一種內熱聯合攪拌等溫淬火鹽浴裝置製造方法
2023-05-28 10:09:01
一種內熱聯合攪拌等溫淬火鹽浴裝置製造方法
【專利摘要】本發明提供了一種內熱聯合攪拌等溫淬火鹽浴裝置，至少包括鹽浴槽，鹽浴槽中設有工件架，鹽浴槽中還設有內加熱系統、冷卻系統、聯合攪拌系統以及溫度控制系統，其中內加熱系統為加熱棒，所述加熱棒均勻分布在鹽浴槽中；所述冷卻系統為蛇形冷卻水管，所述的蛇形冷卻水管設有兩根，分別位於鹽浴槽中相對的兩個內壁上；聯合攪拌系統由擺動單元和氣體攪拌單元組成，擺動單元包括擺動機構以及位於鹽浴槽頂部兩側上的軌道，所述的氣體攪拌單元為氣管，氣管位於鹽浴槽的底部，氣管上開有均勻分布的出氣孔；所述溫度控制系統包括測溫儀、管道泵以及控制器。本申請中提供的內熱聯合攪拌等溫淬火鹽浴裝置溫度均勻且溫度波動範圍小，並能實現自動控制。
【專利說明】一種內熱聯合攪拌等溫淬火鹽浴裝置
【技術領域】
[0001]本發明提供了一種用於等溫淬火球鐵(ADI)熱處理的內熱聯合攪拌等溫淬火鹽浴裝置，屬於等溫淬火球鐵熱處理【技術領域】。
【背景技術】
[0002]等溫淬火球鐵(Austempered Ductile Iron,簡稱ADI)是近三十多年來新興的高強度、高耐磨、且兼有一定韌性的鑄造工程材料，國內外正不斷推廣應用。
[0003]ADI是對鑄造球鐵毛坯鑄件進行等溫淬火處理工藝後得到的，主要工藝過程包括奧氏體化和等溫淬火處理兩個過程。ADI的基體組織由針狀鐵素體和高碳穩定奧氏體組成，學術上將這種混合基體稱為奧鐵體。
[0004]其製造過程為:鑄造球鐵毛坯鑄件(球狀石墨+珠光體及鐵素體基體)一完全奧氏體化加熱(球狀石墨+奧氏體)一等溫淬火(球狀石墨+針狀鐵素體+高碳穩定的殘餘奧氏體)。即將球鐵毛坯鑄件通過熱處理，保留球狀石墨，改變基體組織而獲得優良的綜合力學性能。等溫淬火是生產ADI的關健工序。等溫淬火過程的等溫溫度、等溫保持時間及等溫溫度的穩定性(波動範圍)等參數，決定了工件所能獲得的最終性能。
[0005]一般淬火介質為硝酸鹽溶液。淬火溫度230~450°C，等溫保持時間I~2小時，其工藝參數根據ADI工件所要求的牌號性能制定。淬火溫度低於230°C則易形成馬氏體組織，硬度高，脆性大，韌性極低；而高於450°C則易轉變為鐵素體及珠光體組織，達不到等溫淬火改善性能的目的。在230~450°C範圍內的溫度，溫差相差10~15°C就會使工件最終性能產生很大差別。因此，為確保淬透性，獲得預期性能，須嚴格控制淬火過程鹽浴溫度的波動範圍≤±8°C，使高溫奧氏體化(850~930°C )工件淬入鹽浴後儘快散熱，在10分鐘內降到設定的等淬溫度。
[0006]綜上所述，熱處理的參數變化對等溫淬火球墨鑄鐵(ADI)的力學性能有著很大的影響，因此，ADI熱處理的準確性需要設備的保證，提供一種溫度均勻且溫度波動範圍小、並能實現自動控制的鹽浴裝置成為了本領域的關鍵。
【發明內容】
[0007]本發明解決了現有技術中的問題，提供了一種溫度均勻且溫度波動範圍小、並能實現自動控制的內熱聯合攪拌等溫淬火鹽浴裝置。
[0008]實現本發明上述目的所採用的技術方案為:
