本发明涉及金属加工技术，具体说是一种真空水淬系统及轴承的真空水淬方法。
背景技术：
长期以来轴承产品有油淬不硬、水淬易裂、有机PAG长期性能不稳定问题，无机水基淬火介质及有机无机复合水基淬火介质可解决上述问题；但轴承滚动体、套圈淬火过程还存在氧化脱碳问题。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是提供一种真空水淬系统轴承的真空水淬方法，提出基于水基介质的轴承真空淬火方法，综合提高轴承产品质量，减小变形量，减少后续加工预留量，节省钢材资源，降低生产成本。
所述真空水淬系统，其特征在于：设有以冷却室隔热密封门密封间隔的加热室和冷却室、可在冷却室和加热室往返的内部转移料车和用于在外部和冷却室之间往返运送料筐的外部转移料车，冷却室对外设有冷却室密封门，加热室和冷却室分别设有抽真空管路和充气管路，所述抽真空管路和充气管路分别与真空泵组和无氧充气系统连通，无氧充气系统用于向室内吹入氮气或惰性气体；冷却室使用的真空泵组为水环真空泵组，在冷却室内设有淬火水槽，所述加热室设有加热器。
设有控制系统，在加热室和冷却室内分别设有与控制系统连接的温度传感器和真空计，加热室对外界设有加热室检修门，加热室和冷却室内的抽真空管路和充气管路各设有通过控制系统电控的抽气阀门和充气阀门，所述加热器和冷却室隔热密封门均通过导线与控制系统连接并受到控制系统的控制。
所述淬火水槽设有给排水装置，在淬火水槽的上方设有拎水装置，所述拎水装置设于横向设置的轨道上，用于将装有加工产品的所述料筐从内部转移料车中、或者将装有料筐的内部转移料车放入淬火水槽中，以及将料筐或内部转移料车从淬火水槽中提出沥水。
一种利用上述系统进行的轴承真空水淬方法，其特征在于，对轴承的处理按照下述步骤顺序进行：
第一步、进料：打开冷却室密封门，将待处理的轴承半成品通过外部转移装料车送入冷却室。
第二步、抽真空：关闭冷却室密封门和冷却室隔热密封门，密封冷却室和加热室，启动真空泵组，对冷却室和加热室抽真空。
第三步、真空环境热处理：当冷却室和加热室压力平衡后，打开隔热密封门，将装有待热处理轴承的料筐的内部转移料车移到加热室，将内部转移料车移回冷却室，关闭隔热密封门；加热室抽真空至设定压力后，启动加热器，按热处理工艺设定的加热和保温过程先后进行加热和保温过程。
第四步、排除冷却室内的含氧气氛；
在加热过程结束前，反复多次对冷却室进行抽充惰性气体循环操作，每次抽充操作先对冷却室抽真空到1000Pa，之后充入氮气或惰性气体到1.0E+4Pa～1.0E+5Pa；1.0E+4Pa即1.0×10^4Pa，1.0E+5Pa即1.0×10^5Pa；
在加热过程结束后、保温过程结束前：对冷却室和加热室充入氮气或惰性气体到1.0E+4Pa～1.0E+5Pa。
第五步、真空水淬：打开隔热密封门，通过内部转移料车将热处理后的轴承送入冷却室，将轴承没入淬火水槽进行无氧环境下的水淬，淬火水槽温度设置为对应水基介质的匹配温度：如果介质温度高性能好，可设置水槽设置加热器，如果介质温度低性能好，可设置蒸发器，给介质制冷。
第六步、拎水：
淬火结束后，将料筐或将装着料筐的内部转移料车提升到水面以上沥水。
第七步、打开冷却室密封门，用外部转移装料车取料。
具体地，其中，第七步中取料过程为，打开冷却室的充气阀门，排除冷却室的气氛后，打开冷却室炉门，通过外部转移装料车取料。
第二步中启动真空环境的方法为，启动对应加热室的加热室真空泵组和对应冷却室的水环真空泵组，开启加热室和冷却室对应抽真空管路的抽气阀门，对加热室和冷却室抽真空，并根据真空计返回值稳定真空度到热处理真空度。
在加热室设置料台，料台的四周设置加热器，料台平面与冷却室运输面平齐，在第三步中，料框被送到加热室的料台上进行加热；在第五步中将热处理后的轴承送入冷却室进行真空水淬的方法为：
平衡冷却室和加热室的压力，打开冷却室隔热密封门，内部转移料车进入加热室，从料台上装载料筐，内部转移料车退回冷却室后，关闭冷却室隔热密封门；将料筐或将装着料筐的内部转移料车浸入已存水的淬火水槽进行淬火，。
