收液泵9下部；所述的冷却液增压装置1上设有压缩机压力表13，所述冷却液罐3上设有冷却液罐压力表4。回收液冷却装置7与所述冷却液罐3之间的管道上设置回收冷却液出口开关阀6；回收液冷却装置7与回收液泵9之间的管道上设置回收冷却液进口开关阀8；冷却液罐3与管件冷却系统10的冷却液喷射头之间的管道上设置冷却液喷头开关阀11。压缩机压力表13设于冷却液增压装置1前部；冷却液罐压力表4设于冷却液罐3顶部。

如图3所示，本实施例中，回收液冷却装置7包括：电机7-1、回收液冷却装置机架7-2、回收液冷却循环管7-3、回收液冷却装置风扇7-4、回收液进口7-5和回收液出口7-6。回收液冷却装置7的作用是实现冷却液在回收进入冷却液罐3前温度达到设定温度。电机7-1安装在回收液冷却装置机架7-2顶部；回收液冷却循环管7-3与回收液冷却装置风扇7-4设于回收液冷却装置机架7-2内部；回收液进口7-5连接安装在回收液冷却循环管7-3左侧下部，回收液出口7-6连接安装在回收液冷却循环管7-3右侧上部。

如图4所示，管件内部冷却液喷头10-2与管件外部冷却液喷头10-1均包括冷却液压力调节接头10-1-1与冷却液喷射头10-1-2。冷却液压力调节接头10-1-1的结构如图5所示，冷却液喷射头10-1-2的结构如图6中所示。

如图5所示，冷却液压力调节接头10-1-1上设有进液管连接螺纹10-1-1-1、喷射头连接螺纹10-1-1-2、出液孔10-1-1-3与液量控制椎体10-1-1-4。冷却液压力调节接头10-1-1左侧具有一个内孔，进液管连接螺纹10-1-1-1设于冷却液压力调节接头10-1-1左侧内孔中，喷射头连接螺纹10-1-1-2设于冷却液压力调节接头10-1-1右侧外表面，出液孔10-1-1-3与液量控制椎体10-1-1-4均设于冷却液压力调节接头10-1-1右侧。

如图6所示，冷却液喷射头10-1-2上设有冷却液喷射头进液连接螺纹10-1-2-1、冷却液喷射头液体流量控制锥面10-1-2-2与冷却液喷射出口10-1-2-3。冷却液喷射头进液连接螺纹10-1-2-1设于冷却液喷射头10-1-2左侧内孔中。冷却液喷射头液体流量控制锥面10-1-2-2设于冷却液喷射头10-1-2左侧内部，冷却液喷射出口10-1-2-3设于冷却液喷射头10-1-2右侧；其中喷射头连接螺纹10-1-1-2与冷却液喷射头进液连接螺纹10-1-2-1通过螺纹连接安装；冷却液喷射出口10-1-2-3的宽度(指的是喷射通道的宽度)从左侧至右侧由宽变窄。

所述管件内部冷却液喷头10-2与管件外部冷却液喷头10-1由冷却液压力调节接头10-1-1与冷却液喷射头10-1-2组成，并在冷却液压力调节接头10-1-1上设有进液管连接螺纹10-1-1-1、喷射头连接螺纹10-1-1-2、出液孔10-1-1-3与液量控制椎体10-1-1-4；进液管连接螺纹10-1-1-1设于冷却液压力调节接头10-1-1左侧内孔中，喷射头连接螺纹10-1-1-2设于冷却液压力调节接头10-1-1右侧外表面，出液孔10-1-1-3与液量控制椎体10-1-1-4均设于冷却液压力调节接头10-1-1右侧；在冷却液喷射头10-1-2上设有冷却液喷射头进液连接螺纹10-1-2-1、冷却液喷射头液体流量控制锥面10-1-2-2与冷却液喷射出口10-1-2-3，冷却液喷射头进液连接螺纹10-1-2-1设于冷却液喷射头10-1-2左侧内孔中，冷却液喷射头液体流量控制锥面10-1-2-2设于冷却液喷射头10-1-2左侧内部，冷却液喷射出口10-1-2-3设于冷却液喷射头10-1-2右侧；其中喷射头连接螺纹10-1-1-2与冷却液喷射头进液连接螺纹10-1-2-1通过螺纹连接安装；冷却液喷射出口10-1-2-3的宽度从左侧至右侧由宽变窄。

本发明为了实现对冷却液加压，便于冷却液快速注入管件冷却系统10的功能，设置了冷却液增压装置1，并在其上设置了压缩机压力表13，所述压缩机压力表13便于观察冷却液增压装置1压力变化情况。

