CN104673980A - 一种铝合金热处理的淬火装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铝合金热处理的淬火装置，包括淬火槽、设置在淬火槽内的铸件固定装置、控制系统，其特征在于：设有喷雾冷却装置和风冷装置，所述喷雾冷却装置包括沿竖直方向分布的设置在铸件固定装置两侧的喷雾喷嘴、与所述喷雾喷嘴连通的压缩空气管道分配器和通水管道，所述喷雾喷嘴的出口朝向铸件固定装置；所述风冷装置由设置在淬火槽上的多个风冷装置构成，每一风冷装置由正对铸件固定装置设置的轴流风机、环绕轴流风机设置的导风罩构成。本发明可以同时进行风冷和雾冷淬火处理，加快冷却速度，减少铸件残余应力，使铸件达到均匀的过饱和的固溶状态。

Description

一种铝合金热处理的淬火装置

技术领域

本发明涉及一种热处理的淬火装置，具体涉及一种用于对铝合金缸体类铸件的热处理固溶后进行冷却淬火的装置。

背景技术

随着汽车工业轻量化的趋势，越来越多的发动机缸体采用铝合金铸件。通常，高强度铝合金铸件需要经过T6热处理，即，固溶加热后水淬处理加人工时效处理。然而，汽车发动机铝合金缸体铸件，其结构是采用镶铸缸套的铝合金缸体，如仍采用T6热处理工艺，会导致固溶淬火时产生较高的内应力，以致于铝合金缸体铸件产生淬火裂纹等缺陷。

为解决上述问题，现有技术中有两种方法，一种是采用风淬处理，例如，中国实用新型专利CN203080019U公开了一种无料框方式风冷式淬火装置，用于对发动机缸盖进行风淬处理。这类装置设备占用空间大，风淬处理时间长，效率低。另一种是采用雾淬处理，例如，中国发明专利CN101880843A公开了一种铝合金活塞喷雾淬火热处理工艺方法，将活塞毛坯件放置在冷却淬火台上，通过位于冷却淬火台下方的喷雾装置所产生的由水、气形成的雾状气体进行淬火冷却热处理，在活塞内腔要求光洁情况下，对活塞头部或裙部进行喷雾冷却；在活塞裙部外表要求光洁情况下，对活塞内腔进行喷雾冷却；先进行人工时效热处理，再经24小时完成自然时效热处理。该方法采用单独的喷雾淬火，由于采用冷却淬火台装置，喷雾自下而上，过程中对表面光洁度产生影响，导致只能选择性地部分方向喷雾冷却，易由于冷却不均匀而产生应力缺陷；同时，该方法需要结合自然时效处理，处理周期长。

发明内容

本发明的发明目的是提供一种铝合金热处理的淬火装置，使得采用该装置进行处理时，使铸件达到均匀的过饱和的固溶状态，降低铝合金缸体铸件的残余应力，避免缸体裂化，同时缩短淬火时间。

为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种铝合金热处理的淬火装置，包括淬火槽和控制系统，所述淬火槽设有铸件固定装置，所述淬火槽还设有喷雾冷却装置和风冷装置，所述风冷装置包括设置在所述铸件固定装置的两侧的轴流风机和环绕于所述轴流风机的外侧的导风罩，所述喷雾冷却装置包括设置在所述铸件固定装置和所述导风罩之间且沿竖直方向依次排布的若干喷雾喷嘴、与每个所述喷雾喷嘴连通的压缩空气管道分配器以及与每个所述喷雾喷嘴连通的通水管道，所述若干喷雾喷嘴的出口正对所述铸件固定装置，所述导风罩的出口正对所述喷雾喷嘴和所述铸件固定装置。

上述技术方案中，同时利用了喷雾喷嘴产生和水雾作用和轴流风机均匀的强风风冷作用，由于水雾冷却作用于铝合金缸体铸件是沸腾传热散热和风冷的机械冲击散热的两种散热方式的共同作用，使缸体铝铸件获得的淬火冷却速度比直接水淬要低，从而获得风淬加雾淬处理方法，以达到减少铸件残余应力和稳定达到铝合金缸体铸件要求的性能目的。

