一种冷却速度均匀可控的高效水雾淬火装置的制作方法

文档序号:28814938发布日期:2022-02-09 05:34阅读:301来源:国知局

1.本发明属于热处理设备技术领域,具体涉及一种结构简单、冷却均匀、控制便捷、淬火应力和热变形小、经济环保的冷却速度均匀可控的高效水雾淬火装置。


背景技术:

2.淬火是将金属工件加热到某一适当温度并保持一段时间,随即浸入淬冷介质中快速冷却的金属热处理工艺。淬火可以提高金属工件的硬度、强度、耐磨性、疲劳强度及韧性等,从而满足各种机械零件和工具的不同使用要求,因而广泛用于各种工、模、量具及要求表面耐磨等零件的处理。
3.淬火过程中冷却速度及冷却均匀性的控制是其中的关键,如钢件冷却速度过慢,难以获得需要的淬火硬度和淬硬层深度;而冷却速度过快,又可能引起淬裂和过深的淬硬层。同时,冷却速度过快或不足都可能引起工件变形超差。此外,冷却过程中工件形状越复杂则不同部位的温差就越大,常规冷却方式难以避免出现淬裂和变形超差。目前,常用的淬火冷却介质有盐水、水、矿物油、空气等。其中,盐水及水作为淬火介质,由于具有比容大、成本低、获取和后期处理方便等特性,在耐磨铸件、铝合金等金属工件的热处理中广泛运用,一般采用整体水冷、喷淋、雾化喷射等方式进行淬火。整体水冷方式在工件冷却过程中容易造成局部温升,从而难以保证工件淬火温度的均匀性,冷却时会使工件内部产生内应力而易造成工件变形乃至开裂,特别是对于大型工件由于无法精确控制淬火温度变化曲线,进而易导致淬火效果难以控制。喷淋因具有较强的可控性、传热能力强、冷却过程均匀、没有沸腾滞后性等,已广泛应用于铝合金中厚板等的生产过程。但也应看到,由于现有技术中的喷淋水滴体积较大且难以保证均匀,容易导致工件冷却速度不均匀,而且传统向下喷淋的结构也易导致工件上部比下部接收的水量较多,导致上部冷却速度比下部快,且落入下部的水滴在接触高温工件后气化形成蒸汽上升,不仅会进一步阻碍上部水滴的下落,还会在上升过程中带走工件上部的热量,从而加剧工件上下部分冷却速度的差异,易造成工件内应力的累计而导致工件变形乃至开裂。当然,为了解决喷淋方式的不足,也有采用雾化喷射的方式,虽然基本解决了水滴大而不均匀的问题,但上喷式结构的问题难以解决。此外,也有针对上喷式不足而采用侧喷或下喷的方式,虽然也解决了部分问题,但直接对工件进行喷射冷却即难以保证水雾的均匀性,而且对于工件不同部位、结构或大小,单纯的水冷会因冷速不同导致尺寸偏差过大影响淬火质量。因此,迫切需要开发出一种结构简单、冷却均匀、控制便捷、淬火应力和热变形小、经济环保的淬火装置,来稳定实现不同金属工件的高质量批量化生产。


技术实现要素:

4.本发明的目的在于提供一种结构简单、冷却均匀、控制便捷、淬火应力和热变形小、经济环保的冷却速度均匀可控的高效水雾淬火装置。
5.本发明是这些实现的:包括底座、导风板、风机、雾化喷头,所述底座为中空上开口
框形结构,所述底座至少一侧壁上设置有与外部连通的风机,所述底座内远离风机出风口的方向至少设置有一块向后倾斜的导风板,所述雾化喷头固定设置于风机的出风口上,或者固定设置于风机的出风口与导风板间或导风板之间的底座上,所述雾化喷头的一端与供水系统连通。
6.本发明的有益效果:1、本发明通过在底座的侧壁设置风机,然后在底座内设置倾斜的导风板,最后再设置雾化喷头,从而使水雾从底部均匀向上吹至淬火工件表面进行水雾淬火处理,可有效控制工件淬火温度变化曲线,从而可避免冷却时因工件内应力过大而造成扭曲变形乃至开裂形成报废的问题。
7.2、本发明通过雾化喷头结合风机的进一步雾化,使得落在工件上的雾滴远远小于传统的喷淋水滴,特别是采用侧吹结合导风板的结构,可通过导风板去除部分大直径雾滴,而且合理的导风板布置还能对水雾的分布进行引导,从而可适应不同结构工件的淬火需要,而且通过风机雾化和导风板的导向,水雾中的雾滴分布也比喷淋水滴更加均匀,从而避免了传统喷淋式淬火工件冷却速度不均匀的问题。
8.3、本发明的下置式雾化喷头结合风机大流量风的助推,对工件形成自下而上的均匀且高速的水雾,相比传统向下喷淋的结构可避免工件上部积水而造成局部冷却速率不均匀产生的热形变问题;此外,自下而上的水雾在接触高温工件后气化形成蒸汽上升,不仅可进一步带走工件上部的热量,而且还能促进水雾的上行,从而进一步弱化工件上下部冷却速度的差异,可减低工件内应力累计而导致的扭曲变形乃至开裂,能够有效提高淬火质量。
9.4、本发明可以根据工件材质、出料温度及性能要求,通过控制供水量、风机转速,进而改变喷雾淬火时的通风量、风速、介质比例控制来调整冷却速度,以风淬、雾淬和水淬的协同组合方式提供更宽泛的冷却速率控制范围,能够满足各种工件淬火加工需求。
10.综上所述,本发明,具有具有结构简单、冷却均匀、控制便捷、淬火应力和热变形小、经济环保的特点。
附图说明
11.图1为本发明结构示意图之一(单侧);图2为本发明结构示意图之二(双侧+雾化风机);图3为图2之俯视图;图4为图2之左视图;图5为图2之风机与雾化喷头连接结构示意图;图6为图2之门式置料架结构示意图;图7为本发明结构示意图之三(双侧+连接管);图8为图7之俯视图;图中:1-底座,2-导风板,3-风机,301-网罩,4-雾化喷头,401-喷嘴,402-固定管,403-连接管,5-隔板,6-门式置料架,601-门式框梁,602-纵梁,603-支撑梁,604-吊环,7-固定杆。
具体实施方式
12.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明,但不以任何方式对本发明加以限制,基于本发明教导所作的任何变更或改进,均属于本发明的保护范围。
13.图1至8所示,本发明包括底座1、导风板2、风机3、雾化喷头4,所述底座1为中空上开口框形结构,所述底座1至少一侧壁上设置有与外部连通的风机3,所述底座1内远离风机3出风口的方向至少设置有一块向后倾斜的导风板2,所述雾化喷头4固定设置于风机3的出风口上,或者固定设置于风机3的出风口与导风板2间或导风板2之间的底座1上,所述雾化喷头4的一端与供水系统连通。
14.如图2、3和4所示,所述底座1对应的两侧壁上分别至少间隔设置有两台与外部连通的风机3,所述底座1在两侧风机3之间的中部固定设置有与底部及两侧密闭连接的隔板5,所述导风板2设置于底座1上的风机3与隔板5之间,所述导风板2的底端与底座1的底部之间预留有空隙。
15.所述隔板5的横切面为
“│”
形、“∧”形结构或旋转90
°
的“∠”形结构。
16.所述底座1上的风机3与隔板5之间至少设置有两块导风板2且近风机3侧的导风板2底端高于近隔板5侧的导风板2底端。
17.所述底座1上部或下部设置有固定杆7,所述导风板2的上部或下部与固定杆7固定连接或铰接;所述固定杆7一端与底座1一侧的侧壁铰接且另一端与底座1另一侧的侧壁可旋转的固定连接。
18.所述雾化喷头4包括喷嘴401、固定管402,所述固定管402成环状固定在风机3的出风口内或出风口侧壁上,所述固定管402上间隔设置有多个与之连通的喷嘴401,所述固定管402设置有与供水系统连通的供水口(如图2和5所示);或者雾化喷头4包括喷嘴401、连接管403,所述连接管403与导风板2平行且固定设置于风机3的出风口与导风板2间、导风板2之间和/或导风板2与隔板5之间的底座1上,所述连接管403上间隔设置有多个开口向下的喷嘴401,所述连接管403设置有与供水系统连通的供水口(如图7和8所示)。
19.如图6所示,所述底座1的顶端沿风机3的出风口方向设置有门式置料架6,所述门式置料架6包括至少两个门式框梁601、纵梁602、支撑梁603,所述纵梁602固定设置在相邻门式框梁601的上部,所述支撑梁603分别固定设置在相邻门式框梁601的内侧,所述纵梁602的顶端还设置有吊孔或吊环604。
20.所述门式置料架6的纵梁602间距不大于导风板2的长度。
21.所述底座1至少一侧的外部还设置可移动的雾化风机,所述雾化风机的出风口指向底座1顶端的门式置料架6,所述雾化风机的雾化喷头4一端与供水系统连通。
22.所述雾化风机可上下旋转的铰接在移动座的上部,所述移动座的底端设置有轮子。
23.所述风机3和/或雾化风机设置有可调整转速的控制器,所述雾化喷头4上设置有可调整供水压力和/或供水量的阀门。
24.本发明工作原理和工作过程:如图2至6所示,将待淬火的工件放置在托盘上,然后一同加热并保温后出炉,出炉后将托盘吊装在门式置料架6的支撑梁603上,随后吊装到底座1的上端面;根据待淬火工件的材质、结构和淬火后性能要求,调整风机3的转速和供水系统的压力,然后启动风机3并向
雾化喷头4供水,水雾经喷嘴401喷出,在风机3的风压作用下向底座1的另一侧高度移动,在导风板2和隔板5的作用下,水雾转向向上喷向工件进行急冷处理;在自下而上淬火的同时,启动底座1外侧的若干雾化风机,自工件侧部直接对其喷雾淬火;在持续预定时间的雾化淬火或工件温度下降到预定温度时,停止供水仅对工件进行缓慢冷却的风淬,或者直接停止风机2和供水让工件自然冷却;工件冷却到预定温度后,将工件随门式置料架6吊移到地面,或直接将托盘吊移到地面完成淬火。
25.以上所述仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
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