本发明为了实时监控冷却液罐3内压力变化情况及使冷却液罐3内温度恒定在设定温度的目的，设置了冷却液罐压力表4及恒温控制器5；冷却液罐压力表4及恒温控制器5均设于冷却液罐3顶部。当然，本领域技术人员可以根据设计需要调整二者的位置。

本发明为了实现冷却液在回收进入冷却液罐3前温度达到设定温度的功能，设有回收液冷却装置7，其通过电机7-1驱动回收液冷却装置风扇7-4转动，实现对回收液冷却循环管7-3内流动的冷却液的冷却。

本发明为了保证管件在淬火过程中管件内外部淬透性一致、硬度均匀的功能，设有管件内部冷却液喷头10-2与管件外部冷却液喷头10-1。本发明为了保证管件在淬火过程中管件的稳定性，设有管件夹具10-4；管件夹具10-4设于冷却池10-5内部下侧。

本发明所述的冷却液增压装置1是指：。

本发明所述的冷却液压缩开关阀2是指：控制冷却液增压装置1与冷却液罐3间管道12的开闭的开关阀；其设计位置如附图1中标记2所示。

本发明所述的冷却液罐3是指：盛放冷却液的罐体或其他存储装置；其设计位置如附图1中标记3所示。

本发明所述的冷却液罐压力表4是指：测量部件位于冷却液罐内部、显示部件位于冷却液罐外部、便于观察冷却液罐3内压力的压力表；其设计位置如附图1中标记4所示。

本发明所述的恒温控制器5是指：控制冷却液罐3内温度始终处于设定温度内的控制器；其设计位置如附图1中标记5所示。

本发明所述的回收冷却液出口开关阀6是指：控制冷却液罐3与回收液冷却装置7间管道12开闭的开关阀；其设计位置如附图1中标记6所示。

本发明所述的电机7-1是指：回收液冷却装置7的组成部件；其作用是给回收液冷却装置风扇7-4提供动力；其设计位置如附图3中标记7-1所示。

本发明所述的回收液冷却装置机架7-2是指：回收液冷却装置7的组成部件；其作用是便于各部件的安装；其设计位置如附图3中标记7-2所示。

本发明所述的回收液冷却循环管7-3是指：回收液冷却装置7的组成部件；其作用是便于回收液尽快降温达到设定温度；其设计位置如附图3中标记7-3所示。

本发明所述的回收液冷却装置风扇7-4是指：回收液冷却装置7的组成部件；其作用是便于回收液尽快降温达到设定温度；其设计位置如附图3中标记7-4所示。

本发明所述的回收液进口7-5是指：回收液冷却装置7的组成部件；其作用是便于回收液进入回收液冷却循环管7-3；其设计位置如附图3中标记7-5所示。

本发明所述的回收液出口7-6是指：回收液冷却装置7的组成部件；其作用是便于回收液从回收液冷却循环管7-3出来进入冷却液罐3；其设计位置如附图3中标记7-6所示。

本发明所述的回收冷却液进口开关阀8是指：控制回收液冷却装置7与回收液泵9间管道12的开闭的开关阀；其设计位置如附图1中标记8所示。

本发明所述的回收液泵9是指：用于驱动回收液流动的泵；其设计位置如附图1中标记9所示。

本发明所述的管件冷却系统10是指：用于对管件进行冷却淬火的冷却系统；其由管件外部冷却液喷头10-1、管件内部冷却液喷头10-2、管件10-3、管件夹具10-4、冷却池10-5、冷却液回收管10-6组成；其结构如附图2所示，其设计位置如附图1中标记10所示。

本发明所述的管件外部冷却液喷头10-1是指：管件冷却系统10的组成部件；由冷却液压力调节接头10-1-1与冷却液喷射头10-1-2组成；其作用是使管件外部快速冷却；其结构如附图4所示，其设计位置如附图2中标记10-1所示。

本发明所述的管件内部冷却液喷头10-2是指：管件冷却系统10的组成部件；由冷却液压力调节接头10-1-1与冷却液喷射头10-1-2组成；其作用是使管件外部快速冷却；其结构如附图4所示，其设计位置如附图2中标记10-2所示。

本发明所述的冷却液压力调节接头10-1-1是指：管件外部冷却液喷头10-1与管件内部冷却液喷头10-2的组成部件；其上设有进液管连接螺纹10-1-1-1、喷射头连接螺纹10-1-1-2、出液孔10-1-1-3与液量控制椎体10-1-1-4；其作用是便于其他部件的安装与压力调节；其结构如附图5所示，其设计位置如附图4中标记10-1-1所示。

