专利名称：真空室型低温处理装置的制作方法
技术领域：
本发明属于金属材料的低温处理设备。
对金属材料进行低温处理，是近年来国外兴起的一种新技术。它是将工件淬火的冷却过程继续下去，到低于室温的某一温度过程，从而改变金属材料的微观结构，以便达到增强工件的耐磨性和尺寸稳定性的新工艺。
对机械性能和制造精度要求较高的加工件，大多数是选用含碳量较高的碳素结构钢、工具钢、高合金钢等材料制造的。由于这些材料的马氏体转变终止温度在摄氏零度以下，有的甚至于低到－110℃。因此，这些材料在淬火后，会留下残余奥氏体，有时竟达13－45％之多，从而限制了材料的硬度以及耐磨性的提高。而且，残余奥氏体是不稳定结构，在保留和使用期间，受冷、热会分解转化，致使工件的体积发生膨胀与变形，几何尺寸不稳定。
为改善材料的上述性能，提高工件的使用寿命，采用低温处理技术，能有效地消除工件残余的奥氏体，并使之微观组织细化。但要达到这个目的，必须掌握在低温处理过程中，温变速率稳定以及工件整体温度均一这两个要点。
本发明以前的低温处理装置，都是采用工件与冷却剂(例如液氮)直接接触的形式。或是将工件直接置于冷却剂里，或是把冷却剂喷射到工件表面上。由于不能完全控温，达不到上述两个要点，实际效果很差。
日本人八重樫敏雄等人，提出了一种改进设计(见日本国特许厅公开特许公报，昭53－10312)。
图1是该装置的结构纵剖面示意图。图中(4)为冷却容器；(5)为带有多喷嘴的输送冷却剂(液氮)的金属导管；(6)为鼓风机；(7)为被处理的工件；(9)为使工件转动的机构；(10)为悬吊工件的吊具；(12)为连接冷却剂(液氮)贮存容器的冷却剂供应管。由图中看出，该设计的特点在于向垂吊的工件(7)表面喷射冷却剂(液氮)的同时，使工件旋转；并在冷却容器(4)的底部设置鼓风机(6)，用来搅拌工件周围的冷气，使之产生箭头所示方向的循环，以期使工件冷却均匀。然而实际上并没有达到设计者的理想目的。从喷嘴喷出来的冷却剂(液氮)，遇室温雾化之后，在鼓风机的作用下，工件表面周围产生的是不平衡的动态气体的换热，因而冷却效率低，而温变速率也难以控制稳定。实验表明，工件上下区域间出现了较大的温差。再者，该装置结构复杂，用处也太专一。
本发明的目的在于，为工业企业提供一种切实可行、能有效提高各种工件(包括刀具、钻头、模具、齿轮、精密轴承、轮轴、低温阀门、轧辊、以及弹簧等)的耐磨性和使用寿命的新设计，以适于工业部门生产的广泛需要。
本发明是由冷却容器、工作室、真空泵系统，提升机构以及检测与控制仪表等部分组成的装置。图2为本装置的结构纵剖面示意图。图中(1)为冷却容器；(2)为工作室；(3)为真空泵；(4)为提升机构；(5)为抽真空管；(6)为连接真空泵的伐接头；(7)为测量工作室真空度的规管接头；(8)为测量工作室内温度的温度计引线接头；(9)为装置底座；(10)为装置机壳。装置中的工作室(2)，是用一根上端与多功能接头相连接，下端与工作室(2)顶盖法兰相固连的抽真空金属管(5)并配以提升机构，吊装在冷却容器(1)的上方。真空泵系统则是由真空泵(3)，多功能接头以及为工作室(2)抽取真空的金属管(5)等部件依次连接而组成的系统。而多功能接头则是由伐接头(6)、规管接头(7)、温度计引线接头(8)以及吊钩环接头组成的整体部件。
本发明的特征在于，具有一种用来盛装工件，避免其与冷却剂(液氮)相接触，且能抽真空的工作室，以及为盛装工件的工作室抽取真空来控制工件温变速率的真空泵系统。