在第四步对冷却室内去除氧分过程中，每一个抽充气循环过程为，保持水环真空泵组的运行状态，开启对应室内抽真空管路的抽气阀门，抽真空到室内压力为1000pa，之后关闭抽气阀门，开启无氧充气系统和对应室内充气管路的充气阀门，吹入氮气或惰性气体，到室内压力为0.9～1.0bar后，关闭充气阀门。
在第三步中，对轴承进行热处理过程中的加热室气压不高于133Pa。
在第六步拎水过程中，使用拎水装置抓取料筐或内部转移料车并提升到水面上方，沥水后，拎水装置横移并放下料筐到内部转移料车内，或放下内部转移料车到平台上。
本发明为基于水基淬火介质的真空热处理新装备，实施水代油绿色制造，解决了高端轴承油淬不硬、水淬易裂及氧化脱碳等长期影响产品性能的瓶颈难题，大幅了提高中国轴承产品质量，性能稳定可靠，同时制备过程节能环保。本发明方法生产的轴承可达到滚子套圈硬度HRC62-64，零脱碳零氧化，可综合提高轴承产品质量。
现有技术的气氛保护状态下需要预留脱碳层0.1mm左右，在真空状态下，由于零脱碳，预留量大幅减小，仅需预留0～0.02mm，预留量大幅减少，节省钢材资源，降低生产成本。且整个工艺过程更加环保，加工工艺更加安全。
因为加热室始终在高真空状态下加热，所以轴承零件在加热过程中不会发生氧化脱碳。从热处理到淬火过程很短，且冷却室一直保持极高的真空度，所以采用这种工艺可以最大程度保证轴承零件在淬火过程中，不接触到氧，从而做到无氧化脱碳。
水中含有大量水分子，在冷却室含水的情况下，是无法像干燥的加热室那样，抽到很高的真空的，因为冷却室含水，所以针对冷却室使用了水环真空泵来抽冷却室的真空。采用本发明的工艺方法可以保证高真空度的热处理和水淬过程。因而产品质量得到了突破性的提高。
附图说明
图1是本发明整体结构示意图。
图中：1—抽真空管路，2—抽气阀门，3—充气阀门，4—充气管路，5—真空计，6—加热室真空泵组，7—无氧充气系统，8—控制系统，9—加热室，10—外部转移装料车，11—加热器，12—冷却室隔热密封门，13—冷却室，14—料筐，15—内部转移料车，16—淬火水槽，17—加热室检修门，18—拎水装置，19—轨道，20—水环真空泵组，21—冷却室密封门。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：如下实施例为实现本发明的较佳方式，下述的多种实施方案可相互交叉使用或部分使用。
如图1所示真空水淬系统，设有加热室9和冷却室13，加热室9和冷却室13以冷却室隔热密封门12密封间隔或连通；冷却室13与外界通过冷却室密封门21连通，进行物料的送入和取出；加热室13与外界以加热室检修门17密闭或连通，加热室检修门17用于检修维护。
加热室9和冷却室13分别设有抽真空管路1和充气管路4，加热室的抽真空管路1与加热室真空泵组6连接；冷却室的真空管路1与水环真空泵20连接，加热室和冷却室的真空管路均设有抽气阀门2和真空计5。
加热室9和冷却室13分别设有充气管路4，充气管路4通过充气阀门3与无氧充气系统7连通，无氧充气系统7用于向室内吹入氮气或惰性气体。
设有内部转移料车15，用于在冷却室和加热室内部往返；还设有外部转移料车10，用于从外部运送料筐14通过冷却室密封门21到冷却室13，或者从冷却室取出淬火加工后的轴承。
在冷却室13内设有淬火水槽17，所述加热室9设有料台，料台四周设有加热器11。
设有控制系统8，在加热室9和冷却室13内分别设有与控制系统连接的温度传感器和真空计5，加热室9和冷却室13内的抽真空管路1和充气管路4各设有通过控制系统电控的抽气阀门2和充气阀门3，所述加热器11、加热室检修门17和冷却室隔热密封门12均通过导线与控制系统连接并受到控制系统的控制。
所述淬火水槽16设有给排水装置，在淬火水槽16的上方设有拎水装置18，所述拎水装置18用于水淬后的沥水，设于横向设置的轨道19上，拎水装置18可将装有加工产品的所述料筐14从内部转移料车15中、或者将装有料筐14的内部转移料车15放入淬火水槽16中。
