CN104195301A - 一种热处理淬火装置及其应用 - Google Patents

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王丽
邱东旭
韩志清
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Abstract

本发明涉及一种热处理淬火装置及其应用。热处理淬火装置由冷却装置和淬火装置构成；冷却装置是：壳体内设集水槽，集水槽上端设预冷填料区，壳体上端设喷淋管，喷淋管上方依次设收水器和风机，进水口Ⅰ经制冷盘管和出水口Ⅰ连通，喷淋水管经水泵Ⅰ与集水槽连接；淬火装置是：淬火槽下端设有进水口Ⅱ，上端设有出水口Ⅱ，淬火槽内设有搅拌装置和温度传感器，温度传感器与控制装置连接；冷却装置的出水口Ⅰ与淬火装置的进水口Ⅱ连接，淬火装置的出水口Ⅱ通过阀门和水泵Ⅱ与冷却装置的进水口Ⅰ连接。本发明通过冷却装置使淬火槽水温始终保持在10～40℃范围内，提高了弹簧的淬火质量，解决了淬火后水槽温度偏高、弹簧淬火硬度低的瓶颈问题。

Description

一种热处理淬火装置及其应用
技术领域
本发明属于航空制造工程/热处理领域，具体地涉及一种应用于控制大弹簧热处理淬火槽水温，实现淬火槽水温在热处理过程中满足工艺要求的温度范围的热处理淬火装置及其应用。
背景技术
大弹簧的生产任务量在逐年增加，现有的大弹簧加工过程是，将钢棒加热，用绕簧机绕制成型，热绕成型的弹簧移至淬火槽中进行淬火处理。而淬火步骤是大弹簧生产线上对产品质量影响最突出的工序，也是弹簧生产的关键工序。淬火时，热绕弹簧是从液面开始然后完全浸没于水中，所以一般水槽上半部的水温要高于下半部的水温，上下水温不均匀，且上部水温经常超过工艺要求的温度上限，导致弹簧淬火后硬度低，经常需要返淬.浪费了大量的人力、物力和财力。同时向淬火槽中供应的是新鲜的流动水，所以弹簧淬火时会造成严重的水浪费。
发明内容
为了解决以上问题，本发明提供一种可控制淬火槽内水温且上下均匀一致，提高弹簧的淬火质量和生产效率的热处理淬火装置。
本发明的另一目的是提供一种利用热处理淬火装置减少水浪费的方法。
本发明采用的技术方案是：一种冷却装置：所述的冷却装置是：壳体内设有集水槽，集水槽上端设有预冷填料区，壳体上端设有喷淋管，喷淋管上方依次设有收水器和风机，进风口安装在预冷填料区的下方，出风口安装在喷淋管的下方，在壳体(101)的中部，进水口Ⅰ经制冷盘管和出水口Ⅰ连通，喷淋水管经水泵Ⅰ与集水槽连接。
一种热处理淬火装置，由上述的冷却装置和淬火装置构成；所述的淬火装置是：淬火槽下端设有进水口Ⅱ，上端设有出水口Ⅱ，淬火槽内设有搅拌装置和温度传感器，温度传感器与控制装置连接；冷却装置的出水口Ⅰ与淬火装置的进水口Ⅱ连接，淬火装置的出水口Ⅱ通过阀门和水泵Ⅱ与冷却装置的进水口Ⅰ连接。
上述的热处理淬火装置：所述的搅拌装置是：传动轴置于槽体内，一端设有叶轮，另一端连接电机。
一种弹簧热处理淬火方法，利用上述的淬火装置，方法如下：
1)将热绕成型的弹簧从绕簧机中取下，用吊车移至淬火装置中；
2)启动搅拌装置和冷却装置，保证淬火水温在整个热处理过程中始终保持在10～40℃范围内；
3)将热绕成型的弹簧吊挂在距淬火槽液面下约1米的位置，并在水中停留5分钟以上；
4)当淬火槽水温超过40℃时，启动冷却装置，打开阀门，淬火槽内的水通过水泵Ⅱ从出水口Ⅱ抽出，经过管路进入冷却装置进水口Ⅰ、制冷盘管，与此同时集水槽中的冷水通过水泵Ⅰ经喷淋水管并从上方喷射制冷盘管，制冷盘管内冷却后的水通过出水口Ⅰ及管路返回到淬火槽中。喷淋水管喷射的水极少部分以水雾状进入收水器中，其余落入预冷填料区形成水膜，并将水膜冷却，冷却后的水落入集水槽中，干冷空气由进风口进入，热空气由出风口排出。如此反复多次直至淬火槽水温保持在10～40℃范围内。
本发明的有益效果是：
1)本发明通过增加搅拌装置使零件在整个淬火过程中，淬火槽内水温上下均匀—致，解决了水槽上半部水温高于下半部水温的问题。
2)通过增加冷却装置使淬火槽水温始终保持在10～40℃范围内，提高了弹簧的淬火质量和生产效率，保证了产品质量，减少了工人的劳动强度，解决了淬火后水槽温度偏高、弹簧淬火硬度低的瓶颈问题。
3)本发明通过增加冷却装置可以使水槽中的水循环利用，解决了大量的水资源浪费问题。
4)本发明通过加大进水口和出水口的直径可提高进水、排水的工作效率。
5)本发明通过增加温度传感器和控制装置，可在水温超过工艺要求时发出警报，避免弹簧零件淬火不合格问题的发生。