与前述设计不同，本发明按如下原理进行工作，当把清洗干净的待处理工件装入工作室(2)中的工件架上，用法兰借助铅丝把工作室(2)密封好，把伐接头(6)用管子与真空泵(3)接通后，起动真空泵(3)对工作室(2)抽真空。当真空度达到处理工艺所要求的值后，再由提升机构(4)将工作室(2)置入冷却容器(1)中的冷却剂(液氮)内进行冷却。
本发明所采取的冷却剂(液氮)与盛装工件的工作室的真空度相配合实现对工件控温的技术措施，比八重樫敏雄所采用的喷射、旋转与鼓风等技术手段更为简单，操作方便和行之有效。本发明的优点在于，对工件处理效果好；装置结构简单，通用性强，不受工件大小、形状的限制，操作简便，无公害，成本低。
作为实施例，本发明已研制成VA－400型低温处理装置。
该装置由机箱、杜瓦、工作室、真空泵、提升机构以及相应的检测温度、压力、时间等工艺参数的自动显示仪表、控制机构等部件组成，构成可拆整体。
装置技术指标整机外形高2.4米，长1.1米，宽0.7米机箱铝制，高1.8米，长1.1米，，宽0.7米冷却剂容器(杜瓦)，高1.1米，YDH－100型工作室高0.36米， φ0.3米 由不锈钢制成真空泵2XZ－2机械泵提升机构包括XJW－007型减速机；钢丝绳、滑轮、支架、吊钩(均由45＃钢制成的)。
处理量20kg／日监控水平自动显示和控制效果通用钻头使用寿命净提高3倍，车刀、铣刀净提高1倍以上。
下表给出了用本装置对高速钢刃具进行低温处理后，在各厂家使用情况与未处理刃具的对比资料。表中第一纵行为做对比实验的各厂家；横列为各厂家进行实验的情况。如东方汽轮机厂，使用本装置处理过的25Cr2Ni4M0vφ8mm钻头，对材料进行加工，一个钻头可钻40个孔，未经低温处理的同种钻头只能钻10个即报废，使用寿命净增加了三倍。
表1、低温处理对高速钢刃具使用寿命影响 本装置结构简单，成本低，运行可靠，操作方便，容易推广，为使用厂家减少刃具消耗，提高工效降低成本，开辟了一条新路。
权利要求1.一种由冷却剂容器、提升机构、检测与控制气压、温度、时间等仪表部分组成的低温处理装置，其特征在于，具有用来盛装工件并可抽取真空的工作室以及相匹配的真空泵系统。
2.按权利要求1所述的低温处理装置，其特征在于，工作室是借助于一根上端与多功能接头相连接，下端与工作室顶盖法兰相固连的抽真空金属管，并配以提升机构，吊装在机壳内冷却容器的上方。真空泵系统则是由真空泵、多功能接头、抽真空金属管依次连接而构成。
3.按权利要求2所述的低温处理装置，其特征在于，工作室由顶盖法兰加压铅丝密封。
4.按权利要求3所述的低温处理装置，其特征在于，多功能接头是由伐接头、规管接头、温度计引线接头以及吊钩环接头构成的一个整体复合接头。
专利摘要本装置给出的真空室型低温处理装置是用来对刃具、模具、齿轮、轴承、轧辊，弹簧等工件进行低温处理的专门设备，它是由冷却容器、真空型工作室、真空泵、提升机构以及相应的检测与控制仪表等组成。其特征是具有用来或装工件并可抽取真空室以及相匹配的真空泵。它结构简单、操作方便，通用性强，无公害，成本低，而对工件处理效果好，适于工业部门生产的广泛需要。
文档编号C21D6/04GK2117379SQ9121463
公开日1992年9月30日 申请日期1991年6月20日 优先权日1991年6月20日
发明者任连治, 李彩云, 陈荣光, 滕秋安 申请人:核工业西南物理研究院