CN104342537A - 汽车发动机铝合金件空气风淬系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了汽车发动机铝合金件空气风淬系统，包括风淬室、至少一条的排风管以及至少一套的进风装置；所述进风装置包括进风室、吹风机、风箱、出风嘴以及出风嘴升降装置；进风室连通吹风机，吹风机通过风箱软连接出风嘴，出风嘴升降装置设置在出风嘴上，并可带动出风嘴上下移动；出风嘴和排风管均连通风淬室。本发明对铝合金缸体、缸盖大批量生产提供了有力的支持，有力的保障了空气淬火工艺，并且可以提供稳定高质量的汽车发动机铝合金件，减少废品率，节能减排，大大减少了企业的支出，提高了企业的经济效益。

Description

汽车发动机铝合金件空气风淬系统

技术领域

本发明涉及一种汽车发动机铝合金件空气风淬系统。

背景技术

现有的国内汽车发动机铝合金件空气淬火通常采用压缩空气通过喷嘴将气流高速吹向工件，不仅容易造成工件各部位冷却速度不均匀，而且还存在操作麻烦、安全性差等缺陷。

国内汽车发动机铝合金件空气淬火几乎都是小批量生产，大致采用三种方式：

其一、采用压缩空气通过喷嘴进行空气淬火，不仅容易造成工件各部位冷却速度不均匀，空气淬火性能差异大，工件量大时压缩空气消耗量太大，设备制造成本太大，而且还存在操作麻烦、安全性差等缺陷；压缩空气的出风口直接对着工件方向吹，这样出气口和工件的距离会随着工件的尺寸改变而改变，这样就会造成到达工件表面的风速不一致，造成不同工件的冷却速率不一。

其二、采用轴流风机空气淬火：轴流风机的风量一般相对较大，但是这种风机的压力相对较低，经过形状稍微复杂的工件，冷空气克服阻力的能力较差，这样就会造成相对较多的死角，不利于风淬的均匀性。吹向工件的空气温度无法调整，工件的冷却速率会随着室温的变化而变化，这样工件的淬火质量波动太大，无法控制。风机的出风口直接对着工件方向吹，这样出风口和工件的距离会随着工件的尺寸改变而改变，这样就会造成到达工件表面的风速不一致，造成不同工件的冷却速率不一。

其三、采用高压离心风机空气淬火：吹向工件的空气温度无法调整，工件的冷却速率会随着室温的变化而变化，这样工件的淬火质量波动太大，无法控制。风机的出风口直接对着工件方向吹，这样出风口和工件的距离会随着工件的尺寸改变而改变，这样就会造成到达工件表面的风速不一致，造成不同工件的冷却速率不一。

国外汽车发动机铝合金件空气淬火设备同样也处在起步阶段，大多设备都存在一些不合理的地方：

其一、采用高压离心风机+冷冻机组的空气淬火：室温低于25℃时，离心风机抽取室内空气，直接吹向工件，经过和工件换热的废气直接排出厂房外，室温高于25摄氏度时，离心风机抽取经过冷冻机组冷却的冷空气吹向工件，经过和工件换热后直接排出厂房外。虽然在设备上增加了风温控制系统，但是在室温低于室温的情况下，会随着室温的降低加快工件冷却速率，这种方式会造成冷却速率在室温较低的状况下无法调整，不能从设备上保障空气淬火的工艺。冷冻机组所产生的冷气经过换热就直接排出厂房外，没有回收装置，但是在工件低于100℃后，经过换热的空气温度升高只有2~3摄氏度，在室温高于30℃后，回收后的空气温度比室外的空气温度要低，如果不回收热交换后的空气，那么就造成了浪费。风机的出风口直接对着工件方向吹，这样出风口和工件的距离会随着工件的尺寸改变而改变，这样就会造成到达工件表面的风速不一致，造成不同工件的冷却速率不一。

其二、通过轴流风机+冷冻机组空气淬火：轴流风机的风量一般相对较大，但是这种风机的压力相对较低，经过形状稍微复杂的工件，冷空气克服阻力的能力较差，这样就会造成相对较多的死角，不利于风淬的均匀性。而且向上一种方式一样不能解决室温过低带来的风淬速率无法调整、能源浪费和不同工件表面风速不一致导致的冷却速率不一等问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是现有的汽车发动机铝合金件淬火容易造成工件各部位冷却速度不均匀，而且还存在操作麻烦、安全性差、风淬速率无法调整、能源浪费和不同工件表面风速不一致导致的冷却速率不一。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：汽车发动机铝合金件空气风淬系统，包括风淬室、至少一条的排风管以及至少一套的进风装置；所述进风装置包括进风室、吹风机、风箱、出风嘴以及出风嘴升降装置；进风室连通吹风机，吹风机通过风箱软连接出风嘴，出风嘴升降装置设置在出风嘴上，并可带动出风嘴上下移动；出风嘴和排风管均连通风淬室。

出风嘴升降装置的设置，使得出风嘴与工件的距离可调，工件在风淬时出风嘴的风压最大，离开出风嘴的距离越远风压越低，风速自然越小，在保证工件进出风淬室无干涉和空气淬火均匀的情况下出风嘴离工件越近越好，不同的高度适合不同的工件。

