热处理零件冷却装置的制作方法

本发明属于热处理的一般方法或设备领域。

背景技术：

淬火后高温回火的热处理方法称为调质处理。一般回火只要在一个温度保持一定时间，但是为满足零件一定的物理特性，回火后需要阶梯式的降温，即温度降到一定时保温一段时间，再将温度降到下个温度保温一段时间，如此反复直到降到室温。这种处理方法可以使钢的性能、材质得到很大程度的调整，其强度、塑性和韧性都较好，具有良好的综合机械性能。此时的铁素体已基本无碳的过饱和度，碳化物也为稳定型碳化物，常温下是一种平衡组织，不会在受热时尺寸发生不均衡的变化。采用阶梯式降温时，需要保证零部件每处温度变化一致，来使经过热处理的零部件在承受载荷时内力均匀，不易变性断裂。而现有冷却装置只针对一次降温的工艺，这种工艺不需要考虑阶梯式降温时热源的温度变化对零部件机械性能的影响。使用现有冷却装置进行阶梯式降温时，因为热源温度变化和装置内的气体与外界的交换，零部件各处接触的气体温度不一致，从而会使零部件各处温度变化不一致，所以现有冷却装置不适用于阶梯式降温的工艺。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种热处理零件冷却装置，以满足零部件热处理后阶梯式降温工艺的要求。

为了达到上述目的，本发明的基础方案提供一种热处理零件冷却装置，包括外壳、夹具、一端封闭的热源管、电控的抽真空泵、电控的送气泵、电控的热交换泵和气体箱，夹具位于外壳内，夹具包括第一夹板和第二夹板，第一夹板上设有用于抵靠零部件和热源管未封闭端的密封件，第二夹板上设有用于抵靠零部件的密封件，第二夹板上设有第一通孔，第一通孔上设有密封件；热源管安装在第一通孔中，热源管上设有第二通孔、第三通孔和第四通孔，第二通孔位于第二夹板靠近第一夹板侧，第二通孔上设有电动的第一阀门；气体箱包括储气箱和降温箱，储气箱与降温箱之间通过连接管连通，连接管上设有电控的第二阀门，抽真空泵的吸气端连接在第三通孔上，抽真空泵的出气端与降温箱连接，送气泵的吸气端与保温箱连接，送气泵的出气端与第四通孔连通，热交换泵的吸气端与大气连通，热交换泵的出气端与降温箱连通。

本基础方案的原理在于：以需要将经热处理的零部件先降到第一温度，保持第一温度一段时间，再降到第二温度为例。

将经热处理的零部件放置在第一夹板和第二夹板之间，并使零部件的两个平整端面分别抵靠在第一夹板的密封件和第二夹板的密封件上,将热源管抵靠在第一夹板的密封件上。开启第一阀门、第二阀门和送气泵，送气泵将储气箱内的常温空气吸进热源管内，常温空气随着热源管的内腔通过第二通孔进入零部件内壁与热源管外壁之间的空间，此时常温空气对零部件进行降温，同时常温空气的温度上升，变成热空气。关闭第一阀门和送气泵，开启抽真空泵，抽真空泵将热源管内的热空气抽进降温箱，热交换泵将室内空气吸入降温箱与抽真空泵吸入的热空气混合并降温。

当降温箱中的气体温度达到第一温度时，关闭热交换泵，开启第二阀门和送气泵。第一温度的空气进入储气箱，经送气泵吸入热源管内。当热源管内充满第一温度的气体时关闭第二阀门送气泵和抽真空泵。等待降温箱中的气体温度再次降到第一温度时，再次开启第二阀门、送气泵和抽真空泵以保持热源管内的温度长期处于第一温度。因为热源管的温度一直保持在第一温度，零部件与热源管之间的空气作为热源管与零部件的热交换介质使零部件的温度逐渐降到热源管中的第一温度，并保持第一温度。因为气体一直被固定在零部件和热源管之间，又因为气体分子运动活跃，气体内温度扩散快，因此气体内部的温度能短时间达到一致，所以利用固定空间的气体作为热源管与零部件的热交换介质可以能保证零部件每处的温度一致。

