熱處理零件冷卻裝置的製作方法

2023-12-11 00:14:12 1

本發明屬於熱處理的一般方法或設備領域。

背景技術：

淬火後高溫回火的熱處理方法稱為調質處理。一般回火只要在一個溫度保持一定時間，但是為滿足零件一定的物理特性，回火後需要階梯式的降溫，即溫度降到一定時保溫一段時間，再將溫度降到下個溫度保溫一段時間，如此反覆直到降到室溫。這種處理方法可以使鋼的性能、材質得到很大程度的調整，其強度、塑性和韌性都較好，具有良好的綜合機械性能。此時的鐵素體已基本無碳的過飽和度，碳化物也為穩定型碳化物，常溫下是一種平衡組織，不會在受熱時尺寸發生不均衡的變化。採用階梯式降溫時，需要保證零部件每處溫度變化一致，來使經過熱處理的零部件在承受載荷時內力均勻，不易變性斷裂。而現有冷卻裝置只針對一次降溫的工藝，這種工藝不需要考慮階梯式降溫時熱源的溫度變化對零部件機械性能的影響。使用現有冷卻裝置進行階梯式降溫時，因為熱源溫度變化和裝置內的氣體與外界的交換，零部件各處接觸的氣體溫度不一致，從而會使零部件各處溫度變化不一致，所以現有冷卻裝置不適用於階梯式降溫的工藝。

技術實現要素：

本發明的目的在於提供一種熱處理零件冷卻裝置，以滿足零部件熱處理後階梯式降溫工藝的要求。

為了達到上述目的，本發明的基礎方案提供一種熱處理零件冷卻裝置，包括外殼、夾具、一端封閉的熱源管、電控的抽真空泵、電控的送氣泵、電控的熱交換泵和氣體箱，夾具位於外殼內，夾具包括第一夾板和第二夾板，第一夾板上設有用於抵靠零部件和熱源管未封閉端的密封件，第二夾板上設有用於抵靠零部件的密封件，第二夾板上設有第一通孔，第一通孔上設有密封件；熱源管安裝在第一通孔中，熱源管上設有第二通孔、第三通孔和第四通孔，第二通孔位於第二夾板靠近第一夾板側，第二通孔上設有電動的第一閥門；氣體箱包括儲氣箱和降溫箱，儲氣箱與降溫箱之間通過連接管連通，連接管上設有電控的第二閥門，抽真空泵的吸氣端連接在第三通孔上，抽真空泵的出氣端與降溫箱連接，送氣泵的吸氣端與保溫箱連接，送氣泵的出氣端與第四通孔連通，熱交換泵的吸氣端與大氣連通，熱交換泵的出氣端與降溫箱連通。

本基礎方案的原理在於：以需要將經熱處理的零部件先降到第一溫度，保持第一溫度一段時間，再降到第二溫度為例。

將經熱處理的零部件放置在第一夾板和第二夾板之間，並使零部件的兩個平整端面分別抵靠在第一夾板的密封件和第二夾板的密封件上,將熱源管抵靠在第一夾板的密封件上。開啟第一閥門、第二閥門和送氣泵，送氣泵將儲氣箱內的常溫空氣吸進熱源管內，常溫空氣隨著熱源管的內腔通過第二通孔進入零部件內壁與熱源管外壁之間的空間，此時常溫空氣對零部件進行降溫，同時常溫空氣的溫度上升，變成熱空氣。關閉第一閥門和送氣泵，開啟抽真空泵，抽真空泵將熱源管內的熱空氣抽進降溫箱，熱交換泵將室內空氣吸入降溫箱與抽真空泵吸入的熱空氣混合併降溫。

當降溫箱中的氣體溫度達到第一溫度時，關閉熱交換泵，開啟第二閥門和送氣泵。第一溫度的空氣進入儲氣箱，經送氣泵吸入熱源管內。當熱源管內充滿第一溫度的氣體時關閉第二閥門送氣泵和抽真空泵。等待降溫箱中的氣體溫度再次降到第一溫度時，再次開啟第二閥門、送氣泵和抽真空泵以保持熱源管內的溫度長期處於第一溫度。因為熱源管的溫度一直保持在第一溫度，零部件與熱源管之間的空氣作為熱源管與零部件的熱交換介質使零部件的溫度逐漸降到熱源管中的第一溫度，並保持第一溫度。因為氣體一直被固定在零部件和熱源管之間，又因為氣體分子運動活躍，氣體內溫度擴散快，因此氣體內部的溫度能短時間達到一致，所以利用固定空間的氣體作為熱源管與零部件的熱交換介質可以能保證零部件每處的溫度一致。

