埋液淬火喷淋装置的制作方法

本发明涉及一种淬火工艺中的冷却装置，具体涉及一种埋液淬火喷淋装置。

背景技术：

淬火是热处理过程中一个重要的环节，几乎所有要求力学性能的构件均需要进行淬火冷却处理。

现阶段的淬火冷却装置主要是使用工装装载多个零件在淬火设备中进行冷却，由于淬火设备中流场的限制，冷却时流场不均匀，流速大小不可控。零件淬火后，产品性能、变形等离散度很大，这使得零件在淬火后易出现力学、金相等不合格，也可能出现开裂、变形超差等问题。如何使产品质量稳定，产品性能、变形更优，这就需要保证零件在淬火时的冷却效果，也是本领域密切关注的技术问题。

技术实现要素：

为了解决现有技术存在的问题，本发明提供一种淬火冷却装置，使零件的性能、变形等达到优化，并可保证不同批次零件的一致性。

为了实现上述目标，本发明采用如下方案：

一种适用于带有内孔的零件的埋液淬火喷淋装置，包括：用于容纳淬火介质的外槽，用于承载零件的升降平台和用于驱动升降平台进行升降的升降装置；适用于带有内孔的零件的埋液淬火喷淋装置，还包括：用于对零件的内孔进行喷淋的内喷淋装置，用于对零件的外侧面进行喷淋的外喷淋装置，用于抽取外槽内的淬火介质以供内喷淋装置进行喷淋的第一循环装置和用于抽取外槽内的淬火介质以供外喷淋装置进行喷淋的第二循环装置；

内喷淋装置和外喷淋装置放置于或安装至升降平台与升降平台同步升降；内喷淋装置设置于零件的内孔内；外喷淋装置设置于零件的外侧；第一循环装置包括：第一循环泵、第一进液管路和第一出液管路；第一进液管路连通第一循环泵和外槽；第一出液管路连通第一循环泵和内喷淋装置；第二循环装置包括：第二循环泵、第二进液管路和第二出液管路；第二进液管路连通第二循环泵和外槽；第二出液管路连通第二循环泵和外喷淋装置；内喷淋装置包括若干个内喷淋柱；内喷淋柱设有供淬火介质从内喷淋柱排出以向零件的内孔的孔壁进行喷淋的若干个内喷淋口；外喷淋装置包括若干个外喷淋柱；外喷淋柱设有供淬火介质从外喷淋柱排出以向零件的外壁面进行喷淋的若干个外喷淋口。

进一步地，内喷淋装置、外喷淋装置和零件同心设置。

进一步地，第一出液管路和第二出液管路上均设有流量计或比例阀。

进一步地，第一循环装置还包括用于驱动第一循环泵的第一变频电机；第二循环装置还包括用于驱动第二循环泵的第二变频电机；适用于带有内孔的零件的埋液淬火喷淋装置还包括用于对第一变桨电机和/或第二变频电机进行控制的变频器。

