一种旋转喷流液气混合恒温淬火设备及其使用方法
【技术领域】
[0001]本发明属于金属材料加工技术领域，具体地说，涉及到一种旋转喷流液气混合恒温淬火设备及其使用的方法。
【背景技术】
[0002]淬火是指将钢加热到Ac3或Acl以上某一温度，保持一定时间，然后以适当的冷却速度冷却到室温的热处理工艺，淬火目的主要是获得马氏体组织，为回火做组织准备；获得高硬度和耐磨性以及提高弹性和韧性，以达到强化材料的目的；使之具有某些特殊的物理和化学性能的方法。
[0003]目前常用方法有浸透淬火、压缩空气淬火、喷雾淬火或喷流淬火，上述方法在钢材淬火时有三个缺点无法解决:1、由于钢材在淬火带来的热能，当它接触液体时，使液体局部温度升高，而随着淬火钢材不断带来的热能，使液体局部温度越来越高，造成淬火钢材不同截面接触液体时，液体温度不一样，不能获得均称的马氏体组织；2、由于钢材在淬火接触液体冷却过程中，钢材的同一截面的四周接触液体温度不同，造成钢材内应力不同，使钢材产生弯曲变形；3、大体积钢材在淬火接触液体冷却过程中容易出现淬火钢材硬度不足和淬火钢材开裂；故急需一种能获得均称的马氏体组织和不易产生弯曲变形且利于控制淬火钢材硬度和不开裂的淬火设备及其使用的方法。
【发明内容】
[0004]本发明针对上述常用淬火方法中存在的不足，提供一种旋转喷流液气混合恒温淬火设备及其使用的方法，使钢材在淬火过程中能获得均匀的马氏体组织，有利于控制淬火钢材的硬度和淬火钢材的内应力，有效解决了淬火过程中钢材容易出现的弯曲变形、开裂等现象，尤其适合钢类长轴零件的淬火加工。
[0005]本发明的技术方案是:一种旋转喷流液气混合恒温淬火设备，其特征在于:该设备由圆柱形淬火冷却池、冷热交换装置、液气分离装置、感应加热装置、喷气装置、淬火钢材固定装置连接安装组成；所述圆柱形淬火冷却池的四周和底部均是由钢板焊接制成并固定在支架上，在所述圆柱形淬火冷却池的内部装有冷却液，在圆柱形淬火冷却池的底部且距离底部圆心1/3?1/2半径处均布有两根或两根以上的耐氢腐蚀的不锈钢立柱，所述耐氢腐蚀的不锈钢立柱高度与圆柱形淬火冷却池四周高度相等，在所述耐氢腐蚀的不锈钢立柱中心均加工有圆柱形通孔，在所述每根耐氢腐蚀的不锈钢立柱的上端均安装有组合喷嘴，所述组合喷嘴的嘴端朝向圆柱形淬火冷却池中心，尾端与圆柱形通孔相连，所述圆柱形通孔的下端通过管道与喷气装置相连，在所述圆柱形淬火冷却池底部的中心处设置有圆锥形出水口，所述圆锥形出水口通过出水管道与液气分离装置顶部相连，在所述出水管道上设置有冷热交换装置；在所述圆柱形淬火冷却池上端的四周位置均布有两个或两个以上的可转角度喷嘴，所述可转角度喷嘴的嘴端朝向圆柱形淬火冷却池中心，尾端通过出水管道与液气分离装置底部的圆锥形出水口相连，在所述圆柱形淬火冷却池的顶部盖有圆周带缺口的环形压盖，所述缺口对应下方的可转角度喷嘴，在所述环形压盖的上方焊接有淬火钢材时用的固定装置，在所述环形压盖的中心上方还安装有感应加热装置，所述感应加热装置的感应圈与环形压盖同心。
[0006]所述冷热交换装置由出水管道、散热池和散热片组成。
[0007]所述液气分离装置的四周和底部均是由钢板焊接制成的圆柱形容器。
[0008]所述的感应加热装置由通电的感应圈构成，感应加热装置可以是超高频加热、高频加热或中频加热。
[0009]所述的喷气装置由管道、空气压缩机和控制阀门组成。
[0010]所述淬火钢材固定装置是由三根或三根以上的金属立柱均布在环形压盖中心孔外侧构成的，金属立柱的下端焊接在压盖上，上端设置螺纹孔，螺纹孔内设有可调节螺杆。
[0011]所述出水管道水平面高于或等于可转角度喷嘴的水平面。
[0012]所述组合喷嘴是耐氢腐蚀不锈钢材质的多功能组合喷嘴，该组合喷嘴由一个总进气口进气和至少两个以上出气口组合而成。
[0013]所述环形压盖缺口的数目与可转角度喷嘴数目相同。
[0014]一种旋转喷流液气混合恒温淬火设备的使用方法，其特征在于:包括以下操作步骤:
(1)将圆柱形淬火冷却池内装入冷却介质，冷却介质可以是油或水；
(2)打开阀门，打开水泵的电源；
(3)打开阀门，打开空气压缩机向不锈钢立柱中心的圆柱形通孔内注入气体；
(4)将淬火零件的一头提起，另一头通过可调节螺杆进行固定；
(5)接通感应加热装置，将固定好的淬火零件放置在感应圈中进行加热；
(6)将加热后的淬火零件放入冷却池，可转角度喷嘴和组合喷嘴混合作用于冷却池中的冷却介质，使冷却介质的温度始终处于恒温状态，从而使淬火零件不同截面接触液体的温度一样；
