汽車發動機鋁合金件空氣風淬系統的製作方法

2023-06-15 14:39:06 3

汽車發動機鋁合金件空氣風淬系統的製作方法
【專利摘要】本發明公開了汽車發動機鋁合金件空氣風淬系統，包括風淬室、至少一條的排風管以及至少一套的進風裝置；所述進風裝置包括進風室、吹風機、風箱、出風嘴以及出風嘴升降裝置；進風室連通吹風機，吹風機通過風箱軟連接出風嘴，出風嘴升降裝置設置在出風嘴上，並可帶動出風嘴上下移動；出風嘴和排風管均連通風淬室。本發明對鋁合金缸體、缸蓋大批量生產提供了有力的支持，有力的保障了空氣淬火工藝，並且可以提供穩定高質量的汽車發動機鋁合金件，減少廢品率，節能減排，大大減少了企業的支出，提高了企業的經濟效益。
【專利說明】汽車發動機鋁合金件空氣風淬系統

【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種汽車發動機鋁合金件空氣風淬系統。

【背景技術】
[0002] 現有的國內汽車發動機鋁合金件空氣淬火通常採用壓縮空氣通過噴嘴將氣流高 速吹向工件，不僅容易造成工件各部位冷卻速度不均勻，而且還存在操作麻煩、安全性差等 缺陷。
[0003] 國內汽車發動機鋁合金件空氣淬火幾乎都是小批量生產，大致採用三種方式： 其一、採用壓縮空氣通過噴嘴進行空氣淬火，不僅容易造成工件各部位冷卻速度不均 勻，空氣淬火性能差異大，工件量大時壓縮空氣消耗量太大，設備製造成本太大，而且還存 在操作麻煩、安全性差等缺陷；壓縮空氣的出風口直接對著工件方向吹，這樣出氣口和工件 的距離會隨著工件的尺寸改變而改變，這樣就會造成到達工件表面的風速不一致，造成不 同工件的冷卻速率不一。
[0004] 其二、採用軸流風機空氣淬火：軸流風機的風量一般相對較大，但是這種風機的壓 力相對較低，經過形狀稍微複雜的工件，冷空氣克服阻力的能力較差，這樣就會造成相對較 多的死角，不利於風淬的均勻性。吹向工件的空氣溫度無法調整，工件的冷卻速率會隨著室 溫的變化而變化，這樣工件的淬火質量波動太大，無法控制。風機的出風口直接對著工件方 向吹，這樣出風口和工件的距離會隨著工件的尺寸改變而改變，這樣就會造成到達工件表 面的風速不一致，造成不同工件的冷卻速率不一。
[0005] 其三、採用高壓離心風機空氣淬火：吹向工件的空氣溫度無法調整，工件的冷卻速 率會隨著室溫的變化而變化，這樣工件的淬火質量波動太大，無法控制。風機的出風口直接 對著工件方向吹，這樣出風口和工件的距離會隨著工件的尺寸改變而改變，這樣就會造成 到達工件表面的風速不一致，造成不同工件的冷卻速率不一。
[0006] 國外汽車發動機鋁合金件空氣淬火設備同樣也處在起步階段，大多設備都存在一 些不合理的地方： 其一、採用高壓離心風機+冷凍機組的空氣淬火：室溫低於25°C時，離心風機抽取室內 空氣，直接吹向工件，經過和工件換熱的廢氣直接排出廠房外，室溫高於25攝氏度時，離心 風機抽取經過冷凍機組冷卻的冷空氣吹向工件，經過和工件換熱後直接排出廠房外。雖然 在設備上增加了風溫控制系統，但是在室溫低於室溫的情況下，會隨著室溫的降低加快工 件冷卻速率，這種方式會造成冷卻速率在室溫較低的狀況下無法調整，不能從設備上保障 空氣淬火的工藝。冷凍機組所產生的冷氣經過換熱就直接排出廠房外，沒有回收裝置，但 是在工件低於l〇〇°C後，經過換熱的空氣溫度升高只有2~3攝氏度，在室溫高於30°C後，回 收後的空氣溫度比室外的空氣溫度要低，如果不回收熱交換後的空氣，那麼就造成了浪費。 風機的出風口直接對著工件方向吹，這樣出風口和工件的距離會隨著工件的尺寸改變而改 變，這樣就會造成到達工件表面的風速不一致，造成不同工件的冷卻速率不一。
[0007] 其二、通過軸流風機+冷凍機組空氣淬火：軸流風機的風量一般相對較大，但是 這種風機的壓力相對較低，經過形狀稍微複雜的工件，冷空氣克服阻力的能力較差，這樣就 會造成相對較多的死角，不利於風淬的均勻性。而且向上一種方式一樣不能解決室溫過低 帶來的風淬速率無法調整、能源浪費和不同工件表面風速不一致導致的冷卻速率不一等問 題。


