专利名称：狭缝效应淬火夹具的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种金属材料热处理技术领域的夹具，特别是一种狭缝效应淬火 夹具。
背景技术：
钢的淬火是将工件加热到奥氏体化温度之后进行快速冷却以提高钢铁零件 的硬度和强度的热处理工艺，常用的淬火冷却介质有水、水溶液和油等，淬火介 质的冷却能力可以用淬火烈度(H)或表面换热系数表示，从表l可以看出，淬 火冷却介质的流速愈大，其冷却能力愈大。
表l
淬火介质介质温度/'c搅拌速度/m ，s—1Nf均换热系数/W nf2 K 1H值/ in—1
空气270.0350. 05
275. 1620.08
普通淬火油650. 5130000. 7
快速淬火油600. 0020000.5
0. 2545001.0
0. 5150001. 1
0. 7665001. 5
水320. 0050001. 1
0. 2590002. 1
0. 51110002. 7
0. 76120002, 8
水550. 0010000. 2
0. 2525000.6
0. 5165001. 5
0. 76105002. 4
经对现有技术的文献检索发现，现有技术是通过在淬火槽中配置搅拌系统以 获得比较大和比较均匀的流动速度，如现有文献(苏兴武、晏汝平、顾敏、陈岩，
淬火槽加载工件前后介质流场的数字模拟，热处理，2008年第3巻，第3期 P5(T53)报道了一种通过合理的淬火槽结构设计和搅拌均流系统的装置，在淬火 槽内形成很大范围流速较均匀的"有效淬火区"，并使工件周围介质流速较快。
3现有技术的缺点在于淬火槽设计制造完成投入使用之后其结构，尺寸和搅拌系统 都是固定的，可能达到的最大流速也是一定的，当一些零件由于需要更高的冷却 速度才能淬透，因而要求工件周围有更高的介质流速时，现成的淬火槽就无能为 力。而要重新设计制造淬火槽及其搅拌系统，需要花费比较多的时间和资金，并 很难适应生产发展和产品多样性的需要。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提出了一种狭缝效应淬火夹具，通过利用狭缝 效应使工件周围表面的介质流速高于淬火槽内平均流速，从而达到提高工件冷却 速度的效果。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括筒体、挂板、引流口和若 干定位板，其中挂板固定在筒体的顶部，挂板的平面垂直于水平面，定位板固 定在筒体的内侧或外侧，定位板的平面与水平面垂直并与筒体的表面垂直，引流 口固定在筒体的底部，挂板挂在工件的上端面或挂在阶梯轴工件中最大直径台阶 的端面。
所述的引流口向下并随同工件一起浸入淬火槽中。
所述的定位板的宽度小于等于筒体与工件表面之间的间隙。
所述的筒体为圆筒形筒体或矩形筒体。
所述的引流口为锥形或倒锥形，使引流口底部与工件表面的之间间距大于筒 体与工件表面之间的间隙。
在工件浸入淬火槽之前，将狭缝效应淬火夹具的挂板挂在工件的上端面或挂 在阶梯轴工件中最大直径台阶的端面，使狭缝效应淬火夹具处于引流口向下的状 态吊挂在工件上并随同工件一起浸入淬火槽中。由于引流口底部入口处流体通过 的面积大于工件与筒体之间流体通过的截面面积，就能产生"狭缝效应"使工件 周围表面的介质流速高于淬火槽内平均流速，从而达到提高工件冷却速度的效 果。
本发明可以在不改变原有淬火槽及其搅拌系统的结构，也不需要增加搅拌器 的功率的情况下，提高淬火零件表面附近淬火介质的流动速度，达到提高冷却速 度的目的，本发明制造成本低，容易制造，操作方便，适应性好，具有实质性的 技术进步。
图l为实施例l结构示意其中(a)为用于加速外壁表面冷却示意图，(b)为实施例l使用示意图； 图2为实施例2示意其中(a)为用于加速内壁表面冷却示意图，(b)为实施例2使用示意图； 图3为实施例3示意其中(a)为实施例3使用示意图，(b)为图3 (a)的剖视图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明的实施例作详细说明本实施例在以本发明技术方案
为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护 范围不限于下述的实施例。 实施例1
如图l (a)所示，本实施例包括筒体l，挂板2，定位板3，引流口4，其 中挂板2固定在筒体1的顶部，挂板2的平面垂直于水平面，定位板3固定在 筒体1的内侧，定位板3的平面与水平面垂直并与筒体1的表面垂直，引流口4 固定在筒体l的底部。
所述的筒体1是一个吊挂于圆柱形工件或圆筒形工件外侧的为圆筒形筒体， 定位板3固定在筒体1的内侧，引流口 4为锥形结构，其直径自上而下逐渐扩大， 使引流口 4底部与工件5表面的之间间距大于筒体1与工件5表面之间的间隙。
