一种消除热处理淬火蒸汽膜的方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及热处理淬火技术领域，尤其涉及一种用于压淬法淬火时消除热处理淬 火蒸汽膜的方法及装置。
【背景技术】
[0002] 淬火工艺是将钢加热到某一温度，保持一定时间，之后在冷却介质中迅速冷却，以 获得马氏体或贝氏体的热处理工艺。目的是提高硬度、强度、耐磨性能以满足材料的实用性 能。在淬火冷却介质中的冷却速度和均匀性对材料所获得的硬度、强度、耐磨性起到关键作 用。
[0003] 材料在水中淬火时可分为三个阶段：第一阶段称为汽膜冷却阶段。这个阶段发生 在材料侵入水中时，材料表面形成了一层蒸汽膜。通过蒸汽膜放热，热传导相当慢。第二阶 段是沸腾阶段。这个阶段不形成连续的蒸汽膜，有一部分蒸汽凝结成液体，新的液体又转化 为蒸汽，其结果形成一种间断的沸腾现象。第三阶段称为对流冷却阶段。这个阶段没有蒸 汽形成，通过液体传导和对流进行冷却。
[0004] 蒸汽膜的存在即严重影响了热传导又会产生大量的温度差，不但使冷却速度变慢 同时又使冷却表面不均匀，如果能够有效的打破消除第一、第二阶段所产生的蒸汽膜，就会 显著提升热处理效率，并明显提高材料的硬度、强度和耐磨性。
【发明内容】
[0005] 本发明提供了一种消除热处理淬火蒸汽膜的方法及装置，在淬火压床上设置超声 波振盒，有效打破消除在冷却介质中产生的蒸汽膜，提高冷却速度和淬火的均匀性，达到显 著提高工件硬度、强度和耐磨性的目的。
[0006] 为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
[0007] 一种消除热处理淬火蒸汽膜的方法，包括如下步骤：
[0008] 在热处理生产线淬火压床钢板上部设超声波装置，钢板经热处理炉九段加热到 800~1000°C后由辊道送入淬火压床，液压系统设定压力为0. 5~1.OMPa将钢板压紧，PLC 控制系统同时启动喷水装置和超声波装置，超声波频率为20000~50000Hz，淬火结束后喷 水装置和超声波装置同时关闭。
[0009] 所述超声波频率设定为28000Hz。
[0010] 用于实现一种消除热处理淬火蒸汽膜的方法的装置，包括通过导线连接的换能器 振盒和超声波信号发生器，所述换能器振盒由盒体、超声波换能器和振头组成，多个换能器 振盒均布在淬火压床上方的固定框架内。
[0011] 所述超声波信号发生器与PLC控制系统电连接。
[0012] 所述超声波换能器输出端并联有抗变阻器，超声波换能器的输出频率为20000~ 50000Hz〇
[0013] 所述换能器振盒数量为16~30个。
[0014] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0015] 1)利用超声波振盒有效打破、消除在冷却介质中产生的蒸汽膜，从而提高冷却速 度和淬火的均匀性，淬火后工件强度提升到7. 5 (其基准是以20°C静止的水淬火强度为1)， 抗拉强度增加了 10%，硬度增加了 5. 4HRC，抗磨损性也有了显著提高；
[0016] 2)超声波换能器通过振子作用于淬火介质与材料表面，机械Q值高，转换效率高；
[0017] 3)超声波发生器输出端并联抗变阻器，发生器负载为纯电阻，输出效率高。
【附图说明】
[0018] 图1是本发明所述装置的结构的示意图。
[0019] 图2是图1中的A向视图。
[0020] 图3是超声波频率与钢板拉伸强度的关系曲线。
[0021] 图4是超声波频率与钢板硬度的关系曲线。
[0022] 图中：1.淬火压床固定框架 2.换能器振盒 21.盒体 22.超声波换能器 23.振头3.超声波信号发生器4.PLC控制柜5.辊道
【具体实施方式】
[0023] 下面结合附图对本发明的【具体实施方式】作进一步说明：
[0024] 一种消除热处理淬火蒸汽膜的方法，包括如下步骤：
[0025] 在热处理生产线淬火压床液压装置上方设超声波装置，钢板经热处理炉九段加热 到800~1000°C后由辊道5送入淬火压床，液压系统设定压力为0. 5~1.OMPa将钢板压 紧，PLC控制系统同时启动喷水装置和超声波装置，超声波频率为20000~50000Hz，淬火 结束后喷水装置和超声波装置同时关闭。
[0026] 所述超声波频率设定为28000Hz。
[0027] 见图1，是本发明的结构示意图，本发明所述一种消除热处理淬火蒸汽膜的装置， 包括通过导线连接的换能器振盒2和超声波信号发生器3,所述换能器振盒2由盒体21、超 声波换能器22和振头23组成，多个换能器振盒均2布在淬火压床上方的固定框架1内。
[0028] 所述超声波信号发生器3与PLC控制系统电连接。
[0029] 所述超声波换能器22输出端并联有抗变阻器，超声波换能器22的输出频率为 20000 ~50000Hz〇