【發明內容】

[0008] 本發明要解決的技術問題是現有的汽車發動機鋁合金件淬火容易造成工件各部 位冷卻速度不均勻，而且還存在操作麻煩、安全性差、風淬速率無法調整、能源浪費和不同 工件表面風速不一致導致的冷卻速率不一。
[0009] 為解決上述技術問題，本發明採用的技術方案是：汽車發動機鋁合金件空氣風淬 系統，包括風淬室、至少一條的排風管以及至少一套的進風裝置；所述進風裝置包括進風 室、吹風機、風箱、出風嘴以及出風嘴升降裝置；進風室連通吹風機，吹風機通過風箱軟連接 出風嘴，出風嘴升降裝置設置在出風嘴上，並可帶動出風嘴上下移動；出風嘴和排風管均連 通風淬室。
[0010] 出風嘴升降裝置的設置，使得出風嘴與工件的距離可調，工件在風淬時出風嘴的 風壓最大，離開出風嘴的距離越遠風壓越低，風速自然越小，在保證工件進出風淬室無幹涉 和空氣淬火均勻的情況下出風嘴離工件越近越好，不同的高度適合不同的工件。
[0011] 為保證各個出風口的出風量可調，所述出風嘴上設置有一個以上的出風口，每個 出風口上均設置風量調節裝置。在高速流動的風向很難控制，經過風箱的短暫的存儲蓄 能過度後不能保證風箱下每個相同出風口面積的情況下出風量相同，所以就必須加調風裝 置，調節後風淬室內風速要求小於±3m/s，這樣就保證了爐內風淬的均勻性。
[0012] 作為本發明的一種改進方案，所述風量調節裝置包括螺母和螺杆；螺杆貫穿出風 口，其兩端各設置一個螺母與之螺紋連接。將兩端的螺母分別向中間收緊，則出風口面積減 小，在風壓相同的情況下，出風量就隨之減小；反之，將螺母向兩邊放鬆，則出風量增大。
[0013] 為保證室溫過高時系統的風淬效果，還設有迴風管，所述迴風管內設迴風閥門，回 風管的一端連通風淬室，另一端通過換熱器連通進風室；所述排風管內設置排放閥。關閉排 放閥，打開迴風閥門，使得迴風管工作，高溫的空氣通過換熱器降溫後再通過吹風機吹入風 箱，保證了冷空氣進入風淬室內的冷卻效果。
[0014] 為方便調節工件的冷卻速率，吹風機通過變頻器調節。吹風機通過變頻器調節，可 以調節風速，從而調節工件冷卻速率，而且吹風機緩啟緩停，保護吹風機、節約電能的作用； 在室溫較低的狀態下，通過減低吹風機的電機的運行頻率來減少風機輸出的風量，從而減 低了工件的冷卻速率。
[0015] 本發明的優點是：對鋁合金缸體、缸蓋大批量生產提供了有力的支持，有力的保 障了空氣淬火工藝，並且可以提供穩定高質量的汽車發動機鋁合金件，減少廢品率，節能減 排，大大減少了企業的支出，提高了企業的經濟效益。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016] 圖1是本發明的結構示意圖(一套進風裝置)。
[0017] 圖2是本發明的結構示意圖(兩套進風裝置)。
[0018] 圖3是本發明出風嘴處局部放大示意圖。

