一种等静压气淬设备的制作方法

本发明属于加热炉领域，具体涉及一种等静压气淬设备。

背景技术：

在冶金领域，加热炉是一种必不可少的加热设备，材料经过加热炉高温处理，比如粉末冶金中工件经过的高温烧结之后，需要进行淬火，淬火决定了热处理工件的最终显微组织和性能。要获得理想的显微组织，淬火冷却速度必须足够的高，而且整个工件截面上冷速必须尽量均匀。常用的热处理手段是采用油或水溶性淬火液进行淬火，但是液体介质的冷却速度在淬火过程中是不能调整的，尤其当变形敏感的工件淬火时，用油或水溶性介质淬火不容易实现淬冷速率的控制。

气淬法是一种新型的热处理方法，气体作为淬火介质，在通常条件下其热传导系数比油和水基介质都小，但是它能够根据工件形状和材料的特殊要求调整淬火过程，能够降低清洗费用、提高气淬过程重现性，以及减少后续加工的磨削和减少淬硬层深度等优越性来得到补偿。

利用加热炉直接实现气淬工艺是加热炉领域的难题，该过程必须在惰性气体的保护下进行。现有的加热炉只能做到加热和快冷，无法实现气淬的效果。现有的快冷加热炉的通常做法是，加热炉在高温状态下，向炉内通入惰性气体通常为氩气，利用风机带动惰性气体在炉内循环流动，将保温箱内的热量带出，携带热量的气体与加热炉的炉壁进行换热，热量最终通过炉壁的循环冷却水带走。

现有的加热炉只能够依赖惰性气体与炉壁之间的热量交换，换热效率低，换热速度太慢，无法实现气淬。更重要的是，惰性气体的气流方向单一，气流只能从保温箱的后端流向前端，被加工的零件表面受热不均匀，往往造成后端冷却过快而前端冷却速度太慢，冷却速度不均匀容易造成零件内部的晶相组织不均匀，零件内部出现应力集中的现象，影响零件的质量。

技术实现要素：

本发明的目的在于：提供一种能够自由调节风向和风量、冷却均匀且冷却速度快的等静压气淬设备。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种等静压气淬设备，包括炉体、风机、保温箱、和加热装置，其中，风机和所述保温箱设置在所述炉体内部，所述风机设置在所述保温箱外，且安装在所述保温箱的前端，所述加热装置设置在所述保温箱内，所述保温箱包括箱体、风口和与所述风口相对应的风门，所述风门用于开启或关闭所述风口，所述箱体和所述风门均为隔热保温材料，所述箱体为立方体，所述的风口为设置在箱体前端的前风口和设置在箱体后端的后风口，所述风机和所述前风口之间设有换热器，在所述换热器的朝向所述前风口的一端设有四个进风口，分别为顶进风口、底进风口、左进风口和右进风口，每一个进风口处设有用于开启或关闭所述进风口的风道门。

进一步地，在本发明一种优选的实施方式中，箱体的顶面和底面分别设有顶风口和底风口，和/或，所述箱体的左面和右面分别设有左风口和右风口，所述风门对应设置在所述风口处。

进一步地，上述方案中的换热器为板翅式换热器。

进一步地，在本发明一种优选的实施方式中，在箱体上还设置了风门开合装置，所述风门开合装置与所述风门连接，用于将所述风门压紧在所述风口上或将所述风门从所述风口处提起。其中，风门开合装置为油缸或者气缸，所述油缸或气缸的一端与所述风门固定连接，所述油缸或者气缸的另一端固定在所述等静压气淬设备的炉体上。

进一步地，上述方案中的风道门包括挡风板和驱动装置，所述挡风板的一边铰接在所述进风口处，其铰接点设置在靠近所述风机的一侧，所述挡风板的迎风面朝向所述进风口，挡风板的背风面与所述驱动装置铰接。

为了提高风门在开启和关闭过程中的运动精度，提高风门在关闭时的气密性，进一步地，在所述箱体上的所述风口处设有不少于两根的导向柱，所述导向柱垂直与所述箱体表面，所述风门的边缘处设有于所述导向柱相对应的导向孔，所述导向柱套入所述导向孔中。

为了进一步提高风门与保温箱箱体之间的气密性，提高保温性能，在所述风门朝向所述风口的一面，设有一高于所述风门边缘的凸台，所述凸台可对应放入所述风口中，所述凸台的边缘与所述风口内壁紧密贴合。

为了在气淬的过程中使进入保温箱内的惰性气体更加均匀，进一步地，在本发明一种优选的实施方式中，上述方案中的保温箱还包括导风石墨板，所述导风石墨板设置在所述风口处，固定在所述箱体的内壁，导风石墨板上设有用于引导风向的导风孔。