如图1 (b)所示，本实施例中的筒体1用4mm厚的钢板制造，筒体1的内 径为4> 1800士10mm，高度为2500mm，内侧焊有宽度为l卯mm的定位板3，三 块定位板3固定于筒体1内侧的圆周方向上互成120。均布，引流口4上端的直 径d) 1800mm，用焊接方法与筒体1相连，引流口 4高度为400mm，引流口 4底 部的直径为4)2600mm，待淬火的工件5是一根中间段最大直径为4> 1400mm，中 间段长度为3000mm的阶梯轴，在工件5浸入淬火槽之前，将狭缝效应淬火夹具 套在阶梯轴外侧，挂板2挂在4)1400mm段上端台阶的端面，与阶梯轴一起浸入 淬火水温为55'C搅拌速度为0.25m， s"的淬火水槽中，可以阶梯轴外侧的流速 提高到0.75m.s—1，平均换热系数提高到10500W.m—、k—1，相比现有技术提高 4倍。实施例2
如图2 (a)所示，本实施例包括筒体l，挂板2，定位板3，引流口4，其 中挂板2固定在筒体1的顶部，挂板2的平面垂直于水平面，定位板3固定在 筒体1的外侧，定位板3的平面与水平面垂直并与筒体1的表面垂直，引流口4 固定在筒体l的底部。
所述的筒体1是一个吊挂于圆筒形工件5内侧的圆筒，定位板3固定在筒体 l外侧，引流口4为倒锥形结构，其直径自上而下逐渐縮小。使引流口4底部与 工件5内壁表面之间的间隙大于筒体1与工件5内壁表面的间隙。
如图2 (b)所示，狭缝效应淬火夹具筒体用厚度为4mm的薄钢板制成，筒 体的外径4)4100土12mm，高度1500mm，定位板238mm，焊在筒体的外侧，四 块定位板固定于筒体1外侧的圆周方向上互成卯°均布，引流口与筒体用焊接 的方法固定在筒体下方，引流口的高度800mm，引流口底部直径为* 3175mm待淬 火工件是一个内径为小4600mm，外径为4)5000mm，高度为3600mm的圆筒形 工件，淬火冷却之前将狭缝效应淬火夹具套在工件的内侧，挂板挂在圆筒形工 件的上端面，淬火冷却时与工件一起浸入淬火槽中。淬火介质是60'C快速淬火 油，搅拌速度为0.25m* s—1采用本实施所述的狭缝效应夹具可使工件提高到 7.3m s—1，换热系数可提高到6000W m—2 k—、提高1.33倍。
实施例3
如图3 (a)所示，本实施例包括筒体l,挂板2，定位板3，引流口4，其 中挂板2固定在筒体1的顶部，挂板2的平面垂直于水平面，定位板3固定在 筒体1的内侧，定位板3的平面与水平面垂直并与筒体1的表面垂直，引流口4 固定在筒体1的底部。
所述的筒体1，其截面为矩形截面，定位板3固定在筒体1的内侧，筒体1 悬挂在矩形工件5的外侧，引流口4为锥形，其截面自上而下逐渐扩大。
如图3 (b)所示，狭缝效应淬火夹具用5mm钢板制成，筒体截面是矩形， 尺寸为1400±5mmX2400mm±5mm，筒体高度为3300mm，定位板的宽度为195mm 共四块定位板分别焊在筒体内侧四个内壁面上，引流口的上部尺寸与筒体相同， 引流口的底部尺寸为1800mmX2800mm，引流口高度为200腿，工件截面尺寸为 1000mmX2000醒，高度3500mm狭缝效应淬火夹具的挂板挂在工件的上端。与工
6件一起淬入到温度为55'C搅拌速度为0.25m s"的水槽中，本实施所述狭缝效 应淬火夹具可使工件外侧的流速提高到0.5m .s—1，换热系数可提高到 6250W m—2 k"，提高2.5倍。
权利要求
1、一种狭缝效应淬火夹具，其特征在于，包括筒体、挂板、引流口和若干定位板，其中挂板固定在筒体的顶部，挂板的平面垂直于水平面，定位板固定在筒体的内侧或外侧，定位板的平面与水平面垂直并与筒体的表面垂直，引流口固定在筒体的底部，挂板挂在工件的上端面或挂在阶梯轴工件中最大直径台阶的端面，所述的引流口向下并随同工件一起浸入淬火槽中。
2、 根据权利要求1所述的狭缝效应淬火夹具，其特征是，所述的定位板的 宽度小于等于筒体与工件表面之间的间隙。
3、 根据权利要求1所述的狭缝效应淬火夹具，其特征是，所述的筒体为圆 筒形筒体或矩形筒体。
4、 根据权利要求1所述的狭缝效应淬火夹具，其特征是，所述的引流口为 锥形或倒锥形，引流口底部与工件表面的之间间距大于筒体与工件表面之间的间 隙。
5、 根据权利要求1或3所述的狭缝效应淬火夹具，其特征是，所述的筒体 为圆筒形，该筒体的内径为cH800土10mm，高度为2500mm。
6、 根据权利要求1或3所述的狭缝效应淬火夹具，其特征是，所述的筒体 为圆筒形为矩形筒体，该筒体的尺寸为1400±5mmX2400mm±5mra，筒体高度为 3300mm。
7、 根据权利要求1或2所述的狭缝效应淬火夹具，其特征是，所述的定位 板共3块，分别固定在筒体内侧的圆周方向上互成120。均布。
8、 根据权利要求1或2所述的狭缝效应淬火夹具，其特征是，所述的定位 板共4块，分别固定在筒体外侧的圆周方向上互成90°均布。
全文摘要
一种金属材料热处理技术领域的狭缝效应淬火夹具，筒体、挂板、引流口和若干定位板，其中挂板固定在筒体的顶部，挂板的平面垂直于水平面，定位板固定在筒体的内侧或外侧，定位板的平面与水平面垂直并与筒体的表面垂直，引流口固定在筒体的底部，挂板挂在工件的上端面或挂在阶梯轴工件中最大直径台阶的端面，所述的引流口向下并随同工件一起浸入淬火槽中。本发明可以在不改变原有淬火槽及其搅拌系统的结构，也不需要增加搅拌器的功率的情况下，提高淬火零件表面附近淬火介质的流动速度，达到提高冷却速度的目的。
文档编号C21D1/62GK101586179SQ20091005375
公开日2009年11月25日 申请日期2009年6月25日 优先权日2009年6月25日
发明者单雪雄, 潘健生 申请人:上海交通大学