一種大型封頭的淬火冷卻裝置的製作方法

2023-05-01 18:03:41

本發明涉及淬火冷卻裝置技術領域，尤其涉及一種大型封頭的淬火冷卻裝置。

背景技術：

淬火是使工件獲得預期的組織和性能而採用的一種熱處理工藝。為了保證淬火質量，必須確保淬火時工件各個表面的周圍冷卻介質具有足夠的、均勻的流速。冷卻介質流速過低，則工件冷卻速度低，無法獲得工件所需的組織和性能；工件上各個表面或工件某一表面的不同區域的周圍冷卻介質流速不均，則工件表面不同位置冷卻速度不均，容易導致工件表面硬度不均勻，嚴重時還會產生變形、開裂等缺陷。為解決這一問題，中、小型淬火水槽常通過設置均流裝置，以實現整個淬火槽內冷卻介質的均勻流動。但對於大型淬火水槽，由於冷卻介質質量大大增加，此時將中、小型淬火水槽中採用的均流裝置移植到大型淬火水槽中，則無法滿足要求。

現有技術中公開了一種「具有組合式限流板的淬火槽」(專利號為ZL200910053753.8)該淬火水槽採用了帶有流通口的限流板，限流板平放在支架上，支架設置在淬火槽工作區的底部，根據工件的形狀、尺寸更換限流板，使淬火介質集中於限流板的流通口向上流向工件所在位置，使工件周圍達到較大的流速，從而滿足工件淬火要求。

儘管上述方法在保證淬火槽內冷卻介質的流動狀態上具有一定優勢，但仍存在一定問題。如前所述，為了保證淬火質量，必須確保淬火時工件各個表面的周圍冷卻介質均具有足夠、均勻的流速。而採用了帶有流通孔的限流板，可以在淬火有效區形成流速較高且方向向上的射流，但只適用於筒體這類上、下均開口的貫通類工件。對於一端或兩端封閉的非貫通類工件，則無法保證工件上所有表面周圍的冷卻介質都具有足夠的、均勻的流速。以大型封頭這類一端開口一端封閉的非貫通類工件為例，若封頭開口向上放置，限流板形成的向上射流只能作用於封頭的外壁，內壁的冷卻介質基本處於層流狀態，無法滿足封頭內壁淬火對冷卻介質液流速度的要求；若封頭開口向下放置，限流板形成的向上射流只能作用於封頭的內壁，外壁的冷卻介質流速很低，無法滿足封頭外壁對冷卻介質液流速度的要求。這就導致大型封頭內、外壁面無法同時均勻冷卻，對工件的淬火質量產生非常不利的影響。此外，限流板的設置使得淬火槽內非淬火有效區的冷卻介質流動狀態變差，且無法在整個淬火水槽內形成冷卻介質的循環流動，這就導致冷卻介質冷能利用率很低，生產成本不經濟。

技術實現要素：

本發明主要是解決現有技術中所存在的技術問題，從而提供一種冷卻介質能形成良好的循環，提高冷卻介質的利用率且能使冷卻介質流動狀態滿足要求的大型封頭的淬火冷卻裝置。

本發明的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的：

本發明提供的大型封頭的淬火冷卻裝置，包括槽體，所述封頭放置在所述槽體內部，所述槽體經一驅動泵與一冷卻介質管路相連接，所述冷卻介質管路內設有冷卻介質，其還包括：

螺旋槳攪拌射流裝置，設置在所述槽體的內側壁周向方向上，所述螺旋槳攪拌射流裝置用於將所述槽體上部的冷卻介質形成射流後噴射至所述封頭的外側壁上；

潛水攪拌射流裝置，設置在所述槽體的底部，並用於形成射流後噴射至所述封頭的外側底面；

離心泵抽水裝置，用於將所述封頭內腔中的冷卻介質抽離後噴射至所述封頭的外側上部；

位置調節裝置，固定在地面上，所述位置調節裝置用於調節所述離心泵抽水裝置與所述槽體之間的間距，以及還用於驅動所述離心泵抽水裝置相對於所述槽體進行水平旋轉。

進一步地，所述螺旋槳攪拌射流裝置包括螺旋槳攪拌器和導流管，所述螺旋槳攪拌器伸入至所述導流管內，所述導流管豎直地設置在所述槽體的側壁上，且所述導流管的上部進口與所述槽體的上部相連通，其下部出口傾斜向上延伸並與所述封頭的外側壁相對應。

進一步地，所述潛水攪拌射流裝置包括多個潛水攪拌器、平臺支架、布置平臺和總變頻控制器，所述平臺支架固定在所述槽體的底壁上，所述布置平臺安裝在所述平臺支架上表面，多個所述潛水攪拌器陣列分布在所述布置平臺上，且所述潛水攪拌器還與所述總變頻控制器相連接。