具体地，上述导风孔分布在导风石墨板的表面，所述导风孔使进入所述箱体内的气体沿所述导风石墨板的周向相互远离。

本发明提供的等静压气淬设备，在炉体内设置有高效率的换热器，换热器设置在保温箱箱体的前端，保温箱的前后两端分别设置有风口以及用于开启或关闭风口的风门，在换热器朝向保温箱前风口的一端设置有顶进风口、底进风口、左进风口和右进风口，并且在每一个进风口处设置用于开启或者关闭进风口的风道门，通过调节风道门的开合，即可实现换热器各个进风口风量和风向的调节。一方面，通过高效率的换热器，克服了现有的加热炉只能依赖惰性气体和炉壁之间的热量交换，换热效率低、降温速度慢，无法实现气淬的问题。另一方面，本发明能够调节惰性气体的流向和流量，可根据需要调节被加工的零件表面通过的冷却气体的流量，克服了被加工零件表面受热不均、影响零件质量的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是为了更好地理解本发明，而不应该理解为对本发明的限制。对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的等静压气淬设备一种优选实施方式的结构示意图；

图2是图1中A-A处的截面图；

图3是图1所示等静压气淬设备的保温箱结构示意图；

图4是图3中B处的局部放大图；

图5是本发明提供的等静压气淬设备一种优选实施方式的导风石墨板结构示意图；

图6是图5所示导风石墨板的气体流向示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。

需要特别指出的是，本发明中所称的前面、后面、左面、右面等关于方向的表述，是为了描述的方便而设定的，图1和图3中，箭头所指的方向为前，这样的表述并不构成对本发明的不必要限定。

实施例一

请参考图1至图6，本实施例提供了一种等静压气淬设备，包括炉体1、风机7、保温箱、和加热装置12，其中，风机7和保温箱设置在炉体1内部，风机7设置在保温箱外，且安装在保温箱的前端，加热装置12设置在保温箱内，保温箱包括箱体2、风口6和与风口6相对应的风门4，风门4用于开启或关闭风口6，箱体2和风门4均为隔热保温材料，箱体2为立方体。

请参考图1、图2和图3，本实施例中，上述的风口6具体为设置在箱体2前端的前风口61和设置在箱体2后端的后风口62，风机7和前风口61之间设有换热器8，在换热器8的朝向前风口61的一端设有四个进风口，分别为顶进风口91、底进风口92、左进风口93和右进风口，每一个进风口处设有用于开启或关闭进风口的风道门。

本实施例提供的等静压气淬设备，在炉体1内设置了高效率的换热器8，换热器8朝向保温箱前风口61的一端设置有顶进风口91、底进风口92、左进风口93和右进风口，右进风口位于左进风口93对面，图中未展现出来。在每一个进风口处设置用于开启或者关闭进风口的风道门，通过调节风道门的开合，即可实现换热器8各个进风口风量和风向的调节，比如：

只开启顶进风口91，保温箱内惰性气体的流向为从箱体2后风口62进入，从箱体2前风口61处，然后向上进入顶进风口91，这样可以使得保温箱内的惰性气体向上方运动，被加工零件的上部冷却速度加快。同理，在仅开启一个换热器8的进风口时，惰性气体的流向即向该进风口偏离。当进风口全部开启时，保温箱的气体流量最大。

本实施例的技术方案，一方面通过高效率的换热器8，克服了现有的加热炉只能依赖惰性气体和炉壁之间的热量交换，换热效率低、降温速度慢，无法实现气淬的问题。另一方面，本发明能够调节惰性气体的流向和流量，可根据需要调节被加工的零件表面通过的冷却气体的流量，克服了被加工零件表面受热不均、影响零件质量的问题。

实施例二

当被加热的零件体积较大时，现有的加热炉由于只有前面和后面两个风口，用于冷却的惰性气体只能从后面流向前面，冷却气流先接触零件的一面，被加热之后再接触零件的另一面，零件的表面冷却不均匀，容易出现应力集中现象，且冷却速度缓慢。本实例将在实施例一的基础之上，进一步提高冷却速度和冷却的均匀度，实现更好的气淬效果。本实施例进行了如下改进：

请参考图3，在箱体2的顶面和底面，还分别设置了顶风口63和底风口64，或者在箱体2的左面和右面设置有左风口65和右风口66，也可以在顶面、底面、左面、右面均分别设置顶风口63、底风口64、左风口65和右风口66。