【具體實施方式】
[0019] 下面結合附圖對本發明做進一步說明。
[0020] 如圖1和3所示，本發明包括風淬室1、一條的排風管2、一套的進風裝置、迴風管 7以及換熱器8 ;所述進風裝置包括進風室3、吹風機4、風箱5、出風嘴6以及出風嘴升降裝 置9。
[0021] 進風室3上設有兩個帶開關閥的進風口 3-1，進風室3的出口端連通吹風機4,吹 風機4通過風箱5軟連接出風嘴6，所述出風嘴6上設置有一個以上的出風口 6-1，每個出風 口 6-1上均設置風量調節裝置；所述風量調節裝置包括螺母10和螺杆11 ;螺杆11貫穿出 風口 6-1，其兩端各設置一個螺母10與之螺紋連接；出風嘴升降裝置9設置在出風嘴6上， 並可帶動出風嘴6上下移動，所述出風嘴升降裝置9包括驅動電機以及由該電機驅動的絲 槓升降機；出風嘴6、排風管2和迴風管7均連通風淬室1，排風管2內置排風閥2-1，迴風 管7內置迴風閥7-1，迴風管7的另一端通過換熱器8連接進風室3。
[0022] 本發明有以下幾點優點： (1)吹風機4通過變頻器調節：可以調節風速，從而調節工件冷卻速率，而且吹風機4緩 啟緩停，有利於起到保護吹風機4、節約電能的作用；在室溫較低的狀態下，換熱器8處於非 工作狀態，此時，通過減低吹風機4的電機的運行頻率來減少吹風機4輸出的風量，可以減 低工件的冷卻速率。
[0023] (2)出風口 6-1與工件的距離可調：工件位於風淬室1內，並處於出風口 6-1的下 方；工件風淬時，出風口 6-1處的風壓最大，離開出風口 6-1的距離越遠，風壓越低，風速自 然越小，在保證工件進出風淬室1無幹涉和空氣淬火均勻的情況下出風口 6-1離工件越近 越好，不同的高度適合不同的工件。因此，根據加工工件的不同，可以在程序控制器中設置 不同的高度點來定位不同的工件，通過絲槓升降機帶動出風嘴6上下移動，從而控制出風 口 6-1與工件之間的距離。
[0024] (3)出風嘴6的各個出風口 6-1的出風量可調：高速流動的風向很難控制，經過風 箱5的短暫的存儲蓄能後，不能保證風箱5下每個面積相同的出風口 6-1的出風量相同，所 以就必須加調風裝置，調節後風淬室1內風速要求小於±3m/s，這樣就保證了爐內風淬的 均勻性。具體做法：將螺母10分別向螺杆11中間收緊，則出風口 6-1面積減小，在風壓相 同的情況下，出風量就隨之減小；將螺母10向螺杆11兩邊放鬆，則出風量增大。
[0025] (4)空氣淬火的空氣放散和內循環結合：風淬工件降溫工藝要求為：5分鐘內冷卻 至240°C左右以下，風淬9min至50°C以下。根據工藝要求： 4. 1)剛出爐的工件溫度在500°C左右，吹風機4吹出的風和熾熱的工件換熱，這時工件 很快降溫，空氣帶走大量熱量，這時淬火後的空氣是直接排出廠房外的，可以滿足工件降溫 工藝要求。工作過程是：兩個進風口 3-1和排風閥2-1同時打開，迴風閥7-1關閉，空氣由 進風口 3-1進入吹風機4,由吹風機4加壓後吹向工件，經過換熱的熱風經過打開的排風管 2排出廠房外。 4. 2)當工件下降100°C左右時。
[0026] 4. 2. 1)在室溫低於25°C時，還是按照上面工件剛出爐時的冷卻方式，通過改變風 機的頻率來改變風速從而調整冷卻速率， 4. 2. 2)在室溫超過25°C時，還是用原來的車間內的空氣是很難給工件快速降溫的，這 時換熱器8的制冷機組啟動，過熱的室內空氣在換熱器8內降溫，冷卻的空氣再次進入風淬 室1和工件進行熱交換，由於加大了空氣和工件的溫度差，工件冷卻速率加大，冷卻後的風 溫因為經過冷卻水冷卻和加壓後溫度降低，即使經過和工件換熱，溫度也只能增加2~3°C， 這時空氣循環系統切換到內循環，起到循環利用的效果，節約換熱器8的制冷機組的使用 頻率和節約能耗。工作過程如下：兩個進風口 3-1和排風閥2-1同時關閉，迴風閥7-1打 開，空氣由吹風機4加壓後吹向工件，經過換熱（空氣溫度升高2~3°C)的熱風經過打開的回 風管7,再經換熱器8後（空氣溫度降低2. 1~3. 1°C，每次經過換熱器後風溫略有下降）回到 吹風機4內加壓後吹向工件，如此往復。
[0027] 如圖2所示，此時加工工件為鋁合金缸體和缸蓋，缸體內有缸桶，缸體臥放，風自 上而下流過缸體，風可以保證很好的流通性，熱交換就會很順暢；但是缸蓋就需要上下同時 吹風，吹過的風從兩個側面流走，因此，需要同時使用兩套進風裝置，一套進風裝置的出風 嘴6從上向下吹向工件，另一套的出風嘴6則從下向上吹向工件。
[0028] 本發明系統主要用於鋁合金件17生產線中工件淬火。
[0029] 本發明的優點是： 汽車發動機鋁合金件空氣淬火裝置用汽車鋁合金件的空氣淬火處理。
[0030] 設備的自動化程度高，對鋁合金件的固溶時效熱處理中淬火工藝提供裡有力的保 證，淬火後工件變形小，各項性能指標高而且性能穩定。
[0031] 設置中央控制室，配有計算機操作管理系統，實現人機對話，在微機上監控設備的 運行，編制、修改、存儲工藝參數，配有完善的故障自診斷、自檢測及故障原因報警系統，便 於設備的維護，縮短故障排除的時間。
[0032] 生產效果如下：