進一步地，所述離心泵抽水裝置包括吸水管路、離心泵抽水機和抽水循環管路，所述吸水管路的吸入口伸入至所述封頭的內腔中，所述吸水管路的出口經所述離心泵抽水機與所述抽水循環管路相連通，所述抽水循環管路的出口與所述封頭的外側上部相對應。

進一步地，所述吸水管路的入口處還設有一喇叭口。

進一步地，所述位置調節裝置包括支撐底座、液壓升降裝置、水平旋轉裝置、定位支撐架、連接杆和推桿，所述支撐底座固定在地面上，所述液壓升降裝置固定在所述支撐底座上，且所述液壓升降裝置還與所述推桿相連接，所述推桿經所述連接杆與所述離心泵抽水裝置相連接，所述定位支撐架固定在所述槽體的外側壁上，所述推桿還經所述水平旋轉裝置與所述定位支撐架旋轉連接。

進一步地，還包括溢流管和溢流槽，所述溢流槽設置在所述槽體的頂部，所述溢流管經所述溢流槽與所述槽體的內部相連通。

本發明的有益效果在於：通過在槽體內的不同位置處分別設置螺旋槳攪拌射流裝置、潛水攪拌射流裝置和離心泵抽水裝置，其不僅實現了對封頭的外壁和內壁等區域的分區冷卻，還使槽體內的冷卻介質實現整體循環流動。因此，本發明能有效保證封頭的淬火質量，提高了冷卻介質的利用率，而且結構簡單，實際可操作性強。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發明的大型封頭的淬火冷卻裝置的結構示意圖；

圖2是本發明的大型封頭的淬火冷卻裝置的使用狀態示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的優選實施例進行詳細闡述，以使本發明的優點和特徵能更易於被本領域技術人員理解，從而對本發明的保護範圍做出更為清楚明確的界定。

參閱圖1-2所示，本發明的大型封頭的淬火冷卻裝置，包括槽體1，封頭2放置在槽體1內部，槽體1經一驅動泵3與一冷卻介質管路4相連接，冷卻介質管路4內設有冷卻介質，其還包括：

螺旋槳攪拌射流裝置5，設置在槽體1的內側壁周向方向上，螺旋槳攪拌射流裝置5用於將槽體1上部的冷卻介質形成射流後噴射至封頭2的外側壁上；

潛水攪拌射流裝置6，設置在槽體1的底部，並用於形成射流後噴射至封頭2的外側底面；

離心泵抽水裝置7，用於將封頭2內腔中的冷卻介質抽離後噴射至封頭2的外側上部；

位置調節裝置8，固定在地面上，位置調節裝置8用於調節離心泵抽水裝置7與槽體1之間的間距，以及還用於驅動離心泵抽水裝置7相對於槽體1進行水平旋轉。

具體地，螺旋槳攪拌射流裝置5包括螺旋槳攪拌器51和導流管52，螺旋槳攪拌器51伸入至導流管52內，導流管52豎直地設置在槽體1的側壁上，且導流管52的上部進口與槽體1的上部相連通，其下部出口傾斜向上延伸並與封頭2的外側壁相對應。在螺旋槳51的攪拌下，冷卻介質從槽體1的上部進入到導流管52內，然後向下流動至導流管52的管口處，最終斜向上噴向封頭2的外側壁。

具體地，潛水攪拌射流裝置6包括多個潛水攪拌器61、平臺支架62、布置平臺63和總變頻控制器64，平臺支架62固定在槽體1的底壁上，布置平臺63安裝在平臺支架62上表面，多個潛水攪拌器61陣列分布在布置平臺63上，且潛水攪拌器61還與總變頻控制器64相連接。本實施例中，可通過總變頻控制器64來控制每個潛水攪拌器61是否啟動並設置其轉速，在淬火時可根據封頭2的尺寸確定啟動的潛水攪拌器61及其數量，通常啟動的潛水攪拌器61所在圓的最大直徑為封頭2外徑的1.01-1.35倍。潛水攪拌器61啟動後，流入槽體1底部的冷卻介質以射流的方式向上流向封頭2的外側底面。

具體地，離心泵抽水裝置7包括吸水管路71、離心泵抽水機72和抽水循環管路73，吸水管路71的吸入口伸入至封頭1的內腔中，吸水管路71的出口經離心泵抽水機72與抽水循環管路73相連通，抽水循環管路73的出口與封頭2的外側上部相對應。本發明中，為了擴大吸水截面，使封頭2內腔中的冷卻介質流速更加均勻，吸水管路71的入口處還設有一喇叭口74。本實施例中，在離心泵抽水機72的作用下，位於封頭2的內腔區域的冷卻介質從吸水管路71吸入到抽水循環管路73中，最終從抽水循環管路73的出口朝封頭2的外側上部流出。由於封頭2的內腔中最低處的冷卻介質被不斷吸走，在負壓作用下，冷卻介質從封頭2開口端沿著內壁源源不斷的流入到封頭2的內壁最低處，從而形成封頭2的內壁區域冷卻介質的循環流動。而根據封頭的尺寸，通過調節離心泵抽水機72的轉速，可保證不同尺寸的封頭2的內壁周圍冷卻介質均具有足夠、均勻的流速。