(7)带有一定温度的液气混合液通过水泵的作用经圆锥形出水口向出水管道中流动；
(8)带有一定温度的液气混合液通过冷热交换装置，将圆锥形出水口流出液气混合液转换成低温液气混合液；
(9)低温液气混合液通过液气分离装置后，气体被排出，形成低温冷却液；
(10)低温冷却液通过出水管道向可转角度喷嘴提供冷却液；
(11)淬火结束后依次关闭感应加热装置的电源、关闭水泵、关闭阀门、关闭空气压缩机、关闭阀门，最后取出淬火零件。
【附图说明】
[0015]图1为本发明的一种旋转喷流液气混合恒温淬火设备结构示意图。
[0016]图2为本发明的一种旋转喷流液气混合恒温淬火设备压盖俯视图。
[0017]图3为本发明的一种旋转喷流液气混合恒温淬火设备圆柱形淬火冷却池俯视图。
[0018]图4为本发明的一种旋转喷流液气混合恒温淬火设备组合喷嘴剖视图。
[0019]图中:地面1、散热池2、散热片3、出水管道4、支架5、圆锥形出水口 6、液气分离装置7、出水口 8、冷却液9、出水管道10、压盖11、螺纹孔12、感应圈13、组合喷嘴14、冷却液15、可调节螺杆16、金属立柱17、感应加热装置18、缺口 19、可转角度喷嘴20、圆柱形淬火冷却池21、圆柱形通孔22、耐氢腐蚀不锈钢立柱23、管道24、阀门25、空气压缩机26、楼梯27、支架28、支架29、圆锥形出水口 30、阀门31、水泵32、支架33、组合喷嘴总进气口 34、组合喷嘴分支出气孔35、冷热交换装置36、喷气装置37、淬火钢材固定装置38、压盖中心的圆孔39。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图对本发明作进一步说明:
如图1-4所示，在支架29上连接有钢板焊接制成的圆柱形淬火冷却池21内部有冷却液15，冷却池21四周上端至少均匀排列两个以上的可转角度喷嘴20，喷嘴20的一端朝内，转变喷嘴20角度可改变液体的流向，另一端与液气分离装置7底部出水口管道10相连，出水口管道10水平面高于或等于可转角度喷嘴20的水平面，以冷却池21底部中心为圆心，在距离圆心为1/3?1/2半径处，至少均匀排列两根以上的耐氢腐蚀不锈钢立柱23，立柱高度23与冷却池21四周高度相等，立柱23中心有圆柱形通孔22，圆柱形通孔22下端与喷气装置上的管道24相连，喷气装置包括管道24、空气压缩机26和控制阀门25，圆柱孔22上端与至少一个以上的耐氢腐蚀不锈钢多功能组合喷嘴14相连，组合喷嘴14面向中心方向喷气，组合喷嘴14包括一个总进气口 34和至少两个以上分支出气口 35，在立柱23中间有圆锥形出水口 30、出水口 30与冷热交换装置上管道4的一端相连，冷热交换装置包括管道
4、散热池2和散热片3 ;冷却池21上端有圆环形钢板做成的压盖11，在压盖11四周的每个喷嘴20上方有缺口 19，通过缺口 19可调节喷嘴20的角度，在压盖11上端圆孔外侧，至少焊接三根以上均匀排列的金属立柱17，金属立柱17上端有螺纹孔12，螺纹孔12内有螺杆16，转动螺杆16，可调节螺杆16到中心的距离，用来控制淬火件的稳定，压盖11上还放有感应加热装置18，感应电热可以是超高频、高频或中频；感应加热装置18上的感应圈13中心与压盖11圆孔中心相同，压盖11到地面I有楼梯27连接，液气分离装置7是在支架5上钢板焊接制成的圆柱体，底部是圆锥形出水口 6，通过管道10与冷却池21四周上端的喷嘴20相连，液气分离装置7上面有进水口 8与冷热交换装置的管道4相连，当液气混合液经进水口 8进入分离装置7后，分离形成冷却液9，所有支架5、33、29、28支撑在地面I上。
[0021]实施例1
中碳钢淬火具体使用方法如图1所示，将冷却池21内装入水作为冷却液15用，接通感应加热装置18、水泵32的电源，打开阀门31，经可转角度喷嘴20向一定方向的喷流和液体经圆锥形出水口 30出水造成的漩涡，使冷却池21内的冷却液15形成螺旋向下的流动，将中碳钢淬火长轴零件的一头提起，另一头经可调节螺杆16固定、使之不摇晃，再经感应圈13加热缓慢放入冷却池21冷却，冷却液15通过冷热交换装置的冷、热交换，冷却液15的温度可保持恒温，使中碳钢长轴零件，在淬火时冷却液15在螺旋向下流动时候保持恒温的循环回路，使中碳钢长轴零件在淬火时，它的硬度、弯曲变形和开裂易于控制，故能获得均称马氏体组织，在淬火结束后关闭感应加热装置18的电源，取出中碳钢