當需要將溫度降到第二溫度時，開啟抽真空泵，並使第一閥門、送氣泵和第二閥門處於關閉狀態。抽真空泵將熱源管內的空氣抽進降溫箱，使熱源管內保持真空狀態後關閉抽真空泵。因為抽真空時，熱源管內的氣體溫度為第一溫度，真空絕熱，所以抽真空之後零部件仍然保持第一溫度。開啟熱交換泵，將降溫箱中的溫度降到第二溫度時，關閉熱交換泵，開啟第二閥門和送氣泵，將第二溫度的氣體送進熱源管內。當熱源管內充滿第二溫度的氣體之後，關閉第一閥門、第二閥門、抽真空泵和送氣泵，開啟熱交換泵。等待降溫箱中的氣體溫度再次降到第二溫度時，再次開啟第二閥門、送氣泵和抽真空泵以保持熱源管內的溫度長期處於第二溫度。當第二溫度的氣體進入熱源管內時，熱源管內每處的溫度為第一溫度，第二溫度的氣體快速進入熱源管，只會使熱源管內各處溫度出現微小的差異，這一微小差異在零部件和熱源管之間的氣體的擴散作用下，均勻分散到零部件和熱源管之間的氣體內部，因此零部件內每處溫度變化保持一致。

本基礎方案的有益效果在於：本裝置將一部分氣體固定在零部件的熱源管之間，利用固定體積的氣體作為熱交換介質，利用氣體良好的擴散性對零部件進行降溫，保證零部件內每處溫度變化一致。過程中通過真空抽氣泵、送氣泵等機構使熱源管內溫度保持不變，使零部件的溫度降到一定時不再下降，滿足了階梯降溫的工藝。熱源管的設置，讓抽真空泵將熱源管內抽真空後再次通入氣體時，零部件與絕熱套之間氣體的溫度每處保持一致，進一步保證了零部件每處溫度保持一致。

上述方案為基礎方案，基於基礎方案的優化方案一：還包括帶指針的第一溫度計，第一溫度計上設有控制抽真空泵開啟的觸碰開關，觸碰開關上設有延時計，第一溫度計安裝在零部件外側。當溫度達到指定溫度時，第一溫度的指針碰到觸碰開關，經過延時計設定的保溫時間後，抽真空泵開始工作，使熱源管內形成真空。因為溫度變化緩慢，人工操作容易使零部件處於指定溫度太長時間，溫度計和延時計的設置不用人工控制，並且保溫時間固定，防止了零部件處於指定溫度太長時間，保證了降溫過後零部件的機械性能。

基於基礎方案的優化方案二：所述熱源管中設有將抽真空泵的吸氣路徑和送風泵的送氣路徑隔開的分隔板。分隔板的設置將抽真空泵的吸氣路徑和送風泵的送氣路徑隔開，防止送氣泵出來的氣體直接進入抽真空泵，影響熱源管中的氣體溫度。

基於優化方案一的優化方案三：還包括帶指針的第二溫度計，第二溫度計上設有第二閥門開啟的觸碰開關，第二溫度計安裝在降溫箱內。當降溫箱中的溫度降到指定溫度時，第二溫度的指針碰到觸碰開關，第二閥門開啟，已經達到指定溫度的氣體進入儲氣箱，等待送氣泵吸入熱源管。溫度計和觸碰開關的設置，不需要人工操作，自動化程度高。

基於優化方案三的優化方案四：還包括控制模塊，抽真空泵、送氣泵、熱交換泵、第一溫度計、第二溫度計、第一閥門和第二閥門均與控制模塊電連接。將抽真空泵、送氣泵、熱交換泵、第一溫度計、第二溫度計、第一閥門和第二閥門統一接入一個控制模塊，讓本設備全自動化。

基於基礎方案的優化方案五：所述密封件為耐高溫密封件。耐高溫密封件耐高溫，該類密封件不會在高溫時失效，保證了熱源管的真空狀態。

附圖說明

圖1為本發明實施例熱處理零件冷卻裝置的結構示意圖；

圖2為本發明實施例中氣體箱的結構示意圖。

具體實施方式

下面通過具體實施方式對本發明作進一步詳細的說明：

說明書附圖中的附圖標記包括：第一夾板1、第一溫度計2、外殼3、第二夾板4、熱源管5、第三通孔6、第四通孔7、第一閥門8、第二通孔9、隔板10、密封件11、軸套12、抽真空泵13、儲氣箱14、連接管15、第二閥門16、送氣泵17、降溫箱18、熱交換泵19。

實施例：本方案中的熱處理零件冷卻裝置，如圖1所示，包括外殼3、第一夾板1、第二夾板4、一端封閉的熱源管5、帶指針的第一溫度計2、帶指針的第二溫度計、電控的抽真空泵13、電控的送氣泵17、電控的熱交換泵19和氣體箱，第一夾板1和第二夾板4位於外殼3內，第一夾板1上安裝有用於抵靠零部件和熱源管5未封閉端的耐熱的密封件11，第二夾板4上安裝有用於抵靠零部件的耐熱的密封件11，第二夾板4上一體成型有第一通孔，第一通孔上安裝有耐熱的密封件11。熱源管5安裝在第一通孔中，熱源管5上一體成型有第二通孔9、第三通孔6和第四通孔7，第二通孔9位於第二夾板4靠近第一夾板1側，第二通孔9上安裝有電動的第一閥門8。熱源管5中一體成型有將抽真空泵13的吸氣路徑和送風泵的送氣路徑隔開的分隔板10。如圖2所示，氣體箱包括儲氣箱14和降溫箱18，儲氣箱14與降溫箱18之間通過連接管15連接，連接管15上安裝有電控的第二閥門16，抽真空泵13的吸氣端連接在第三通孔6上，抽真空泵13的出氣端與降溫箱18連接，送氣泵17的吸氣端與保溫箱連接，送氣泵17的出氣端與第四通孔7連接，熱交換泵19的吸氣端與大氣連接，熱交換泵19的出氣端與降溫箱18連接。第一溫度計2上安裝有控制抽真空泵13開啟的觸碰開關，觸碰開關上設有延時計，第一溫度計2安裝在零部件外側。第二溫度計上安裝有第二閥門16開啟的觸碰開關，第二溫度計安裝在降溫箱18內。抽真空泵13、送氣泵17、熱交換泵19、第一溫度計2、第二溫度計、第一閥門8和第二閥門16均與控制模塊電連接。