本实施例提供的等静压气淬设备，在保温箱的箱体2上设置风口6和与风口6相对应的风门4，除了在箱体2的前面和后面分别设置了风口6和风门4，还在箱体2的侧面设置了风口6和风门4，风口6和风门4能够单独开启或关闭，不同风门4的开合能够实现惰性气体流向和流量的调节，当关闭后面的风门4，开启上面和下面的风门4，即可对零件的上表面和下表面进行充分冷却，当全部风门4开启，可对零件进行度全方位冷却。本实施例的技术方案，能够实现冷却速度的调节，且能够根据被加热的零件的外形进行适应性调节，有效地解决了冷却速度不均匀而出现的零件质量问题。

进一步地，上述方案中的风道门包括挡风板10和驱动装置11，挡风板10的一边铰接在进风口处，其铰接点设置在靠近风机7的一侧，挡风板10的迎风面朝向进风口，挡风板10的背风面与驱动装置11铰接。驱动装置11收缩提起挡风板10，则挡风板10绕铰接点旋转，挡风板10倾斜，挡风板10的迎风面和换热器8的进风口之间形成空隙，则保温箱中的惰性气体可从空隙中进入换热器8的进风口。反之，当驱动装置11伸长，则挡风板10绕铰接点旋转，将换热器8的进风口盖住，保温箱中的惰性气体无法进入相应的进风口。

进一步地，请参考图1至图3，为了更加方便地实现风门4的开合，实施例一和实施例二中的等静压气淬设备还包括风门开合装置5，风门开合装置5与风门4连接，用于将风门4压紧在风口6上或将风门4从风口6处提起。

具体地，上述的风门4开启装置可以是连杆、丝杆，也可以是油缸或气缸，优选油缸或者气缸。油缸或气缸的一端与风门4固定连接，油缸或气缸的另一端与等静压气淬设备上的炉体1连接。

为了实现风门4的自动化开启和关闭，上述方案中的保温箱包括控制单元，控制单元用于控制油缸或气缸运行，油缸或气缸可按照预设行程各自独立运动。各个风门4在油缸或者气缸的作用下，能够实现独立的开合运动，也可以根据事先预设的开启方式进行自动化操纵。

请参考图3和图4，为了提高风门4在开启和关闭过程中的运动精度，提高风门4在关闭时的气密性，进一步地，在箱体2上的风口6处设有不少于两根的导向柱43，导向柱43垂直与箱体2表面，风门4的边缘处设有于导向柱43相对应的导向孔42，导向柱43套入导向孔42中。风门4在导向柱43的作用下，仅可以沿导向柱43的方向进行滑动，不仅减小了风门4的重力对于油缸或者气缸造成的径向剪切力，也进一步提高了风门4的运动精度，减小风门4在开合过程中的抖动，当风门4关闭时，导向柱43能够引导风门4与风口6更加紧密地贴合在一起，提高保温箱在加热时的保温效果。

为了进一步提高风门4与保温箱箱体2之间的气密性，提高保温性能，请参考图4，在风门4朝向风口6的一面，设有一高于风门4边缘的凸台41，凸台41可对应放入风口6中，凸台41的边缘与风口6内壁紧密贴合。在风门4关闭时，凸台41嵌入在风口6中，凸台41的的边缘和风口6的内壁紧密贴合在一起，能够进一步提高保温箱的保温性能。

请参考图5和图6，为了在快速冷却的过程中使进入保温箱内的惰性气体更加均匀，进一步地，在本发明一种优选的实施方式中，上述方案中的保温箱还包括导风石墨板3，导风石墨板3设置在风口6处，固定在箱体2的内壁，导风石墨板3上设有导风孔31。具体地，上述导风孔31分布在导风石墨板3的表面，导风孔31使进入箱体2内的气体沿导风石墨板3的周向相互远离。

请参考图6，导风孔31的形状可以是圆形孔、腰形孔、方孔、三角形孔或者其他任意形状的孔，导风石墨板3朝向保温箱外的一面为A面3A，朝向保温箱内的一面为B面3B，当进行快速冷却时，风机7运行，低温的惰性气体从保温箱外进入保温箱内，与零件进行充分换热，带走零件的热量，携带热量的气体从保温箱与风机7相对应的风口6流出，在这个过程中，惰性气体从导风石墨板3的A面3A进入，从导风石墨板3的B面3B流出，气体的出口朝向在导风石墨板3的B面3B向导风石墨板3的周向发散，气体从B面3B流出时，经过导风石墨板3的作用，被分散到保温箱内，避免低温气流直接吹到零件朝向风口6的一面，使得气流的分散效果更好，冷却更加均匀。

以上所述仅仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下所做出的无须创造性劳动的改进都视为本申请的保护范围。