【權利要求】
1. 汽車發動機鋁合金件空氣風淬系統，包括風淬室、至少一條的排風管以及至少一套 的進風裝置；其特徵是：所述進風裝置包括進風室、吹風機、風箱、出風嘴以及出風嘴升降 裝置；進風室連通吹風機，吹風機通過風箱軟連接出風嘴，出風嘴升降裝置設置在出風嘴 上，並可帶動出風嘴上下移動；出風嘴和排風管均連通風淬室。
2. 根據權利要求1所述的汽車發動機鋁合金件空氣風淬系統，其特徵是：所述出風嘴 上設置有一個以上的出風口，每個出風口上均設置風量調節裝置。
3. 根據權利要求2所述的汽車發動機鋁合金件空氣風淬系統，其特徵是：所述風量調 節裝置包括螺母和螺杆；螺杆貫穿出風口，其兩端各設置一個螺母與之螺紋連接。
4. 根據權利要求1或2或3所述的汽車發動機鋁合金件空氣風淬系統，其特徵是：還 設有迴風管，所述迴風管內設迴風閥門，迴風管的一端連通風淬室，另一端通過換熱器連通 進風室；所述排風管內設置排放閥。
5. 根據權利要求1或2或3所述的汽車發動機鋁合金件空氣風淬系統，其特徵是：吹 風機通過變頻器調節。
【文檔編號】C21D1/613GK104342537SQ201310344352
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2013年8月9日 優先權日:2013年8月9日
【發明者】陶聖年, 汪立勤, 許志丹 申請人:南京年達爐業科技有限公司