进一步地，升降平台与零件接触的一端为蜂窝盘结构。

进一步地，升降平台上设有用于限制零件的位置的限位结构。

进一步地，内喷淋柱中部的外喷淋口的密度大于内喷淋柱两端的内喷淋口的密度；外喷淋柱中部的外喷淋口的密度大于外喷淋柱两端的外喷淋口的密度。

进一步地，零件为齿轮或内齿圈；若干个内喷淋柱沿零件的内孔的孔壁仿形排布；若干个外喷淋柱沿零件的外侧面仿形排布。

一种适用于齿轮的埋液淬火喷淋装置，包括：用于容纳淬火介质的外槽，用于承载齿轮的升降平台和用于驱动升降平台进行升降的升降装置；适用于齿轮的埋液淬火喷淋装置，还包括：用于对齿轮的内孔进行喷淋的内喷淋装置，用于对齿轮的外侧面进行喷淋的外喷淋装置，用于抽取外槽内的淬火介质以供内喷淋装置进行喷淋的第一循环装置和用于抽取外槽内的淬火介质以供外喷淋装置进行喷淋的第二循环装置；内喷淋装置和外喷淋装置放置于或安装至升降平台与升降平台同步升降；内喷淋装置设置于齿轮的内孔内；外喷淋装置设置于齿轮的外侧；第一循环装置包括：第一循环泵、第一进液管路和第一出液管路；第一进液管路连通第一循环泵和外槽；第一出液管路连通第一循环泵和内喷淋装置；第二循环装置包括：第二循环泵、第二进液管路和第二出液管路；第二进液管路连通第二循环泵和外槽；第二出液管路连通第二循环泵和外喷淋装置；

内喷淋装置包括若干个内喷淋柱；内喷淋柱设有供淬火介质从内喷淋柱排出以向齿轮的内孔的孔壁进行喷淋的若干个内喷淋口；外喷淋装置包括若干个外喷淋柱；外喷淋柱设有供淬火介质从外喷淋柱排出以向齿轮的齿槽进行喷淋的若干个外喷淋口；内喷淋口排出的淬火介质的喷淋方向倾斜于齿轮的径向，齿轮的内孔内的流场成环形；齿轮的齿槽的位置均设有一个外喷淋柱；齿轮的轴向上，内喷淋柱中部的内喷淋口的密度大于内喷淋柱两端的内喷淋口的密度且外喷淋柱中部的外喷淋口的密度大于外喷淋柱两端的外喷淋口的密度。

进一步地，在齿轮的同一齿形方向截面上，若干个外喷淋口包括向齿根喷淋的齿根喷淋口和向节圆位置的齿面进行喷淋的齿面喷淋口；齿面喷淋口的面积小于齿根喷淋口的面积。

本发明的有益之处在于，通过设置内喷淋装置和外喷淋装置对零件的内外进行喷射，可以调节零件不同位置在不同阶段的冷却速度，是零件的性能、变形等达到优化，并可保证不同批次零件一致性。

相比传统淬火方式，即能够满足零件内孔的硬度要求又能够满足对整体变形的限制要求。可以保证内孔和齿根部位的硬度要求，使零件达到预期性能。

附图说明

图1是本发明的一种埋液淬火喷淋装置的示意图；

图2是图1中埋液淬火喷淋装置沿a-a线的剖视图；

图3是图2中b处的局部放大图；

图4是图2中c处的局部放大图。

外槽10，升降平台20，升降装置30，内喷淋装置40，内喷淋柱41，外喷淋装置50，外喷淋柱51，第一循环泵61，第一进液管路62，第一出液管路63，第二循环泵71，第二进液管路72，第二出液管路73，零件200。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作具体介绍。

如图1至图4所示，一种埋液淬火喷淋装置100，包括：外槽10、升降平台20、升降装置30、内喷淋装置40、外喷淋装置50、第一循环装置和第二循环装置。

埋液淬火喷淋装置100用于对带有内孔的零件进行淬火，又称适用于带有内孔的零件的埋液淬火喷淋装置。埋液淬火喷淋装置100可以对齿轮进行淬火，可以称为适用于齿轮的埋液淬火喷淋装置。

外槽10用于容纳淬火介质。零件200放入外槽10内并浸入至淬火介质内。

升降平台20用于承载零件200。作为一种具体的实施方式，升降平台20与零件200接触的一端为蜂窝盘结构。有助于对零件200的底部进行淬火。升降平台20上设有用于限制零件200的位置的限位结构，保持零件200相对于升降平台20的位置不变。限位结构可以作为升降平台20上不可拆卸的一部分也可以作为独立零件安装至升降平台20。

升降装置30用于驱动升降平台20进行升降。升降装置30可以是液压装置也可以是机械装置。即升降平台20可以由液压驱动进行升降也可以采用机械装置驱动进行升降。可以根据零件的尺寸和重量采用液压升降或机械装置进行驱动。