[0009]一種內熱聯合攪拌等溫淬火鹽浴裝置，至少包括鹽浴槽，鹽浴槽中設有用於放置工件的工件架，所述的鹽浴槽中設有內加熱系統、冷卻系統、聯合攪拌系統以及溫度控制系統，其中內加熱系統為加熱棒，所述加熱棒均勻分布在鹽浴槽中，加熱棒與鹽浴槽的內壁相平行，且加熱棒與內壁之間的距離為10-15cm ;所述冷卻系統為蛇形冷卻水管，所述的蛇形冷卻水管設有兩根，分別位於鹽浴槽中相對的兩個內壁上，且單根蛇形冷卻水管的進水口和出水口位於鹽浴槽內壁中的同一頂角處；聯合攪拌系統由擺動單元和氣體攪拌單元組成，擺動單元包括擺動機構以及位於鹽浴槽頂部兩側上的軌道，所述工件架在擺動機構的帶動下沿軌道做往復運動，所述的氣體攪拌單元為氣管，氣管位於鹽浴槽的底部，氣管上開有均勻分布的出氣孔，氣管的進氣端與供氣裝置連接；所述溫度控制系統包括測溫儀、管道泵以及控制器，測溫儀上的傳感器安裝在鹽浴槽中，測溫儀將所測得溫度數據傳輸至控制器，所述的管道泵安裝於蛇形冷卻水管的進水口上，控制器與管道泵連接並控制管道泵的啟閉，控制器同時還與加熱棒連接並對加熱棒的工作狀態進行控制。
[0010]所述的鹽浴槽為長方體狀，由不鏽鋼內膽和保溫層組成，所述不鏽鋼內膽的厚度為5-8mm，所述的不鏽鋼內膽的外部設有保溫層，保溫層的厚度為15~20cm。
[0011]所述的鹽浴槽外設有冷卻水池，蛇形冷卻水管的進水口通過管道泵與冷卻水池連通。
[0012]所述的工件架由懸掛架和掛鈎組成，所述的懸掛架的兩端分別位於鹽浴槽頂部兩側的軌道上，其底部安裝有滾輪，所述滾輪位於軌道內，所述的掛鈎位於鹽浴槽中，掛鈎的頂部與懸掛架固定連接，待處理的工件懸掛在掛鈎上。
[0013]所述的擺動機構採用搖臂擺動機構，所述的搖臂擺動機構由電機、減速機、搖臂以及連杆依次連接組成，電機經減速機減速後驅動搖臂旋轉，連杆的一端與搖臂鉸接，連杆的另一端鉸接在工件架上，連杆經搖臂驅動，並帶動工件架在軌道上做往復運動，從而帶動工件在鹽浴槽內往復運動。
[0014]本發明提供的內熱聯合攪拌等溫淬火鹽浴裝置與現有技術相比有以下優點:1、整個內加熱系統採用 加熱棒，加熱棒固定於鹽浴槽中，直接與淬火介質接觸，保證精準控制溫度，還能顯著提高加熱效率及升溫速度，增加鹽浴溫度穩定性，且降低能耗。2、長方體鹽浴槽的兩長側壁上設置有蛇形冷卻水管，兩冷卻水管分別進水、出水，可提高冷卻效率，增加鹽浴溫度穩定性，鹽浴槽外設有冷卻水池，蛇形冷卻水管的進水口通過管道泵與冷卻水池連通，能夠採用冷卻水池循環送水，以增強鹽浴的散熱降溫，迅速回降到所設定的等淬溫度，減小鹽浴溫度波動。3、鹽浴槽中設有聯合攪拌系統，由擺動單元和氣體攪拌單元組成，氣體攪拌單元能夠在淬火工作過程中在氣管中通入惰性壓縮氣體使鹽浴液翻騰，從而攪拌鹽浴液，同時擺動單元能夠驅動工件架帶動工件左右移動而攪拌鹽浴，在氣體和機械聯合攪拌下，加速鹽浴的相對流動，保證鹽浴的溫度均勻，這種設計結構簡單，能耗較小，且對鹽浴槽中心部位的攪拌作用明顯。