[0030] 所述换能器振盒2数量为16~30个。
[0031] 对于大尺寸钢板进行表面淬火处理时，由于工件体大量重，需采用加热、压淬热处 理生产线，主要包括上料装置、炉体加热装置、淬火压床、卸料及转动装置、压力机、燃烧系 统及控制系统等。淬火压床是该生产线的关键设备，对钢板的夹紧及喷水冷却过程决定了 钢板的压淬质量。
[0032] 淬火压床的工作流程为：钢板经炉体加热后，由传动系统将工件运送到压床的合 适位置，经液压系统将工件举升到位并压紧，然后启动喷水系统进行冷却，喷水时间按工艺 要求确定，完成淬火后停止喷水，工件下落到辊道上，由传动系统送出淬火压床。
[0033]本发明应用在淬火压床上，喷水的同时启动超声波信号发生器3产生高频电信 号，超声波换能器22将高频电信号转化为一定频率的机械波，再通过振头23作用于淬火介 质和材料表面；超声波振盒2所发高频声波将淬火介质和材料表面全部覆盖，同时产生空 化现象，形成冲击波，能够有效打破并消除淬火过程中产生的蒸汽膜，使淬火液分布均匀， 提高冷却速度和淬火均匀性，并可显著提高工件的硬度、强度和耐磨性。
[0034] 见图3,是超声波频率与钢板拉伸强度的关系曲线。见图4,是超声波频率与钢板 硬度的关系曲线。超声波换能器22的功率在20000~50000Hz均可满足使用要求，但根据 不同超声波频率对工件抗拉强度和硬度的影响，频率为28000Hz时工作的抗拉强度和硬度 可达到或接近最高值。
[0035] 以下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。下述实施例中所用方法如无特 别说明均为常规方法。
[0036]【实施例1】
[0037] 采用本发明对钢板进行淬火处理，在淬火压床的固定框架1上均匀固定3行8列 共24个换能器振盒2(如图2所示），换能器振盒2通过超声波信号发生器3连接PLC控制 柜4,钢板由辊道5送入热处理炉加热后进入淬火压床，钢板被压紧后，由PLC控制系统控制 喷水并同时启动本发明所述装置，工艺参数如下：
[0038] 钢板板厚：6mm;
[0039] 热处理炉为九段加热，加热温度设定为：890°C _890°C _900°C _900°C _908°C _908°C -910°C -910°C -900 °C；
[0040]压力设定：0? 6MPa ;
[0041] 超声波频率设定：28千赫；
[0042] 不使用超声波装置与使用超声波淬火后钢板的机械性能对比，如下表所示：
[0043]
【主权项】
1. 一种消除热处理淬火蒸汽膜的方法，其特征在于，包括如下步骤： 在热处理生产线淬火压床上部设超声波装置，钢板经热处理炉九段加热到800~ 1000°C后由辊道送入淬火压床，液压系统设定压力为0. 5~1.0 MPa将钢板压紧，PLC控制 系统同时启动喷水装置和超声波装置，超声波频率为20000~50000Hz，淬火结束后喷水装 置和超声波装置同时关闭。
2. 根据权利要求1所述的一种消除热处理淬火蒸汽膜的装置，其特征在于，所述超声 波频率设定为28000Hz。
3. 用于实现权利要求1所述的一种消除热处理淬火蒸汽膜的装置，其特征在于，包括 通过导线连接的换能器振盒和超声波信号发生器，所述换能器振盒由盒体、超声波换能器 和振头组成，多个换能器振盒均布在淬火压床上方的固定框架内。
4. 根据权利要求3所述的一种消除热处理淬火蒸汽膜的装置，其特征在于，所述超声 波信号发生器与PLC控制系统电连接。
5. 根据权利要求3所述的一种消除热处理淬火蒸汽膜的装置，其特征在于，所述超声 波换能器输出端并联有抗变阻器，超声波换能器的输出频率为20000~50000Hz。
6. 根据权利要求3所述的一种消除热处理淬火蒸汽膜的装置，其特征在于，所述换能 器振盒数量为16~30个。
【专利摘要】本发明涉及一种消除热处理淬火蒸汽膜的方法，包括如下步骤：在热处理生产线淬火压床钢板压紧装置上方设超声波装置，钢板经热处理炉九段加热到800～1000℃后由辊道送入淬火压床，液压系统设定压力为0.5～1.0MPa将钢板压紧，PLC控制系统同时启动喷水装置和超声波装置，超声波频率为20000～50000Hz,淬火结束后喷水装置和超声波装置同时关闭。所述超声波装置包括通过导线连接的换能器振盒和超声波信号发生器，与现有技术相比，本发明的有益效果是：在淬火压床上设置超声波振盒，有效打破消除在冷却介质中产生的蒸汽膜，提高冷却速度和淬火的均匀性，达到显著提高工件硬度、强度和耐磨性的目的。
【IPC分类】C21D1-667, C21D1-673, C21D9-46
【公开号】CN104651584
【申请号】CN201510076477
【发明人】李汉忠, 李悦
【申请人】鞍山市重型特钢板材加工有限公司
【公开日】2015年5月27日
【申请日】2015年2月13日