6)冷却装置是―种用于冷却水的设备，将淬火水槽排出的热水送入制冷盘管中进行冷却，与此同时集水槽中的冷水喷射制冷盘管对其进行冷却，制冷盘管内冷却后的水通过出水口Ⅰ及管路返回到淬火槽中，如此反复多次直至保证整个生产过程中水温满足工艺要求的温度范围。喷淋水管喷射的水落入预冷填料区上，形成水膜状，空气由下向上与水膜呈逆向流动，在气水接触过程中进行传热和传质，使水温降低。同时由于水是循环利用，所以也减少了大量的水浪费。
附图说明
图1是本发明冷却装置的结构示意图。
图2是本发明热处理淬火装置的结构示意图。
具体实施方式
实施例1 一种冷却装置
如图1所示，一种冷却装置(100)：壳体(101)内设有集水槽(102)，集水槽(102)上端设有预冷填料区(103)，壳体(101)上端设有喷淋管(104)，喷淋管(104)上方依次设有收水器(105)和风机(106)，进风口(107)安装在预冷填料区(103)的下方，出风口(108)安装在喷淋管(104)的下方，在壳体(101)的中部，进水口Ⅰ(109)经制冷盘管(112)和出水口Ⅰ(111)连通、喷淋水管(104)经水泵Ⅰ(110)与集水槽(102)连接。
实施例2 热处理淬火装置
如图2所示，一种热处理淬火装置：由冷却装置(100)和淬火装置(200)构成。
所述的淬火装置(200)是：淬火槽(201)下端设有进水口Ⅱ(202)，上端设有出水口Ⅱ(203)，淬火槽(201)内设有搅拌装置和温度传感器(204)，温度传感器(204)与控制装置(205)连接。
冷却装置(100)的结构同实施例1。
冷却装置(100)的出水口Ⅰ(111)与淬火装置(200)的进水口Ⅱ(202)连接，淬火装置(200)的出水口Ⅱ(203)通过阀门(300)和水泵Ⅱ(400)与冷却装置(100)的进水口Ⅰ(109)连接。
所述的搅拌装置是：传动轴(206)置于槽体(201)内，一端设有叶轮(207)，另一端连接电机(208)。
淬火槽：淬火槽采用不锈钢材质，可增加槽体使用寿命，并满足弹簧零件的淬火需求，同时提高淬火冷却能力。
进水口Ⅰ和进水口Ⅱ：进水口Ⅰ和进水口Ⅱ的管路直径设置为100mm，增加进水流量。
搅拌装置：由电机、传动轴和叶轮三部分组成，在淬火过程中，开动电机，带动叶轮旋转，使水槽中的水上下翻滚，达到搅拌的效果，以保证弹簧在淬火过程中水温上下均匀一致，保证弹簧的淬火质量，减少工人的劳动强度。
出水口Ⅰ和出水口Ⅱ：出水口Ⅰ和出水口Ⅱ的管路直径设置为100mm，当淬火槽水温超过工艺要求时，通过出水口Ⅱ将水快速排入冷却循环系统。
温度传感器及控制装置：在淬火水槽中安装一个温度传感器，当淬火槽水温超过工艺要求时发出报警信号，以避免超温淬火。
阀门：控制淬火槽中水的排放。
水泵Ⅱ：将淬火槽中的水迅速抽入冷却循环系统。
冷却装置：冷却装置由壳体、预冷填料区、风机、喷淋水管、水泵Ⅰ、收水器、集水槽、进水口Ⅰ、制冷盘管、出水口Ⅰ、进风口、出风口等组成。它是―种用于冷却水的设备：将淬火水槽排出的热水从进水口Ⅰ送入制冷盘管中进行冷却，与此同时集水槽中的冷水喷射制冷盘管对其进行冷却，制冷盘管内冷却后的水通过出水口Ⅰ及管路返回到淬火槽中，如此反复多次直至保证整个生产过程中水温满足工艺要求的温度范围。喷淋水管喷射的水落入预冷填料区上，形成水膜状，空气由下向上与水膜呈逆向流动，在气水接触过程中进行传热和传质，使水温降低。同时由于水是循环利用，所以也减少了大量的水浪费。
实施例3 一种弹簧热处理淬火方法
利用实施例2的热处理淬火装置，方法如下：
1)将钢棒装入950℃的加热炉中保温40分钟；
2)保温结束将钢棒从加热炉中取出用绕簧机绕制成型；
3)将热绕成型的弹簧从绕簧机中取下，用吊车移至淬火装置中；
4)启动搅拌装置和冷却装置，保证淬火水温在整个热处理过程中始终保持在10～40℃范围内；该步骤是大弹簧生产线上对产品质量影响最突出的工序，也是弹簧生产的关键工序：启动搅拌系统和冷却循环系统，保证淬火水温在整个热处理过程中始终保持在10～40℃范围内。因为淬火时，热绕弹簧是从液面开始然后完全浸没于水中，一般吊挂在距淬火水槽液面下约1米的位置并在水中停留5分钟以上，所以一般水槽上半部的水温要高于下半部的水温，并造成水槽上半部的水温超过工艺要求的温度范围。通过启动该方法的机械搅拌系统，叶轮的旋转使水槽中的水上下翻滚，以保证弹簧在淬火过程中水温上下均匀一致，当淬火槽水温超过工艺要求40℃时，温控系统发出报警信号，此时启动该方法的冷却循环系统。通过水泵及排水管路将淬火水槽中的热水排入冷却循环系统的制冷盘管中冷却，再通过喷淋水对制冷盘管进行冷却，最后制冷盘管内的水通过出水口及管路返回到淬火水槽中，如此反复多次以保证整个生产过程中水温满足工艺要求的温度范围，使淬火后的弹簧硬度满足工艺要求值，解决了淬火后水槽温度偏高、弹簧淬火硬度低的瓶颈问题。

