CN103983657A - 一种淬火油冷速衰退快速模拟装置及其模拟方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种淬火油冷速衰退快速模拟装置，包括控制与记录装置、升降装置、加热装置、异形瓶、冷却装置和回收装置；控制与记录装置分别与升降装置和加热装置连接，控制盛装装置升降以及加热装置启闭；控制与记录装置还设置有温度测量装置，温度测量装置置于异形瓶内，用于测量油温；加热装置安装于升降装置上，设置于异形瓶的正下方；异形瓶安装在冷却装置上，冷却装置设置于回收装置上方。本发明的模拟装置方法快速便捷，在淬火油的应用现场需要一年的时间来反映淬火油冷速稳定性，应用本装置优选只用1h，模拟结果准确性高，淬火油冷速稳定性快速模拟评价结果与淬火油的实际应用效果具有高度一致性。

Description

一种淬火油冷速衰退快速模拟装置及其模拟方法

技术领域

本发明涉及一种淬火油冷速衰退快速模拟装置，适用于淬火油冷速稳定性的快速评价，本发明还涉及淬火油冷速衰退快速模拟方法。

背景技术

通过淬火及相应的热处理工艺，改变金属内部金相组织，可以使金属材质的机械强度性能获得一个数量级左右的提升；可以获得外表硬、而心部韧的优异综合性能，可以使机械零部件的抗冲击性能、抗黏着磨损及抗疲劳磨损获得极大的提升；使关键机械部件的使用寿命获得数百倍甚至数千倍的提高。淬火工艺所用到的淬火介质之一就是淬火油。淬火油在桥梁、风电、汽车、工程机械设备等领域的关键零部件（如紧固件、齿轮、轴、轴承、轴套等等）的淬火处理中广泛使用。

淬火油的工作原理，是从红热的金属工件表面移走热量，使工件迅速降温，获取相应金相组织，从而获得优异的综合机械性能。淬火油的冷却速度，是淬火工件获得良好金属组织和机械性能的一项关键指标。对于某一特定材质、形状、尺寸的工件，对淬火油的冷却速度有一个临界要求，淬火油的冷却速度只有高于这一临界值，淬火工件才能获得理性的机械性能；否则，淬火工件的机械性能将不合格，出现次品。由于淬火油的使用环境恶劣，800-900℃高温的工件对淬火油的热冲击，会使淬火油的物质结构发生裂解衰变，从而使淬火油的冷速发生衰退。当淬火油的冷速下降至临界冷速以下时，就会使淬火工件的金相组织结构与机械性能不合格。淬火油的冷速稳定性是淬火油的一个特别重要的品质。

目前对于淬火油品质稳定性的评价方法及评价装置有：1、SH/T 0219淬火油热氧化安定性法，相应的用于模拟淬火油品质衰变的实验装置是淬火油热氧化安定性测试仪。这种装置主要是用于模拟淬火油在热氧化的条件下，生成酸、油泥、积碳的衰变过程。这与淬火油在红热金属热冲击作用下的裂解衰变情况不一致，不能有效的模拟淬火油的冷速衰变的过程。2、借用内燃机油油泥积碳生成倾向评价的方法，SH/T 0300 曲轴箱模拟实验法，相应的用于模拟油品品质衰变的实验装置是成焦倾向试验仪。在一些淬火生成商借用来评价淬火油油泥积碳的生成倾向。3、另外还有酸值测试仪、残炭测定仪，油品饱和度测试（紫外测试、溴价及溴指数测试）。以上这些方法和设备与冷速的衰退没有对应的关系。和淬火油原料裂解相关的有热重及差热分析法及相应设备。但是只是用来评价原料的裂解温度，可以评级单个原料裂解稳定性。而不能评价淬火油组合物的稳定性。例如，同一原料和不同的油品构成的淬火油组合物，它们的冷速稳定性是不同的。因此，目前判断油品的冷速稳定性，就是看现场的应用效果。现场的实际应用效果虽说是冷速稳定性最终的检验标准，但是却不能作为产品出厂检验手段；淬火工件的产量、工件的尺寸、淬火油量的多少、淬火油搅拌与否，后清洗废油回用与否、取样时机（在添加新油前取样，还是添加新油之后取样）等等因数，都会影响淬火油冷速检测的数据。以现场应用效果来反映冷速的稳定性，需要的周期很长，一般短则数月、长的需要数年；作为淬火油冷速衰退的评价需要更为快捷的方法与评价设备。对于淬火油冷速稳定性的优化，冷速稳定性优异的淬火油的开发，需要一种能够排除油品之外的各种因素的干扰，具有快速便捷、模拟评价准确的方法与工具。根据前面的分析，现有的种种方法与设备工具都难以符合此要求。