当需要将温度降到第二温度时，开启抽真空泵，并使第一阀门、送气泵和第二阀门处于关闭状态。抽真空泵将热源管内的空气抽进降温箱，使热源管内保持真空状态后关闭抽真空泵。因为抽真空时，热源管内的气体温度为第一温度，真空绝热，所以抽真空之后零部件仍然保持第一温度。开启热交换泵，将降温箱中的温度降到第二温度时，关闭热交换泵，开启第二阀门和送气泵，将第二温度的气体送进热源管内。当热源管内充满第二温度的气体之后，关闭第一阀门、第二阀门、抽真空泵和送气泵，开启热交换泵。等待降温箱中的气体温度再次降到第二温度时，再次开启第二阀门、送气泵和抽真空泵以保持热源管内的温度长期处于第二温度。当第二温度的气体进入热源管内时，热源管内每处的温度为第一温度，第二温度的气体快速进入热源管，只会使热源管内各处温度出现微小的差异，这一微小差异在零部件和热源管之间的气体的扩散作用下，均匀分散到零部件和热源管之间的气体内部，因此零部件内每处温度变化保持一致。

本基础方案的有益效果在于：本装置将一部分气体固定在零部件的热源管之间，利用固定体积的气体作为热交换介质，利用气体良好的扩散性对零部件进行降温，保证零部件内每处温度变化一致。过程中通过真空抽气泵、送气泵等机构使热源管内温度保持不变，使零部件的温度降到一定时不再下降，满足了阶梯降温的工艺。热源管的设置，让抽真空泵将热源管内抽真空后再次通入气体时，零部件与绝热套之间气体的温度每处保持一致，进一步保证了零部件每处温度保持一致。

上述方案为基础方案，基于基础方案的优化方案一：还包括带指针的第一温度计，第一温度计上设有控制抽真空泵开启的触碰开关，触碰开关上设有延时计，第一温度计安装在零部件外侧。当温度达到指定温度时，第一温度的指针碰到触碰开关，经过延时计设定的保温时间后，抽真空泵开始工作，使热源管内形成真空。因为温度变化缓慢，人工操作容易使零部件处于指定温度太长时间，温度计和延时计的设置不用人工控制，并且保温时间固定，防止了零部件处于指定温度太长时间，保证了降温过后零部件的机械性能。

基于基础方案的优化方案二：所述热源管中设有将抽真空泵的吸气路径和送风泵的送气路径隔开的分隔板。分隔板的设置将抽真空泵的吸气路径和送风泵的送气路径隔开，防止送气泵出来的气体直接进入抽真空泵，影响热源管中的气体温度。

基于优化方案一的优化方案三：还包括带指针的第二温度计，第二温度计上设有第二阀门开启的触碰开关，第二温度计安装在降温箱内。当降温箱中的温度降到指定温度时，第二温度的指针碰到触碰开关，第二阀门开启，已经达到指定温度的气体进入储气箱，等待送气泵吸入热源管。温度计和触碰开关的设置，不需要人工操作，自动化程度高。

基于优化方案三的优化方案四：还包括控制模块，抽真空泵、送气泵、热交换泵、第一温度计、第二温度计、第一阀门和第二阀门均与控制模块电连接。将抽真空泵、送气泵、热交换泵、第一温度计、第二温度计、第一阀门和第二阀门统一接入一个控制模块，让本设备全自动化。

基于基础方案的优化方案五：所述密封件为耐高温密封件。耐高温密封件耐高温，该类密封件不会在高温时失效，保证了热源管的真空状态。

附图说明

图1为本发明实施例热处理零件冷却装置的结构示意图；

图2为本发明实施例中气体箱的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

说明书附图中的附图标记包括：第一夹板1、第一温度计2、外壳3、第二夹板4、热源管5、第三通孔6、第四通孔7、第一阀门8、第二通孔9、隔板10、密封件11、轴套12、抽真空泵13、储气箱14、连接管15、第二阀门16、送气泵17、降温箱18、热交换泵19。