工作原理：本裝置適合具有兩個平整且平行的端面，並且中空的零件。以軸套12為例，需要將經熱處理的軸套12先降到第一溫度，保持第一溫度一段時間，再降到第二溫度。

將經熱處理的軸套12放置在第一夾板1和第二夾板4之間，並使軸套12的兩個平整端面分別抵靠在第一夾板1的密封件11和第二夾板4的密封件11上,將熱源管5抵靠在第一夾板1的密封件11上。開啟第一閥門8、第二閥門16和送氣泵17，送氣泵17將儲氣箱14內的常溫空氣吸進熱源管5內，常溫空氣隨著熱源管5的內腔通過第二通孔9進入軸套12內壁與熱源管5外壁之間的空間，此時常溫空氣對軸套12進行降溫，同時常溫空氣的溫度上升，變成熱空氣。關閉第一閥門8和送氣泵17，開啟抽真空泵13，抽真空泵13將熱源管5內的熱空氣抽進降溫箱18，熱交換泵19將室內空氣吸入降溫箱18與抽真空泵13吸入的熱空氣混合併降溫。

當降溫箱18中的氣體溫度達到第一溫度時，關閉熱交換泵19，第二溫度計碰到觸碰開關，開啟第二閥門16和送氣泵17。第一溫度的空氣進入儲氣箱14，經送氣泵17吸入熱源管5內。當熱源管5內充滿第一溫度的氣體時關閉第二閥門16送氣泵17和抽真空泵13。等待降溫箱18中的氣體溫度再次降到第一溫度時，再次開啟第二閥門16、送氣泵17和抽真空泵13以保持熱源管5內的溫度長期處於第一溫度。因為熱源管5的溫度一直保持在第一溫度，軸套12與熱源管5之間的空氣作為熱源管5與軸套12的熱交換介質使軸套12的溫度逐漸降到熱源管5中的第一溫度，並保持第一溫度。因為氣體一直被固定在軸套12和熱源管5之間，又因為氣體分子運動活躍，氣體內溫度擴散快，因此氣體內部的溫度能短時間達到一致，所以利用固定空間的氣體作為熱源管5與軸套12的熱交換介質可以能保證軸套12每處的溫度一致。

當需要將溫度降到第二溫度時，第一溫度計2碰到觸碰開關，等待延時計到達設定的時間，開啟抽真空泵13，並使第一閥門8、送氣泵17和第二閥門16處於關閉狀態。抽真空泵13將熱源管5內的空氣抽進降溫箱18，使熱源管5內保持真空狀態後關閉抽真空泵13。因為抽真空時，熱源管5內的氣體溫度為第一溫度，真空絕熱，所以抽真空之後軸套12仍然保持第一溫度。開啟熱交換泵19，將降溫箱18中的溫度降到第二溫度時，關閉熱交換泵19，開啟第二閥門16和送氣泵17，將第二溫度的氣體送進熱源管5內。當熱源管5內充滿第二溫度的氣體之後，關閉第一閥門8、第二閥門16、抽真空泵13和送氣泵17，開啟熱交換泵19。等待降溫箱18中的氣體溫度再次降到第二溫度時，再次開啟第二閥門16、送氣泵17和抽真空泵13以保持熱源管5內的溫度長期處於第二溫度。當第二溫度的氣體進入熱源管5內時，熱源管5內每處的溫度為第一溫度，第二溫度的氣體快速進入熱源管5，只會使熱源管5內各處溫度出現微小的差異，這一微小差異在軸套12和熱源管5之間的氣體的擴散作用下，均勻分散到軸套12和熱源管5之間的氣體內部，因此軸套12內每處溫度變化保持一致。

以上所述的僅是本發明的實施例，方案中公知的具體結構及特性等常識在此未作過多描述。應當指出，對於本領域的技術人員來說，在不脫離本發明結構的前提下，還可以作出若干變形和改進，這些也應該視為本發明的保護範圍，這些都不會影響本發明實施的效果和專利的實用性。本申請要求的保護範圍應當以其權利要求的內容為準，說明書中的具體實施方式等記載可以用於解釋權利要求的內容。