CN101633977B - 大圆机织针真空淬火方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种大圆机织针真空淬火方法，属于工件的热处理技术领域，其步骤如下：第一步是将织针均匀固定在耐高温和不易变形的织针夹具上；第二步是将装有织针的夹具装入料筐内，料筐的底面为夹具固定面，料筐的四周和顶面皆为空档，其上分别设置有带孔的不锈钢板；第三步是将装有夹具的料筐经冷却室进入真空炉的加热室内进行加热处理，最后一步是加热处理完毕将料筐一并转移到冷却室内用淬火油作淬火处理。用此种方法进行真空油淬，淬火后整炉的每枚织针硬度合格，并且非常均匀。合格率近100％。以WZC-45炉为例，每炉约装织针15000枚左右。既提高了效率，节能，环保，又能提高自动化程度，同时，工艺的稳定性、重复性好。

Description

大圆机织针真空淬火方法

(一)技术领域

本发明涉及一种工件的热处理技术，具体地说是一种大圆机织针真空淬火方法。

(二)技术背景

目前国内制针厂家所用的织针淬火设备为燃烧滴注的甲醇而产生的裂解气体作为保护气体的三温区或四温区网带炉。此种淬火方法为每单枚织针进入温区并在输送带上传送，到达最后保温区开口处自动落到开口于大气中的油槽中淬火。

用此种网带炉对织针进行淬火的淬火方法，有下列缺点：

1、产量低，耗能大。

以每日8小时工作时间算，此网带炉(功率为30KW)产量为9600枚左右。而真空油气淬炉(以WZC-45为准，功率为100KW)每2小时为一个加热淬火工艺时间，产量为15000枚左右。(以生产12000枚织针算，网带炉需耗电300度，真空炉耗电200度。)

2、淬火织针变形大。

由于织针是细、薄、长不规则工件(常用规格尺寸为：厚度0.41mm-0.66mm，宽度1mm-2mm，长度40-170mm)，(形状见图一)。加热高温时随网带一起运动，易产生热变形。淬火入油时织针无序自由落体掉入油中，不符合不规则工件入油淬火规律，易产生较大横向和侧向弯曲，增大废品率。

3、织针易产生脱碳、氧化而造成织针硬度达不到要求。

此网带炉进料口和出料口都是开口而非密封，一旦保护气氛控制不好就会产生脱碳、氧化而造成织针淬火硬度不合格。，

4、环境污染严重。

网带炉进出料口及油槽直接开口于车间内，炉内及油槽内产生的油蒸气及有毒气体直接挥发到车间内，造成车间内环境污染，工人工作的环境非常恶劣。

5、淬火织针材料选择的范围小。

由于网带炉的加热温区长度范围有一定的局限性，因此对一些含有合金成分高的材料淬火时，不能充分发挥出材料应有的性能。

(三)发明内容

本发明的技术任务是针对现有技术的不足，提供一种大圆机织针真空淬火方法。该真空热处理技术是材料改性方面高精度、优质、节能和清洁无污染的加工制造技术。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

真空热处理加热主要靠高温辐射，而不是低温的气体对流。工件过分密集或相互遮拦会明显影响加热速度，因此装炉时要特别注意工件的整齐排放和尽量避免相互遮拦。同时工件摆放方式不同，其变形量也不同。工件的摆放方式对硬度的均匀性也有重要影响。工件的摆放应有利于油的循环，工件与工件之间应有一定的间隙，对于细长类工件应有适当夹具，并尽量悬挂，尽量减少高温时变形。

大园机织针使用时要求硬度高，耐磨性好。产品硬度要求在洛氏60度以上。织针属细、薄、长不规则工件，并且织针的针钩部分要求的公差很小，而回火后的织针不能再进行磨销加工，同时，制造织针常用的材料为相当于国内T10A的进口材料。此材料淬透性差，若按真空热处理的普通方式放在托盘上，织针从加热室转移到冷却室时的温度早已降到不能达到淬火理想硬度的温度，因此，大园机织针真空油气淬火首先要解决装炉方式和保温两个问题。

大圆机织针真空淬火方法，该方法是按照以下步骤进行的：

1)将织针均匀固定在耐高温和不易变形的织针夹具上；

2)将装有织针的夹具装入料筐内，料筐的底面为夹具固定面，料筐的四周和顶面皆为空档，其上分别设置有带孔的不锈钢板；

3)将装有夹具的料筐经冷却室进入真空炉的加热室内进行加热处理，加热处理时应采取缓慢升温和预热的操作：即第一段加热先从室温加热到600℃-700℃，时间30-40分钟，然后保温20-30分钟，此段辐射传热效率低的低温阶段应进行缓慢升温；第二段加热从600℃-700℃快速升温到淬火温度，加热时间为10-20分钟，淬火温度为800℃-830℃，在此温度下再保温10-15分钟；