Claims (4)

1.一种冷却装置，其特征在于：所述的冷却装置(100)是：壳体(101)内设有集水槽(102)，集水槽(102)上端设有预冷填料区(103)，壳体(101)上端设有喷淋管(104)，喷淋管(104)上方依次设有收水器(105)和风机(106)，进风口(107)安装在预冷填料区(103)的下方，出风口(108)安装在喷淋管(104)的下方，在壳体(101)的中部，进水口Ⅰ(109)经制冷盘管(112)和出水口Ⅰ(111)连通，喷淋水管(104)经水泵Ⅰ(110)与集水槽(102)连接。
2.一种包含权利要求1所述的冷却装置的热处理淬火装置，其特征在于：由冷却装置(100)和淬火装置(200)构成；所述的淬火装置(200)是：淬火槽(201)下端设有进水口Ⅱ(202)，上端设有出水口Ⅱ(203)，淬火槽(201)内设有搅拌装置和温度传感器(204)，温度传感器(204)与控制装置(205)连接；冷却装置(100)的出水口Ⅰ(111)与淬火装置(200)的进水口Ⅱ(202)连接，淬火装置(200)的出水口Ⅱ(203)通过阀门(300)和水泵Ⅱ(400)与冷却装置(100)的进水口Ⅰ(109)连接。
3.如权利要求2所述的热处理淬火装置，其特征在于：所述的搅拌装置是：传动轴(206)置于槽体(201)内，一端设有叶轮(207)，另一端连接电机(208)。
4.一种弹簧热处理淬火方法，其特征在于利用权利要求2或3所述的淬火装置，方法如下：
1)将热绕成型的弹簧从绕簧机中取下，用吊车移至淬火装置中；
2)启动搅拌装置和冷却装置，保证淬火水温在整个热处理过程中始终保持在10～40℃范围内；
3)将热绕成型的弹簧吊挂在距淬火槽液面下约1米的位置，并在水中停留5分钟以上；
4)当淬火槽水温超过40℃时，启动冷却装置，打开阀门，淬火槽内的水通过水泵Ⅱ从出水口Ⅱ抽出，经过管路进入冷却装置进水口Ⅰ和制冷盘管中，与此同时集水槽中的冷水通过水泵Ⅰ经喷淋水管并从上方喷射制冷盘管，制冷盘管内冷却后的水通过出水口Ⅰ及管路返回到淬火槽中，喷淋水管喷射的水极少部分以水雾状进入收水器中，其余落入预冷填料区形成水膜，并将水膜冷却，冷却后的水落入集水槽中，干冷空气由进风口进入，热空气由出风口排出，如此反复多次直至淬火槽水温保持在10～40℃范围内。
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