具體地，位置調節裝置8包括支撐底座81、液壓升降裝置82、水平旋轉裝置83、定位支撐架84、連接杆85和推桿86，支撐底座81固定在地面上，液壓升降裝置82固定在支撐底座81上，且液壓升降裝置82還與推桿86相連接，推桿86經連接杆85與離心泵抽水裝置7相連接，定位支撐架84固定在槽體1的外側壁上，推桿86還經水平旋轉裝置83與定位支撐架84旋轉連接。本實施例中，設置定位支撐架84主要用於增強液壓升降裝置82的剛度和穩定性，淬火結束後，液壓升降裝置82推動推桿86，帶動離心泵抽水裝置7上升，當離心泵抽水裝置7的最低點位於槽體1的上方時，水平旋轉裝置83帶動推桿86水平旋轉90度，使得離心泵抽水裝置7移出槽體1，卡具夾緊封頭2移出槽體1，完成淬火操作。而當淬火開始時，其過程與上述過程相反。

本發明中，為了實現冷卻介質的循環利用，該冷卻裝置還包括溢流管9和溢流槽10，溢流槽10設置在槽體1的頂部，溢流管9經溢流槽10與槽體1的內部相連通。槽體1內多餘的冷卻介質可以在溢流槽10處溢出，再通過溢流管9回到冷卻介質的回收箱中。

下面針對大型封頭的淬火冷卻裝置的工作原理，來對本發明作進一步的介紹：

工作時，首先確保離心泵抽水裝置7位於槽體1的外部區域，離心泵抽水裝置7所處的高度位置完全高於槽體1的高度。(如果不滿足上述條件，應通過液壓升降裝置82推動推桿86帶動離心泵抽水裝置7上升，直到離心泵抽水裝置7的最低點位於槽體1的上方時停止，接著，水平旋轉裝置83帶動推桿86水平旋轉90度，直到離心泵抽水裝置7完全移出槽體1時停止。)利用卡具夾緊封頭2，將封頭2浸入到槽體1中，之後，水平旋轉裝置83帶動推桿86反向水平旋轉90度，使離心泵抽水裝置7位於槽體1的上方，接著，利用液壓升降裝置82推動推桿86帶動離心泵抽水裝置7下降，使吸水管路71的吸入口伸入到封頭2的內腔中。

啟動驅動泵3，使冷卻介質管路4中的冷卻介質流入到槽體1內，同時啟動螺旋槳攪拌射流裝置5、潛水攪拌射流裝置6和離心泵抽水裝置7，其中，在螺旋槳51的攪拌下，冷卻介質從槽體1的上部進入到導流管52內，然後向下流動至導流管52的管口處，最終斜向上噴向封頭2的外側壁。由於潛水攪拌器61的攪拌作用，流入槽體1底部的冷卻介質以射流的方式向上流向封頭2的外側底面，最後多餘的冷卻介質在溢流槽10處溢出，通過溢流管9回到冷卻介質的回收箱中。

對於工件的內壁面，在離心泵抽水機72的作用下，位於封頭2的內腔區域的冷卻介質從吸水管路71吸入到抽水循環管路73中，最終從抽水循環管路73的出水口朝封頭2的外側壁上部區域流出。

綜上所述，本發明的優點在於：

通過把封頭的淬火有效區分為外壁淬火有效區和內壁淬火有效區兩部分，不同淬火區內冷卻介質的流動由不同的裝置分別帶動，可以有效保證封頭2的外壁和內壁附近的冷卻介質都獲得高速、均勻的流動，使得淬火有效區內冷卻介質的流動狀態滿足淬火要求。另一方面，螺旋槳攪拌射流裝置5、潛水攪拌射流裝置6和離心泵抽水裝置7的組合設置方式，還形成了槽體1內冷卻介質的整體循環流動，充分利用了冷卻介質的冷能，提高了冷卻介質的利用率。最後，潛水攪拌射流裝置6中潛水攪拌器61是否開啟及其數量，以及離心泵抽水裝置7中離心泵抽水機72的轉速根據封頭工件的尺寸確定，使得封頭2的淬火冷卻裝置可適用於不同工件尺寸，有效提高了槽體1的利用率，在實際生產中具有良好的可操作性。

以上，僅為本發明的具體實施方式，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何不經過創造性勞動想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。因此，本發明的保護範圍應該以權利要求書所限定的保護範圍為準。