4)加热处理完毕将料筐一并转移到冷却室内用淬火油作淬火处理：即料筐入油后立即在油面上充60000-90000Pa的氮气，同时开动油搅拌，在保证淬透的前提下，尽量采取缓慢的冷却速度，以减少织针的组织应力，油温选在50℃-70℃之间，料筐在真空淬火油中冷却10-15分钟后升起，打开炉门，将料筐移至炉外，至此整个淬火过程完成。

上述夹具为耐高温的外圆带有台阶的圆筒形铸件，圆筒的长度与织针的长短相适应，顺圆筒方向将圆筒外圆的台阶铣成留有一定间隙的槽，槽厚与织针的厚度相适应，槽深与织针的宽度相适应。将织针逐根装在铣出的槽内，并用细的耐高温不锈钢丝捆住。

上述圆筒的底部设计有等分的三个突出的带缺口的叉形脚，圆筒通过三个带缺口的叉形脚放置定在三角叉底座上。

上述圆筒的叉形脚和三脚叉底座的叉上都钻有小孔，用铁丝穿过小孔将圆筒和底座捆在一起。

在上述三脚叉底座的正中心钻孔；孔内固定有不锈钢棒。

上述料筐底部有带横条的底，横条数量为5-6根。

本发明的大圆机织针真空淬火方法与现有技术相比，所产生的有益效果是：

1、防止氧化作用，表面不氧化、不脱碳并还有还原除锈作用。

2、真空脱气作用，使材料表面纯度提高，提高材料的疲劳强度、塑性和韧性，提高耐腐蚀性。

3、脱脂作用，除去残留油脂，提高产品质量。

4、淬火变形小。真空加热缓慢，工件内外温差小；热应力小。

5、真空炉的热效率高，可实现快速升温和快速降温。

6、真空热处理工艺的稳定性和重复性好。

7、耗电少，能量消耗为常规热处理的50％。

8、操作安全，自动化程度高，工作环境好，无污染无公害。

用此种方法进行真空油淬，淬火后整炉的每枚织针硬度合格，并且非常均匀。合格率近100％。以WZC-45炉为例，每炉约装织针15000枚左右。既提高了效率，节能，环保，又能提高自动化程度，同时，工艺的稳定性，重复性好。经过真空淬火的织针成品在使用过程中用同样纱线，同样品种，同型号大圆机上使用的寿命要比经网带炉淬火的寿命至少要高30％。因此，针对针织大圆机织针这种相对形状比较特殊的工件用真空淬火方法进行淬火不失为为一种较好的淬火方法。

(四)附图说明

附图1为本发明的不规则织针的两种结构示意图；

附图2为本发明的圆筒形铸件的主视结构示意图；

附图3为图2的仰视结构示意图；

附图4为本发明的三角叉底座的主视结构示意图。

附图5为图4的俯视结构示意图；

附图6为圆筒形铸件、三角叉底座和不锈钢棒的装配结构示意图；

附图7为料筐主框架的结构示意图；

附图8为带孔不锈钢板的结构示意图；

附图9为料筐的结构示意图。

图中，1、织针，2、圆筒，3、台阶，4、槽，5、叉形脚，6、缺口，7、三角叉底座，8、孔，9、不锈钢棒，10、料筐，11、横条，12、不锈钢板，13、孔。

(五)具体实施方式

下面结合附图1-9对本发明的大圆机织针真空淬火方法作以下详细地说明。

如附图1-9所示，图1为两种不规则形状的织针1，怎样将将织针1固定在某一形状的夹具上，既能保证其淬火符合工件入油规律，又能保证工件之间有足够的间隙，同时还保证夹具经过长时间加热冷却使用不变形，因此选用耐高温外圆带有台阶的圆筒形铸件作为织针1的夹具。选圆筒形铸件是因为圆形工件在高温加热和低温冷却时变形小。根据织针1的长短可将圆筒形铸件的圆筒2铸成不同的长度，同时可根据织针1的不同厚度顺圆筒2的方向将圆筒2的外园的台阶3铣成留有一定间隙的槽4，槽深以织针1的宽度为参考。将织针1逐根装在铣出的槽4内，并用细的耐高温不锈钢丝捆住。同时将圆筒2设计成可拆装灵活的形状，即在圆筒2的底部设计成等分的三个突出的带缺口6的叉形脚5，同时需再设计一个固定圆筒2的三角叉底座7，将圆筒2的三个带缺口6的叉形脚5放在三脚叉底座7的叉上。圆筒2的叉形脚5和三脚叉底座7的叉上都钻有小孔，用铁丝穿过小孔将圆筒2和三脚叉底座7捆在一起。

在三脚叉底座7的正中心钻孔8，孔8的外园大小以选固定圆筒2于外筐架的带丝的不锈钢棒8粗细为准。此种夹具的设计既能保证工件入油符合不规则工件入油规律，又能保证工件之间有足够的间隙使淬火油在其间串行，从而使织针1的每个部位硬度较均匀，避免产生软点。