针对冷速稳定性评价的重要性与迫切性，由于现有方法与评价设备工具的不足，本发明提供一种淬火油冷速衰退快速模拟装置。与淬火油冷速检测设备相结合，可以快速的评价淬火油组合物的冷速衰退性能，用以作为淬火油冷速稳定性的判定依据，以及作为优异冷速稳定性淬火油组合物的优化开发的工具。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中的不足，提供一种快速便捷，模拟结果准确性高的淬火油冷速衰退快速模拟装置。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种淬火油冷速衰退快速模拟装置，包括控制与记录装置、升降装置、加热装置、异形瓶、冷却装置和回收装置；

所述的控制与记录装置分别与升降装置和加热装置连接，控制盛装装置升降以及加热装置启闭；所述的控制与记录装置还设置有温度测量装置，温度测量装置置于异形瓶内，用于测量油温；所述的加热装置安装于升降装置上，设置于异形瓶的正下方；所述的异形瓶安装在冷却装置上，所述冷却装置设置于回收装置上方。

进一步的，所述的升降装置为剪叉式升降平台。

进一步的，所述的异形瓶上设置有测温点a和测温点b，所述测温点a设置于异形瓶上端，所述测温点b设置于异形瓶的底部，所述异形瓶还设置有两组瓶口，瓶口内安装温度测量装置，用于测定测温点a和测温点b的温度；所述异形瓶的上端通过连接管与冷却装置连接，所述的连接管倾斜向下设置。

进一步的，所述的冷却装置设置有入口和出口，所述入口与连接管连接，所述出口设置于回收装置顶部。

本发明还提供了一种淬火油冷速衰退快速模拟方法，具体操作方法如下：

（1）取1L淬火油检测器冷速；

（2）将淬火油置于异形瓶中冷速模拟衰退老化试验，异形瓶放置在冷却装置上调节升降台，使加热装置与异形瓶底相接触，控制加热装置加热速度使得淬火油在60min内恒速馏出20～80%，降低升降台，使加热器与异性瓶底脱开，停止对淬火油的热馏，将馏出物与馏余物充分混合，作为冷速模拟衰退老化产物。

（3）测试淬火油冷速模拟衰退老化产物的冷速。

进一步的，所述步骤（2）在热馏过程中每馏出5%记录测温点a及测温点b的温度。

本发明的有益效果：

1、本发明的模拟装置快速便捷，在淬火油的应用现场需要一年的时间来反映淬火油冷速稳定性，应用本装置加热时间控制在1h。

2、模拟结果准确性高，淬火油冷速稳定性快速模拟评价结果与淬火油的实际应用效果具有高度一致性。

3、本发明的模拟装置适用于淬火油产品冷速稳定性的评价，对于同类型的淬火油的评价，所用的条件一致，因而所用的时间和馏出量是一样的；对于不同类型的淬火油的评价，选用相同的时间和不同的馏出量，使得每一种类型淬火油的不同样品，具有良好的评价区分度和重复性，所以特别适用于优异冷速稳定性淬火油的优化开发。

附图说明

    图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案作详细说明。

本发明的一种淬火油冷速衰退快速模拟装置，包括控制与记录装置1、升降装置2、加热装置3、异形瓶4、冷却装置5和回收装置6；    

控制与记录装置1分别与升降装置2和加热装置3连接，控制升降装置2升降以及加热装置3启闭；控制与记录装置1还设置有温度测量装置11，温度测量装置11置于异形瓶4内，用于测量油温；

升降装置6为剪叉式升降平台；

加热装置3安装于升降装置上，设置于异形瓶的正下方；

异形瓶4上设置有测温点a 41和测温点b 42，测温点a 41设置于异形瓶4上端，测温点b 42设置于异形瓶4的底部，异形瓶还设置有两组瓶口43，瓶口内安装温度测量装置11，用于测定测温点a 41和测温点b 42的温度；异形瓶4的上端通过连接管7与冷却装置5连接，连接管7倾斜向下设置。

冷却装置5设置有入口51和出口52，入口51与连接管7连接，出口52设置于回收装置6顶部。

本发明的模拟方法包括以下步骤：

（1）取1L淬火油检测器冷速；

（2）将淬火油置于异形瓶中冷速模拟衰退老化试验，异形瓶放置在冷却装置上调节升降台，使加热装置与异形瓶底相接触，控制加热装置加热速度使得淬火油在1h内恒速馏出75%，降低升降台，使加热器与异性瓶底脱开，停止对淬火油的热馏（每馏出5%记录测温点a及测温点b的温度），将馏出物与馏余物充分混合，作为冷速模拟衰退老化产物。