为保证各个出风口的出风量可调，所述出风嘴上设置有一个以上的出风口，每个出风口上均设置风量调节装置。在高速流动的风向很难控制，经过风箱的短暂的存储蓄能过度后不能保证风箱下每个相同出风口面积的情况下出风量相同，所以就必须加调风装置，调节后风淬室内风速要求小于±3m/s，这样就保证了炉内风淬的均匀性。

作为本发明的一种改进方案，所述风量调节装置包括螺母和螺杆；螺杆贯穿出风口，其两端各设置一个螺母与之螺纹连接。将两端的螺母分别向中间收紧，则出风口面积减小，在风压相同的情况下，出风量就随之减小；反之，将螺母向两边放松，则出风量增大。

为保证室温过高时系统的风淬效果，还设有回风管，所述回风管内设回风阀门，回风管的一端连通风淬室，另一端通过换热器连通进风室；所述排风管内设置排放阀。关闭排放阀，打开回风阀门，使得回风管工作，高温的空气通过换热器降温后再通过吹风机吹入风箱，保证了冷空气进入风淬室内的冷却效果。

为方便调节工件的冷却速率，吹风机通过变频器调节。吹风机通过变频器调节，可以调节风速，从而调节工件冷却速率，而且吹风机缓启缓停，保护吹风机、节约电能的作用；在室温较低的状态下，通过减低吹风机的电机的运行频率来减少风机输出的风量，从而减低了工件的冷却速率。

本发明的优点是：对铝合金缸体、缸盖大批量生产提供了有力的支持，有力的保障了空气淬火工艺，并且可以提供稳定高质量的汽车发动机铝合金件，减少废品率，节能减排，大大减少了企业的支出，提高了企业的经济效益。

附图说明

图1是本发明的结构示意图（一套进风装置）。

图2是本发明的结构示意图（两套进风装置）。

图3是本发明出风嘴处局部放大示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

如图1和3所示，本发明包括风淬室1、一条的排风管2、一套的进风装置、回风管7以及换热器8；所述进风装置包括进风室3、吹风机4、风箱5、出风嘴6以及出风嘴升降装置9。

进风室3上设有两个带开关阀的进风口3-1，进风室3的出口端连通吹风机4，吹风机4通过风箱5软连接出风嘴6，所述出风嘴6上设置有一个以上的出风口6-1，每个出风口6-1上均设置风量调节装置；所述风量调节装置包括螺母10和螺杆11；螺杆11贯穿出风口6-1，其两端各设置一个螺母10与之螺纹连接；出风嘴升降装置9设置在出风嘴6上，并可带动出风嘴6上下移动，所述出风嘴升降装置9包括驱动电机以及由该电机驱动的丝杠升降机；出风嘴6、排风管2和回风管7均连通风淬室1，排风管2内置排风阀2-1，回风管7内置回风阀7-1，回风管7的另一端通过换热器8连接进风室3。

本发明有以下几点优点：

（1）吹风机4通过变频器调节：可以调节风速，从而调节工件冷却速率，而且吹风机4缓启缓停，有利于起到保护吹风机4、节约电能的作用；在室温较低的状态下，换热器8处于非工作状态，此时，通过减低吹风机4的电机的运行频率来减少吹风机4输出的风量，可以减低工件的冷却速率。

（2）出风口6-1与工件的距离可调：工件位于风淬室1内，并处于出风口6-1的下方；工件风淬时，出风口6-1处的风压最大，离开出风口6-1的距离越远，风压越低，风速自然越小，在保证工件进出风淬室1无干涉和空气淬火均匀的情况下出风口6-1离工件越近越好，不同的高度适合不同的工件。因此，根据加工工件的不同，可以在程序控制器中设置不同的高度点来定位不同的工件，通过丝杠升降机带动出风嘴6上下移动，从而控制出风口6-1与工件之间的距离。

（3）出风嘴6的各个出风口6-1的出风量可调：高速流动的风向很难控制，经过风箱5的短暂的存储蓄能后，不能保证风箱5下每个面积相同的出风口6-1的出风量相同，所以就必须加调风装置，调节后风淬室1内风速要求小于±3m/s，这样就保证了炉内风淬的均匀性。具体做法：将螺母10分别向螺杆11中间收紧，则出风口6-1面积减小，在风压相同的情况下，出风量就随之减小；将螺母10向螺杆11两边放松，则出风量增大。

（4）空气淬火的空气放散和内循环结合：风淬工件降温工艺要求为：5分钟内冷却至240℃左右以下，风淬9min至50℃以下。根据工艺要求：

4.1）刚出炉的工件温度在500℃左右，吹风机4吹出的风和炽热的工件换热，这时工件很快降温，空气带走大量热量，这时淬火后的空气是直接排出厂房外的，可以满足工件降温工艺要求。工作过程是：两个进风口3-1和排风阀2-1同时打开，回风阀7-1关闭，空气由进风口3-1进入吹风机4，由吹风机4加压后吹向工件，经过换热的热风经过打开的排风管2排出厂房外。  