由于织针1非常细、薄，且材料的淬透性差。若从真空炉的加热室转移到冷却室时，不进行必要的保温措施，温度降低得很快，淬火后得不到所需的淬火马氏体，可能会转化成其它的组织，如屈氏体或索氏体等。同时，保温还要考虑到淬火油能在工件之间、工装之间、保温体的内外之间互相顺利串行。因此，所用的料盘和料筐都不能达到要求，必须打破现有的模式，重新设计订做新的料筐10。料筐10的底部铸成带有横条11的底，具体的根数以装织针1的圆筒2的外圆大小和圆筒2之间的间隔为准，数量一般为5-6根。顶面的横档面上中间开有凹槽，便于固定圆筒座的横条。其余5个面皆为空档。若将四周直接铸成一个整体的面，太薄容易变形；太厚会增加料筐的重量，因此设计成分体式，即侧面及顶面为用一定厚度的不锈钢板12，按照一定的规律冲成一定大小的孔。同时，还需铸造对应底部横条的上固定横条。按照圆筒2的固定位置在上下横条上钻孔，便于用螺丝固定装织针1的圆筒2的带丝不锈钢棒9。将装有织针1的圆筒2固定在带丝的不锈钢棒9上，将不锈钢棒9固定在料筐10上下横条上，在料筐10的顶面及四周用带孔13的不锈钢板11捆绑在料筐架上，这样既解决了装料方式和保温的问题，同时因织针1被固定同料筐10为一个整体，可减少织针1在从加热室到冷却室转移时的运动热变形。

具体整个织针淬火过程如下：按照以上装料方式及保温方法固定料筒并固定好料筐的外保温不锈钢板后，将装好的料筐经冷却室进入加热室进行加热。为了减少淬火变形，加热时应采取缓慢升温和预热的操作，即第一段加热先从室温加热到650℃左右，时间30-40分钟，然后保温20-30分钟，此段辐射传热效率低的低温阶段应进行缓慢升温。第二段加热从650℃左右快速升温到淬火温度，加热时间为10-20分钟，淬火温度为800℃-830℃，在此温度下再保温10-15分钟，然后转移至冷却室油冷。料筐入油后立即在油面上充60000-90000Pa的氮气，同时开动油搅拌。在保证淬透的前提下，尽量采取缓慢的冷却速度，以减少织针的组织应力。油温选在50℃-70℃之间。料筐在真空淬火油中冷却10-15分钟后升起，打开炉门，将料筐移至炉外，至此整个淬火过程完成。

Claims (7)

1.大圆机织针真空淬火方法，其特征在于，该方法是按照以下步骤进行的：

1)将织针均匀固定在耐高温和不易变形的织针夹具上；

2)将装有织针的夹具装入料筐内，料筐的底面为夹具固定面，料筐的四周和顶面皆为空档，其上分别设置有带孔的不锈钢板；

3)将装有夹具的料筐经冷却室进入真空炉的加热室内进行加热处理，加热处理时应采取缓慢升温和预热的操作：即第一段加热先从室温加热到600℃-700℃，时间30-40分钟，然后保温20-30分钟，此段辐射传热效率低的低温阶段应进行缓慢升温；第二段加热从600℃-700℃快速升温到淬火温度，加热时间为10-20分钟，淬火温度为800℃-830℃，在此温度下再保温10-15分钟；

4)加热处理完毕将料筐一并转移到冷却室内用淬火油作淬火处理：即料筐入油后立即在油面上充60000-90000Pa的氮气，同时开动油搅拌，在保证淬透的前提下，尽量采取缓慢的冷却速度，以减少织针的组织应力，油温选在50℃-70℃之间，料筐在真空淬火油中冷却10-15分钟后升起，打开炉门，将料筐移至炉外，至此整个淬火过程完成。

2.根据权利要求1所述的大圆机织针真空淬火方法，其特征在于：夹具为耐高温的外圆带有台阶的圆筒形铸件，圆筒的长度与织针的长短相适应，顺圆筒方向将圆筒外圆的台阶铣成留有一定间隙的槽，槽厚与织针的厚度相适应，槽深与织针的宽度相适应。

3.根据权利要求2所述的大圆机织针真空淬火方法，其特征在于：将织针逐根装在铣出的槽内，并用细的耐高温不锈钢丝捆住。

4.根据权利要求2所述的大圆机织针真空淬火方法，其特征在于：圆筒的底部设计有等分的三个突出的带缺口的叉形脚，圆筒通过三个带缺口的叉形脚放置定在三角叉底座上。

5.根据权利要求4所述的大圆机织针真空淬火方法，其特征在于：圆筒的叉形脚和三脚叉底座的叉上都钻有小孔，用铁丝穿过小孔将圆筒和底座捆在一起。

6.根据权利要求4所述的大圆机织针真空淬火方法，其特征在于：在三脚叉底座的正中心钻孔，孔内固定有不锈钢棒。

7.根据权利要求1所述的大圆机织针真空淬火方法，其特征在于：料筐底部有带横条的底，横条数量为5-6根。

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