上述技术方案中，所述铸件固定装置为铸件热处理吊篮。

进一步的技术方案，在所述铸件热处理吊篮内设有上下布置的两层铸件固定板，每层所述铸件固定板上设有左右布置的两列铸件固定位，每列所述铸件固定位的两侧分别设有所述喷雾喷嘴，其中，位于所述两列铸件固定位之间的两组所述喷雾喷嘴的出口分别朝向左侧和右侧。

上述技术方案中，所述喷雾喷嘴由负压腔、与所述负压腔入口连通的压缩空气进气道以及与所述负压腔的出口连通的喇叭型喷雾口，所述负压腔的直径为所述压缩空气进气道直径的2～3倍，所述负压腔侧壁上设有与所述通水管道连接的微孔，所述微孔直径为0.8～1.6mm，所述压缩空气进气道与所述压缩空气管道分配器连接，所述喇叭型喷雾口正对所述铸件固定装置。

上述技术方案中，通过压缩空气流动，在大直径的负压腔产生负压作用，通过负压腔的微孔与连接水箱的通水管道，将一定量的水自动吸入高速流动的压缩空气的喷嘴的管路中，并在负压腔混合形成水雾，并通过喷嘴的喇叭口导向作用定向喷射。

为了方便铸件在热处理炉加热后直接落到该装置中进行固熔处理，所述淬火槽设置在台车体上。

针对含有镶铸铁缸套的铝合金缸体的结构特点，以及此类铸件的曲轴瓦的抗拉强度要求和缸盖面的硬度的特殊要求，在缸盖面和曲轴瓦面采用雾冷的方式，对铸件整体采用风冷的方式，即实现一种“喷雾+强风”冷却的淬火方式，达到铝合金固溶处理的效果，以稳定控制缸体的综合性能。

采用本发明的装置，将铝铸件缸体固溶加热后，进入风淬雾冷装置中，利用自吸式喷嘴产生和水雾作用和轴流风机均匀的强风风冷作用，由于水雾冷却作用于铝合金缸体铸件是沸腾传热散热和风冷的机械冲击散热的两种散热方式的共同作用，使缸体铝铸件获得的淬火冷却速度比直接水淬要低，从而获得风淬加雾淬处理方法，以达到减少铸件残余应力和稳定达到铝合金缸体铸件要求的性能目的。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

1、本发明提供的淬火装置可以同时进行风冷和雾冷淬火处理，铝合金铸件（例如发动机缸体铸件）在完成固溶加热后，立即采用本发明的装置处理，可以加快冷却速度，减少铸件残余应力，使铸件达到均匀的过饱和的固溶状态，且将喷雾喷嘴设置于轴流风机和铸件固定装置之间，能够在雾淬和风冷的同时，将喷雾喷嘴喷出的雾在风的导向下扩散至铸件的其他部位，不但不会对雾淬产生影响，而且更加优化了雾淬的效果。

2、本发明的喷雾喷嘴利用压缩空气通过变径管路产生负压，通过负压腔的微孔连接通水管道，将一定量的水自动吸入高速流动压缩空气的喷嘴管路中，在负压腔混合形成水雾，并通过喇叭型喷雾口的导向作用，定向喷向铝合金铸件表面；通过调节水流量的大小，可以调节喷雾的雾量，以控制冷却速度快慢。

3、采用轴流风机并设置导风罩，可以对铸件整体进行高速风冷冷却，同时实现风向控制。

附图说明

图1是本发明实施例的结构示意图；

图2是图1中的喷嘴结构和控制示意图。

其中：1、喷雾喷嘴；2、压缩空气管道分配器；3、通水管道；4、铸件；5、导风罩；6、轴流风机；7、淬火槽；8、铸件热处理吊篮；9、台车体；10、控制系统；11、压缩空气进气道；12、负压腔；13、喇叭型喷雾口；14、微孔。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