4、本發明中還設有溫度控制系統，包括測溫儀、管道泵以及控制器，測溫儀將所測得溫度數據傳輸至控制器，所述的管道泵安裝於蛇形冷卻水管的進水口上，控制器與管道泵連接並控制管道泵的啟閉，控制器同時還與加熱棒連接並對加熱棒的工作狀態進行控制；因此，在等溫淬火的過程中若鹽浴溫度高於等淬溫度上限，則自動停止對加熱棒供電，並啟動管道泵送水；若低於等溫淬火溫度下限，則關閉管道泵，並開啟對加熱棒供電。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1為本發明提供的內熱聯合攪拌等溫淬火鹽浴裝置的整體結構示意圖；
[0016]1-不鏽鋼內膽，2-軌道，3-懸掛架，4-掛鈎，5-加熱棒，6_蛇形冷卻水管，7_氣管，8-電機，9-連杆，10-保溫層。【具體實施方式】
[0017]下面結合附圖及具體實施例對本發明做詳細具體的說明，但是本發明的保護範圍並不局限於以下實施例。
[0018]本申請提供的內熱聯合攪拌等溫淬火鹽浴裝置的結構如圖1所示，鹽浴槽為長方體狀，由不鏽鋼內膽I和保溫層10組成，所述不鏽鋼內膽I的厚度為5-8_，所述的不鏽鋼內膽I的外部設有保溫層10，保溫層10的厚度為15~20cm，鹽浴槽中設有用於放置工件的工件架。所述的鹽浴槽中設有內加熱系統、冷卻系統、聯合攪拌系統以及溫度控制系統，其中內加熱系統為加熱棒5，所述加熱棒5均勻分布在鹽浴槽中，加熱棒5與鹽浴槽的內壁相平行，且加熱棒5與鹽浴槽內壁之間的距離為10-15cm ;所述冷卻系統為蛇形冷卻水管6，所述的蛇形冷卻水管6設有兩根，分別位於鹽浴槽中相對的兩個內壁上，且單根蛇形冷卻水管的進水口和出水口位於鹽浴槽內壁中的同一頂角處。所述的鹽浴槽外設有冷卻水池，蛇形冷卻水管的進水口通過管道泵與冷卻水池連通。
[0019]聯合攪拌系統由擺動單元和氣體攪拌單元組成，擺動單元包括擺動機構以及位於鹽浴槽頂部兩側上的軌道2，所述工件架在擺動機構的帶動下沿軌道2做往復運動，所述的工件架由懸掛架3和掛鈎4組成，所述的懸掛架3的兩端分別位於鹽浴槽頂部兩側的軌道2上，其底部安裝有滾輪，所述滾輪位於軌道2內，所述的掛鈎4位於鹽浴槽中，掛鈎4的頂部與懸掛架3固定連接，待處理的工件懸掛在掛鈎4上。所述的擺動機構採用搖臂擺動機構，所述的搖臂擺動機構由電機8、減速機、搖臂以及連杆9依次連接組成，電機8經減速機減速後驅動搖臂旋轉，連杆9的一端與搖臂鉸接，連杆9的另一端鉸接在工件架上，連杆經搖臂驅動，並帶動工件架在軌道上做往復運動，從而帶動工件在鹽浴槽內往復運動。 [0020]所述的氣體攪拌單元為氣管7，，所述的氣管7位於鹽浴槽的底部，氣管7上開有均勻分布的出氣孔，氣管7的進氣端與供氣裝置連接。在淬火工作過程中供氣裝置在氣管7中通入惰性壓縮氣體，氣體從出氣孔中冒出，從而使鹽浴翻騰，攪拌鹽浴，加速鹽浴的相對流動，保證鹽浴的溫度均勻。
[0021]所述溫度控制系統包括測溫儀、管道泵以及控制器，測溫儀上的傳感器安裝在鹽浴槽中，測溫儀將所測得溫度數據傳輸至控制器，所述的管道泵安裝於蛇形冷卻水管的進水口上，控制器與管道泵連接並控制管道泵的啟閉，控制器同時還與加熱棒連接並對加熱棒的工作狀態進行控制。