（3）测试淬火油冷速模拟衰退老化产物的冷速。

应用实例1

淬火油1的冷速模拟衰退老化评价

1、取1L淬火油1检测其冷速，

2、然后置于异性瓶中冷速模拟衰退老化试验，放置在冷却装置上，调节升降台，使加热装置与异性瓶底相接触，控制加热装置加热速度，淬火油在1h内恒速馏出75%。然后将馏出物与馏余物充分混合，作为冷速模拟衰退老化产物。

3、测试淬火油冷速模拟衰退老化产物的冷速。

淬火油1的现场应用效果跟踪。

1、取1L淬火油1的生产样检测其冷速，

2、每月从淬火油1的应用现场油槽中取一升淬火油检测其冷速，对应用现场淬火油的冷速进行持续跟踪。

应用实例1的相应数据列于表1中。

应用实例2

淬火油2的冷速模拟衰退老化评价

1、取1L淬火油2检测其冷速，

2、然后置于异性瓶中冷速模拟衰退老化试验，放置在冷却装置上，调节升降台，使加热装置与异性瓶底相接触，控制加热装置加热速度，淬火油在1h内恒速馏出75%。然后将馏出物与馏余物充分混合，作为冷速模拟衰退老化产物。

3、测试淬火油冷速模拟衰退老化产物的冷速。

淬火油2的现场应用效果跟踪。

1、取1L淬火油2的生产样检测其冷速，

2、每月从淬火油2的应用现场油槽中取一升淬火油检测其冷速，对应用现场淬火油的冷速进行持续跟踪。

应用实例1的相应数据列于下表1中。

表1

从以上应用实施实例可以看出，淬火油2应用本发明快速评价装置，经过1h的模拟老化，其最大冷速从113℃/s下降至79℃/s，最大冷温从650℃下降至525℃。冷速及冷速分布相当的不稳定。该淬火油在淬火现场的应用结果也表明，只用了三个月的时间，其最大冷速便发生了大幅的下降，其最大冷温也出现很大的偏移。而淬火油1应用本发明快速评价装置，经过1h的模拟老化，其最大冷速从113℃/s下降至110℃/s，只下降了2.7%，最大冷温从650℃下降至645℃；冷速及冷速分布相当的稳定。淬火油2在淬火现场的应用结果表明，在长达一年的使用时间，其最大冷速与最大冷温只有很微小的变化，冷速性能相当稳定，与实验室的快速评价结果有着高度的一致性。

Claims (6)

1.一种淬火油冷速衰退快速模拟装置，其特征在于：包括控制与记录装置、升降装置、加热装置、异形瓶、冷却装置和回收装置；

所述的控制与记录装置分别与升降装置和加热装置连接，控制盛装装置升降以及加热装置启闭；所述的控制与记录装置还设置有温度测量装置，温度测量装置置于异形瓶内，用于测量油温；所述的加热装置安装于升降装置上，设置于异形瓶的正下方；所述的异形瓶安装在冷却装置上，所述冷却装置设置于回收装置上方。

2.根据权利要求1所述的一种淬火油冷速衰退快速模拟装置，其特征在于：所述的升降装置为剪叉式升降平台。

3.根据权利要求1所述的一种淬火油冷速衰退快速模拟装置，其特征在于：所述的异形瓶上设置有测温点a和测温点b，所述测温点a设置于异形瓶上端，所述测温点b设置于异形瓶的底部，所述异形瓶还设置有两组瓶口，瓶口内安装温度测量装置，用于测定测温点a和测温点b的温度；所述异形瓶的上端通过连接管与冷却装置连接，所述的连接管倾斜向下设置。

4.根据权利要求1所述的一种淬火油冷速衰退快速模拟装置，其特征在于：所述的冷却装置设置有入口和出口；所述入口与连接管连接；所述出口设置于回收装置顶部。

5.根据权利要求1所述的模拟装置的淬火油冷速衰退快速模拟方法，其特征在于：所述模拟方法包括以下步骤：

（1）取1L淬火油检测器冷速；

（2）将淬火油置于异形瓶中冷速模拟衰退老化试验，异形瓶放置在冷却装置上调节升降台，使加热装置与异形瓶底相接触，控制加热装置加热速度，使淬火油在60min内恒速馏出20～80%，降低升降台，使加热器与异性瓶底脱开，停止对淬火油的热馏，将馏出物与馏余物充分混合，作为冷速模拟衰退老化产物，（3）测试淬火油冷速模拟衰退老化产物的冷速。

6.根据权利要求5所述的淬火油冷速衰退快速模拟方法，其特征在于：所述步骤（2）在热馏过程中每馏出5%记录测温点a及测温点b的温度。