实施例：本方案中的热处理零件冷却装置，如图1所示，包括外壳3、第一夹板1、第二夹板4、一端封闭的热源管5、带指针的第一温度计2、带指针的第二温度计、电控的抽真空泵13、电控的送气泵17、电控的热交换泵19和气体箱，第一夹板1和第二夹板4位于外壳3内，第一夹板1上安装有用于抵靠零部件和热源管5未封闭端的耐热的密封件11，第二夹板4上安装有用于抵靠零部件的耐热的密封件11，第二夹板4上一体成型有第一通孔，第一通孔上安装有耐热的密封件11。热源管5安装在第一通孔中，热源管5上一体成型有第二通孔9、第三通孔6和第四通孔7，第二通孔9位于第二夹板4靠近第一夹板1侧，第二通孔9上安装有电动的第一阀门8。热源管5中一体成型有将抽真空泵13的吸气路径和送风泵的送气路径隔开的分隔板10。如图2所示，气体箱包括储气箱14和降温箱18，储气箱14与降温箱18之间通过连接管15连接，连接管15上安装有电控的第二阀门16，抽真空泵13的吸气端连接在第三通孔6上，抽真空泵13的出气端与降温箱18连接，送气泵17的吸气端与保温箱连接，送气泵17的出气端与第四通孔7连接，热交换泵19的吸气端与大气连接，热交换泵19的出气端与降温箱18连接。第一温度计2上安装有控制抽真空泵13开启的触碰开关，触碰开关上设有延时计，第一温度计2安装在零部件外侧。第二温度计上安装有第二阀门16开启的触碰开关，第二温度计安装在降温箱18内。抽真空泵13、送气泵17、热交换泵19、第一温度计2、第二温度计、第一阀门8和第二阀门16均与控制模块电连接。

工作原理：本装置适合具有两个平整且平行的端面，并且中空的零件。以轴套12为例，需要将经热处理的轴套12先降到第一温度，保持第一温度一段时间，再降到第二温度。

将经热处理的轴套12放置在第一夹板1和第二夹板4之间，并使轴套12的两个平整端面分别抵靠在第一夹板1的密封件11和第二夹板4的密封件11上,将热源管5抵靠在第一夹板1的密封件11上。开启第一阀门8、第二阀门16和送气泵17，送气泵17将储气箱14内的常温空气吸进热源管5内，常温空气随着热源管5的内腔通过第二通孔9进入轴套12内壁与热源管5外壁之间的空间，此时常温空气对轴套12进行降温，同时常温空气的温度上升，变成热空气。关闭第一阀门8和送气泵17，开启抽真空泵13，抽真空泵13将热源管5内的热空气抽进降温箱18，热交换泵19将室内空气吸入降温箱18与抽真空泵13吸入的热空气混合并降温。

当降温箱18中的气体温度达到第一温度时，关闭热交换泵19，第二温度计碰到触碰开关，开启第二阀门16和送气泵17。第一温度的空气进入储气箱14，经送气泵17吸入热源管5内。当热源管5内充满第一温度的气体时关闭第二阀门16送气泵17和抽真空泵13。等待降温箱18中的气体温度再次降到第一温度时，再次开启第二阀门16、送气泵17和抽真空泵13以保持热源管5内的温度长期处于第一温度。因为热源管5的温度一直保持在第一温度，轴套12与热源管5之间的空气作为热源管5与轴套12的热交换介质使轴套12的温度逐渐降到热源管5中的第一温度，并保持第一温度。因为气体一直被固定在轴套12和热源管5之间，又因为气体分子运动活跃，气体内温度扩散快，因此气体内部的温度能短时间达到一致，所以利用固定空间的气体作为热源管5与轴套12的热交换介质可以能保证轴套12每处的温度一致。

当需要将温度降到第二温度时，第一温度计2碰到触碰开关，等待延时计到达设定的时间，开启抽真空泵13，并使第一阀门8、送气泵17和第二阀门16处于关闭状态。抽真空泵13将热源管5内的空气抽进降温箱18，使热源管5内保持真空状态后关闭抽真空泵13。因为抽真空时，热源管5内的气体温度为第一温度，真空绝热，所以抽真空之后轴套12仍然保持第一温度。开启热交换泵19，将降温箱18中的温度降到第二温度时，关闭热交换泵19，开启第二阀门16和送气泵17，将第二温度的气体送进热源管5内。当热源管5内充满第二温度的气体之后，关闭第一阀门8、第二阀门16、抽真空泵13和送气泵17，开启热交换泵19。等待降温箱18中的气体温度再次降到第二温度时，再次开启第二阀门16、送气泵17和抽真空泵13以保持热源管5内的温度长期处于第二温度。当第二温度的气体进入热源管5内时，热源管5内每处的温度为第一温度，第二温度的气体快速进入热源管5，只会使热源管5内各处温度出现微小的差异，这一微小差异在轴套12和热源管5之间的气体的扩散作用下，均匀分散到轴套12和热源管5之间的气体内部，因此轴套12内每处温度变化保持一致。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。