本发明所述的进液管连接螺纹10-1-1-1是指：设于冷却液压力调节接头10-1-1左侧的螺纹；其作用是便于与管道12的连接；其设计位置如附图5中标记10-1-1-1所示。

本发明所述的喷射头连接螺纹10-1-1-2是指：设于冷却液压力调节接头10-1-1右侧的螺纹；其作用是便于与冷却液喷射头10-1-2的连接；其设计位置如附图5中标记10-1-1-2所示。

本发明所述的出液孔10-1-1-3是指：设于冷却液压力调节接头10-1-1右侧的孔；其作用是允许冷却液从喷射头喷出；其设计位置如附图5中标记10-1-1-3所示。

本发明所述的液量控制椎体10-1-1-4是指：设于冷却液压力调节接头10-1-1右侧的椎体；其作用是便于调节冷却液压力；其设计位置如附图5中标记10-1-1-4所示。

本发明所述的冷却液喷射头10-1-2是指：管件外部冷却液喷头10-1与管件内部冷却液喷头10-2的组成部件；其上设有冷却液喷射头进液连接螺纹10-1-2-1、冷却液喷射头液体流量控制锥面10-1-2-2与冷却液喷射出口10-1-2-3；其作用是快速喷射冷却液与压力调节；其结构如附图6所示，其设计位置如附图4中标记10-1-2所示。

本发明所述的冷却液喷射头进液连接螺纹10-1-2-1是指：设于冷却液喷射头10-1-2左侧的螺纹；其作用是便于与冷却液压力调节接头10-1-1的连接；其设计位置如附图6中标记10-1-2-1所示。

本发明所述的冷却液喷射头液体流量控制锥面10-1-2-2是指：设于冷却液喷射头10-1-2左侧内部的锥面；其作用是便于调节冷却液压力；其设计位置如附图6中标记10-1-2-2所示。

本发明所述的冷却液喷射出口10-1-2-3是指：设于冷却液喷射头10-1-2右侧内部的冷却液出液口；其作用是快速喷射冷却液；其设计位置如附图6中标记10-1-2-3所示。

本发明所述的管件10-3是指：加热到指定温度的管件；其在淬火时的放置位置如附图2中标记10-3所示。

本发明所述的管件夹具10-4是指：管件冷却系统10的组成部件；其作用是夹住管件10-3；其设计位置如附图2中标记10-4所示。

本发明所述的淬火腔10-5是指：管件冷却系统10的组成部件；管件在其中进行快速冷却；其设计位置如附图2中标记10-5所示。

本发明所述的冷却液回收管10-6是指：管件冷却系统10的组成部件；其作用是便于冷却液的回收；其设计位置如附图2中标记10-6所示。

本发明所述的冷却液喷头开关阀11是指：控制冷却液罐3与管件冷却系统10间管道12的开闭的开关阀；其设计位置如附图1中标记11所示。

本发明所述的管道12是指：用于连接各个液体流通腔体的连接管；其设计位置如附图1中标记12所示。

本发明所述的压缩机压力表13是指：便于观察冷却液增压装置1内压力变化情况的压力表；其设计位置如附图1中标记13所示。

实施例2：

本发明的管件淬火设备在使用时先将管件装夹在管件夹具10-4上，后经过冷却液增压装置1对冷却液罐3加压，当达到设定压力(1-2个大气压)时，打开冷却液喷头开关阀11，冷却液经过管件内部冷却液喷头10-2与管件外部冷却液喷头10-1分别对管件内、外部同时喷射冷却液进行快速冷却，待淬火工序完成后，通过回收液泵9对冷却液进行回收，冷却液经过回收液冷却装置7后达到设定温度(30℃左右)才能回收进入冷却液罐3，最后通过恒温控制器5控制冷却液罐3内冷却液稳定保持在设定稳定(30℃左右)。

本领域技术人员应该理解，在本发明上述公开内容的基础上，本领域技术人员能够对上述的管件淬火设备以及相应的方法进行部件的修改或增加，而不脱离本发明的保护范围。

同样清楚的是，虽然本发明己参照一些具体的例子进行描述，基于上述描述内容，本领域的技术人员必定能够获得许多用于管件淬火的其它等效形式的设备和方法，这些管件淬火设备和相应的方法具有如权利要求所述的特征，因此都包含在由此限定的保护范围内。

虽然上面结合本发明的优选实施例对本发明的原理进行了详细的描述，本领域技术人员应该理解，上述实施例仅仅是对本发明的示意性实现方式的解释，并非对本发明包含范围的限定。实施例中的细节并不构成对本发明范围的限制，在不背离本发明的精神和范围的情况下，任何基于本发明技术方案的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均落在本发明保护范围之内。