一种利用上述系统进行的轴承真空水淬方法，在控制系统8的控制下，对轴承的处理按照下述步骤顺序进行：
一、将待处理的轴承半成品送入冷却室13：
打开冷却室密封门21和冷却室隔热密封门12，将外部的料筐14内的待热处理的轴承半成品通过外部转移装料车10运送到冷却室13。运送完毕将外部转移装料车10移出冷却室。
二、加热室9和冷却室13启动真空环境：
关闭冷却室密封门21和冷却室隔热密封门12，密封冷却室13和加热室9，启动加热室真空泵组6和冷却室的水环真空泵组20，开启加热室9和冷却室13对应抽真空管路1的抽气阀门2，对加热室9和冷却室13抽真空，并根据真空计5返回值稳定真空度到热处理所设定的真空度。
三、将轴承半成品送入加热室9后进行真空热处理：
通过加热室9和冷却室13的抽气阀门2调节加热室9和冷却室13的真空度一致，开启冷却室隔热密封门12，将装有待热处理轴承的料框14的内部转移料车15移到加热室9，在加热室9内按要求摆放装有待热处理轴承的料框14于料台上，将内部转移料车15移回冷却室，关闭冷却室隔热密封门12；加热室9抽真空至设定压力后，启动加热器11，按热处理工艺设定的加热和保温过程先后进行加热和保温过程。
其中，对轴承进行热处理过程中的加热室气压不高于133pa。
四、在加热和保温过程中，对冷却室13和加热室9去除含氧气氛：
在加热过程结束前：反复多次对冷却室13进行抽充气循环操作，对冷却室抽真空去除氧分，去除氧分过程中，每一个抽充气循环过程为，保持水环真空泵组20的启动运行状态，开启对应室内抽真空管路1的抽气阀门2，抽真空到1000pa，之后关闭抽气阀门2，开启无氧充气系统7和对应室内充气管路4的充气阀门3，吹入氮气或惰性气体，到室内压力为0.9～1.0bar时，关闭充气阀门3。
在加热过程结束后、保温过程结束前：对冷却室13和加热室9充入氮气或惰性气体到室内压力为1bar。
五、将热处理后的轴承送入冷却室13进行真空水淬：
通过加热室9和冷却室13的抽气阀门2平衡冷却室13和加热室9的压力，打开冷却室隔热密封门12，内部转移料车15进入加热室装载料筐14，内部转移料车15退回冷却室13后，关闭冷却室隔热密封门12；将料筐14或将装着料筐14的内部转移料车15浸入已存水的淬火水槽16，进行无氧环境下的水淬，淬火水槽温度设置为对应水基介质的匹配温度，如果介质温度高性能好，可设置水槽设置加热器，如果介质温度低性能好，可设置蒸发器，给介质制冷。
六、淬火后的轴承拎水：
淬火结束后，将料筐14或将装着料筐14的内部转移料车15提升到水面以上沥水。使用拎水装置18抓取料筐14或内部转移料车15并提升到水面上方，沥水后，拎水装置18横移并放下料筐14到内部转移料车15内，或放下内部转移料车15到地面平台上。
七、取料：
打开冷却室的充气阀门3，排除冷却室的气氛后，打开冷却室炉门，通过外部转移装料车取料，将装着淬火后轴承的内部转移料车15移出冷却室13。
因为加热室始终在高真空状态下加热，所以轴承零件在加热过程中不会发生氧化脱碳。为了避免高真空状态下Cr元素的挥发，在850℃以上可开分压系统进行分压保护。水中含有大量水分子，在冷却室含水的情况下，是无法像干燥的加热室那样，抽到很高的真空，因为冷却室含水，所以针对冷却室使用了水环真空泵来抽冷却室的真空。采用本发明的工艺方法可以保证高真空度的热处理和水淬过程。因而产品质量得到了突破性的提高。
本发明为基于水基淬火介质的真空热处理新装备，实施水代油绿色制造，解决了高端轴承油淬不硬、水淬易裂及氧化脱碳等长期影响产品性能的瓶颈难题，大幅了提高轴承产品质量，性能稳定可靠，同时制备过程节能环保。
本发明方法生产的轴承可达到滚子套圈硬度HRC62-64，零脱碳零氧化，可综合提高轴承产品质量。现有技术的气氛保护状态下需要预留脱碳层0.1mm左右，在真空状态下，由于零脱碳，预留量大幅减小，仅需预留0～0.02mm，预留量大幅减少，节省钢材资源，降低生产成本。且整个工艺过程更加环保，加工工艺更加安全。