4.2）当工件下降100℃左右时。

4.2.1）在室温低于25℃时，还是按照上面工件刚出炉时的冷却方式，通过改变风机的频率来改变风速从而调整冷却速率，

4.2.2）在室温超过25℃时，还是用原来的车间内的空气是很难给工件快速降温的，这时换热器8的制冷机组启动，过热的室内空气在换热器8内降温，冷却的空气再次进入风淬室1和工件进行热交换，由于加大了空气和工件的温度差，工件冷却速率加大，冷却后的风温因为经过冷却水冷却和加压后温度降低，即使经过和工件换热，温度也只能增加2~3℃，这时空气循环系统切换到内循环，起到循环利用的效果，节约换热器8的制冷机组的使用频率和节约能耗。工作过程如下：两个进风口3-1和排风阀2-1同时关闭，回风阀7-1打开，空气由吹风机4加压后吹向工件，经过换热（空气温度升高2~3℃）的热风经过打开的回风管7，再经换热器8后（空气温度降低2.1~3.1℃，每次经过换热器后风温略有下降）回到吹风机4内加压后吹向工件，如此往复。

如图2所示，此时加工工件为铝合金缸体和缸盖，缸体内有缸桶，缸体卧放，风自上而下流过缸体，风可以保证很好的流通性，热交换就会很顺畅；但是缸盖就需要上下同时吹风，吹过的风从两个侧面流走，因此，需要同时使用两套进风装置，一套进风装置的出风嘴6从上向下吹向工件，另一套的出风嘴6则从下向上吹向工件。

本发明系统主要用于铝合金件T7生产线中工件淬火。

本发明的优点是：

汽车发动机铝合金件空气淬火装置用汽车铝合金件的空气淬火处理。

设备的自动化程度高，对铝合金件的固溶时效热处理中淬火工艺提供里有力的保证，淬火后工件变形小，各项性能指标高而且性能稳定。

设置中央控制室，配有计算机操作管理系统，实现人机对话，在微机上监控设备的运行，编制、修改、存储工艺参数，配有完善的故障自诊断、自检测及故障原因报警系统，便于设备的维护，缩短故障排除的时间。

生产效果如下：

由上表可知：

产品的合格率这是检验设备的最起码标准，国内现有空气淬火设备处理产品很多方面没有考虑到，只是一味的大流量的空气吹扫，质量稳定性较差，国外现有设备在设备的设计上虽然增加了风温控制，但是在低温状态下还是没有办法保证空气淬火后工件的稳定性。

设备生产单位能耗可以直接反应企业的技术水平和核心竞争力，在不考虑附件吸热量的情况下，汽车发动机铝合金件空气淬火装置单位能耗较国内外现有设备分别少和57%和70%。

热处理后产品的性能的稳定性很重要，无论在不同季节，不同室温下，还是其他情况，在热处理设备的设计中都要考虑到，国内的空气淬火装置会随着室温的变化而无法控制产品的降温速率，很难统一产品热处理后的性能。国外空气淬火设备在室温较低时也是没有办法控制统一产品的热处理性能。还有出风口与工件的距离，出风口各点的风速，国内外空气淬火设备都没有考虑到，这种设备必然会在一定程度上影响产品的性能。

国内还有很多设备都是小批量生产的，大多还是人工操作，空气吹向工件后的热气就直接排放在车间里，夏季都要顶着高温，非常辛苦；国外的空气淬火设备相对较好，都是在生产线中配套空气淬火设备，但是国外很多设备的热量利用率不高，都是直接排放，有些事直接将淬火后的热空气直接排到车间里，虽然短时间温度不高，但是在夏季这样长时间运行还是会有一定影响的。汽车发动机铝合金件空气淬火装置直接将高温时的热空气排出厂房外，厂房内毫无影响。

Claims (5)

1.汽车发动机铝合金件空气风淬系统，包括风淬室、至少一条的排风管以及至少一套的进风装置；其特征是：所述进风装置包括进风室、吹风机、风箱、出风嘴以及出风嘴升降装置；进风室连通吹风机，吹风机通过风箱软连接出风嘴，出风嘴升降装置设置在出风嘴上，并可带动出风嘴上下移动；出风嘴和排风管均连通风淬室。

2.根据权利要求1所述的汽车发动机铝合金件空气风淬系统，其特征是：所述出风嘴上设置有一个以上的出风口，每个出风口上均设置风量调节装置。

3.根据权利要求2所述的汽车发动机铝合金件空气风淬系统，其特征是：所述风量调节装置包括螺母和螺杆；螺杆贯穿出风口，其两端各设置一个螺母与之螺纹连接。

4.根据权利要求1或2或3所述的汽车发动机铝合金件空气风淬系统，其特征是：还设有回风管，所述回风管内设回风阀门，回风管的一端连通风淬室，另一端通过换热器连通进风室；所述排风管内设置排放阀。

5.根据权利要求1或2或3所述的汽车发动机铝合金件空气风淬系统，其特征是：吹风机通过变频器调节。