内喷淋装置40用于对零件200的内孔进行喷淋。具体而言，内喷淋装置40设置于零件200的内孔内。内喷淋装置40内孔的孔壁进行喷淋。具体而言，外喷淋装置50设置于零件200的外侧。外喷淋装置50用于对零件200的外侧面进行喷淋。

内喷淋装置40和外喷淋装置50放置于升降平台20与升降平台20同步升降。零件200、内喷淋装置40和外喷淋装置50相对位置保持不变。作为一种具体的实施方式，内喷淋装置40、外喷淋装置50和零件200同心设置。

作为一种可选的实施方式，内喷淋装置和外喷淋装置安装至升降平台。具体而言，内喷淋装置和外喷淋装置可拆卸安装至所述升降平台。

在零件200需要淬火时，将零件200放置到升降平台20上，并将内喷淋装置40和外喷淋装置50分别放置到零件200的内外部分，启动升降装置30将升降平台20快速浸入到淬火介质内。零件200浸入到淬火介质中，淬火介质液面高度高于零件200淬火时的高度，内喷淋装置40和外喷淋装置50根据工艺要求对零件200进行喷淋淬火。

第一循环装置用于抽取外槽10内的淬火介质以供内喷淋装置40进行喷淋。第二循环装置用于抽取外槽10内的淬火介质以供外喷淋装置50进行喷淋。

第一循环装置包括：第一循环泵61、第一进液管路62和第一出液管路63。第一进液管路62连通第一循环泵61和外槽10。第一出液管路63连通第一循环泵61和内喷淋装置40。

第二循环装置包括：第二循环泵71、第二进液管路72和第二出液管路73。第二进液管路72连通第二循环泵71和外槽10。第二出液管路73连通第二循环泵71和外喷淋装置50。

作为一种具体的实施方式，第一循环装置还包括用于驱动第一循环泵61的第一变频电机。第二循环装置还包括用于驱动第二循环泵71的第二变频电机。埋液淬火喷淋装置100还包括变频器。变频器电连接第一变频电机和第二变频电机对第一变频电机和第二变频电机进行控制。采用单个变频器对多个变频电机进行控制，从而实现流速大小和喷淋流量在一定范围内无级调节。作为一种可选的实施方式，也可以设置两个变频器。两个变频器分别对第一变频电机和第二变频电机进行控制。

作为一种可选的实施方式，第一出液管路和第二出液管路上均设有流量计或比例阀。流量计或比例阀通过控制系统自动调节大小，实现流量的精确控制。

内喷淋装置40和外喷淋装置50可以采用环形分层分布或多根喷淋柱呈环形或仿形分布。喷淋柱截面可以为圆形、方向或其他仿形。喷淋柱上设有多个喷淋口，喷淋柱上喷淋口的大小、位置和方向可以根据零件200的冷却条件来确定。

作为一种具体的实施方式，内喷淋装置40包括若干个内喷淋柱41。内喷淋柱41设有供淬火介质从内喷淋柱41排出以向零件200的内孔的孔壁进行喷淋的若干个内喷淋口。

外喷淋装置50包括若干个外喷淋柱51。外喷淋柱51设有供淬火介质从外喷淋柱51排出以向零件200的外壁面进行喷淋的若干个外喷淋口。

作为一种优选的实施方式，内喷淋柱41中部的内喷淋口的密度大于内喷淋柱41两端的内喷淋口的密度。外喷淋柱51中部的外喷淋口的密度大于外喷淋柱51两端的外喷淋口的密度。埋液淬火喷淋装置100可以对齿轮和内齿圈进行加工。若干个内喷淋柱41沿零件200的内孔的孔壁仿形排布。若干个外喷淋柱51沿零件200的外侧面仿形排布。使零件200的内孔和外侧面获得较高的硬度，可以控制内孔的椭圆、锥度等变形。