[0022]本發明中，測溫儀將所測得溫度數據傳輸至控制器，所述的管道泵安裝於蛇形冷卻水管的進水口上，控制器與管道泵連接並控制管道泵的啟閉，控制器同時還與加熱棒連接並對加熱棒的工作狀態進行控制；因此，在等溫淬火的過程中若鹽浴溫度高於等淬溫度上限，則自動停止對加熱棒供電，並啟動管道泵送水；若低於等溫淬火溫度下限，則關閉管道泵，並開啟對加熱棒供電。在整個淬火過程中，始終保持氣管通氣狀態，使鹽浴翻騰，並結合工件在擺動單元帶動下在鹽浴槽中的擺動，從而保證鹽浴的溫度均勻、穩定。淬火完成取出工件前，停止搖臂擺動機構即可。
【權利要求】
1.一種內熱聯合攪拌等溫淬火鹽浴裝置，至少包括鹽浴槽，鹽浴槽中設有用於放置工件的工件架，其特徵在於:所述的鹽浴槽中設有內加熱系統、冷卻系統、聯合攪拌系統以及溫度控制系統，其中內加熱系統為加熱棒，所述加熱棒均勻分布在鹽浴槽中，加熱棒與鹽浴槽的內壁相平行，且加熱棒與內壁之間的距離為10-15cm ;所述冷卻系統為蛇形冷卻水管，所述的蛇形冷卻水管設有兩根，分別位於鹽浴槽中相對的兩個內壁上，且單根蛇形冷卻水管的進水口和出水口位於鹽浴槽內壁中的同一頂角處；聯合攪拌系統由擺動單元和氣體攪拌單元組成，擺動單元包括擺動機構以及位於鹽浴槽頂部兩側上的軌道，所述工件架在擺動機構的帶動下沿軌道做往復運動，所述的氣體攪拌單元為氣管，氣管位於鹽浴槽的底部，氣管上開有均勻分布的出氣孔，氣管的進氣端與供氣裝置連接；所述溫度控制系統包括測溫儀、管道泵以及控制器，測溫儀上的傳感器安裝在鹽浴槽中，測溫儀將所測得溫度數據傳輸至控制器，所述的管道泵安裝於蛇形冷卻水管的進水口上，控制器與管道泵連接並控制管道泵的啟閉，控制器同時還與加熱棒連接並對加熱棒的工作狀態進行控制。
2.根據權利要求1所述的內熱聯合攪拌等溫淬火鹽浴裝置，其特徵在於:所述的鹽浴槽為長方體狀，由不鏽鋼內膽和保溫層組成，所述不鏽鋼內膽的厚度為5-8_，所述的不鏽鋼內膽的外部設有保溫層，保溫層的厚度為15~20cm。
3.根據權利要求1所述的內熱聯合攪拌等溫淬火鹽浴裝置，其特徵在於:所述的鹽浴槽外設有冷卻水池，蛇形冷卻水管的進水口通過管道泵與冷卻水池連通。
4.根據權利要求1所述的內熱聯合攪拌等溫淬火鹽浴裝置，其特徵在於:所述的工件架由懸掛架和掛鈎組成，所述的懸掛架的兩端分別位於鹽浴槽頂部兩側的軌道上，其底部安裝有滾輪，所述滾輪位於軌道內，所述的掛鈎位於鹽浴槽中，掛鈎的頂部與懸掛架固定連接，待處理的工件懸掛在掛鈎上。
5.根據權利要 求1所述的內熱聯合攪拌等溫淬火鹽浴裝置，其特徵在於:所述的擺動機構採用搖臂擺動機構，所述的搖臂擺動機構由電機、減速機、搖臂以及連杆依次連接組成，電機經減速機減速後驅動搖臂旋轉，連杆的一端與搖臂鉸接，連杆的另一端鉸接在工件架上，連杆經搖臂驅動，並帶動工件架在軌道上做往復運動，從而帶動工件在鹽浴槽內往復運動。
【文檔編號】C21D1/63GK103966406SQ201410208199
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年5月16日 優先權日:2014年5月16日
【發明者】龔文邦, 張雲, 劉歡 申請人:武漢紡織大學