作为一种具体的实施方式，零件200为齿轮。更具体而言，零件200为滚道行星轮。滚道行星轮为风电齿轮箱的重要传动部件。滚道行星轮要求内孔具有较高的硬度以替代轴承外圈，并要求齿部的变形较小以减小齿部在后续加工时的余量。

传统的淬火方式为了使内孔部位获得较高的硬度，采用较高的流速对零件进行冷却，虽然淬火后零件内孔能够满足要求但常因为齿轮整体变形椭圆或齿部变形超差而报废；当降低流速后，内孔和齿根部无法淬硬，零件达不到预期性能。

内喷淋装置40设置于齿轮的内孔内。外喷淋装置50设置于齿轮的外侧。内喷淋柱41的内喷淋口向齿轮的内孔的孔壁进行喷淋。外喷淋柱51的外喷淋口向齿轮的齿槽进行喷淋。内喷装置40的流量大于外喷淋装置50的流量。

作为一种优选的实施方式，内喷淋口排出的淬火介质的喷淋方向倾斜于齿轮的径向，齿轮的内孔内的流场成环形。滚道行星轮内孔位置设置环形内喷淋状态，并使喷淋嘴呈一定角度排布，使淬火冷却液体沿一个方向圆周运动，喷嘴距离内孔一定距离，达到行星轮内孔流场为环形分布。控制沿轴向方向上内喷淋口的密度，中间内喷淋口密集，靠近端面的两端处较中间内喷淋口分布稀疏，使内孔淬火后获得较高的硬度，并可控制内孔的椭圆、锥度等变形。

齿轮的齿槽的位置均设有一个外喷淋柱51。在齿轮的同一齿形方向截面上，若干个外喷淋口包括向齿根喷淋的齿根喷淋口和向节圆位置的齿面进行喷淋的齿面喷淋口。齿面喷淋口的面积小于齿根喷淋口的面积。在齿轮的同一齿形方向截面上，齿根喷淋口的数目为1。齿面喷淋口的数目为2。齿根喷淋口位于两个齿面喷淋口之间。图中虚线代表喷射的范围。

具体而言，在齿部沿每个齿槽设置外喷淋柱51，外喷淋柱51与齿槽契合，每个外喷淋柱51在同一齿形法向截面上分布若干个外喷淋口。位于中间的外喷淋口尺寸较大，喷淋方向为齿根位置，位于左右两侧喷淋口对称分布局，喷淋位置为节圆附近齿面位置，齿顶及齿顶尖角位置不喷淋；在外喷淋柱51的轴向方向上，外喷淋口排布依旧为中间密集，上下端面处稀疏。外喷淋柱51到零件200的距离根据外喷淋口角度及喷射流量、压力等确定。作为一种具体的实施方式，每个外喷淋柱51在同一齿形法向截面上分部3个外喷淋口。作为可选的实施方式，外喷淋柱在同一齿形法向截面上分布4个或5个外喷淋口。

当零件200淬火加热完成后，将零件200置于升降平台20上，并将内喷淋装置40和外喷淋装置50与零件200契合，然后随零件一起进入至淬火液体中，在零件200完全浸没在淬火液体并平稳后，启动第一变频电机和第二变频电机安装预设的工艺进行淬火冷却。

内齿圈是一种常用的传动构件，同样设有内孔，其主要工作部位为内圈。内喷淋装置和外喷淋装置可以设置于齿圈的内外轮廓相仿。喷淋角度与内齿圈的轴线呈7°-45°夹角，内喷淋孔和外喷淋孔可以采用单排或多排分布。内喷淋孔和外喷淋孔的直径为1mm至6mm。可以通过第一变频电机和第二变频电机对内圈和外圈的流速进行调节并能够实现冷却速度的调节，内圈的喷淋流量（或压力）大于外圈，使内圈的冷速大于外圈的冷速，实现冷却初期冷速快，冷却后期冷却慢的目的。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。