实施例一：参见图1和图2所示，一种铝合金热处理的淬火装置，包括淬火槽7，所述淬火槽7设置在台车体9上，淬火槽7内设置有铸件固定装置、控制系统，与所述淬火槽7配合，设有喷雾冷却装置和风冷装置，所述喷雾冷却装置包括沿竖直方向分布的设置在铸件固定装置两侧的喷雾喷嘴1、与所述喷雾喷嘴1连通的压缩空气管道分配器2和通水管道3，所述喷雾喷嘴1的出口朝向铸件4；所述风冷装置由设置在淬火槽上的多个风冷装置构成，每一风冷装置由正对铸件固定装置设置的轴流风机6、环绕轴流风机6设置的导风罩5构成。

本实施例中，所述铸件固定装置为铸件热处理吊篮8, 在所述铸件热处理吊篮8内设有上、下两层铸件固定板，每一层固定板上设有左、右两列铸件固定位，在铸件热处理吊蓝的两侧以及左右两列铸件固定位之间分别设有所述喷雾喷嘴1，其中，中间的喷雾喷嘴分别朝向左、右两侧设置。所述喷雾喷嘴上设有压缩空气进气道11、位于压缩空气进气道端部的负压腔12和喇叭型喷雾口13，所述负压腔12的直径为所述压缩空气进气道11直径的2～3倍，所述负压腔12侧壁上设有与通水管道连接的微孔14，微孔直径为0.8～1.6mm。

采用本实施例的装置对铝合金铸件进行热处理时，包含下列步骤：

1、当铸件热处理吊篮中的铝合金缸体铸件固溶加热完成后，控制铸件热处理吊篮由上而下自动落入热处理淬火装置的淬火槽内，到达设定的位置，即使铝合金缸体铸件的端面对准轴流风机的导风罩和喷雾喷嘴。

2、控制系统控制打开各个轴流风机，正对铝合金缸体端面的强风作用，使铝合金缸体铸件均匀冷却；

3、打开轴流风机的同时，启动电磁阀打开阀体，通过管路的压缩空气，经压缩空气管道分配器，高速流向个喷嘴，再由各个喷嘴的负压腔的微孔吸入一定量的水，形成水雾，在高速压缩空气的作用下喷射，进一步加强对铝合金缸体端面的冷却；

4、在以上轴流风机产生的强风作用和高速压缩空气经过喷嘴产生的雾冷冷却的共同作用下，完成铝合金缸体铸件的风淬和雾淬处理后，用程序控制控制柜中的时间继电器关闭电磁阀，停止供气，关闭水路连接，并停止轴流风机运转，移出装置和吊出铝合金缸体铸件。

上述步骤2和3中的雾淬和风冷时间小于2分钟，能够预防热处理的变形及裂纹。

从前期的对单个缸体模拟试验的工艺验证，可以达到缸体的材料的技术条件要求，缸体性能的分布较为均匀，超出顾客要求的性能要求15%以上，从缸体检测的数据分析，没有产生明显的变形，没有发现由于采用水雾和强风冷却引起的裂纹缺陷，为稳定到达缸体铸件的性能，采用“雾冷+强风”冷却的热处理淬火工艺是可行的,实施的结果：经过风淬和雾淬固溶处理后，再经人工时效处理的铝合金缸体铸件本体的性能，抗拉强度大于190MPa,平均在215MPa;延伸率大于1%，铸件本体硬度85~100HBS，达到产品的技术标准要求。

预期经济效益：水雾风冷淬火固溶工艺，可以减少传统T6处理造成缸体类铸件的变形和裂纹的废品损失，预计2%左右，可以减少损失费用预计：每1万件可减少损失20万元。

Claims (5)

1.一种铝合金热处理的淬火装置，包括淬火槽和控制系统，所述淬火槽设有铸件固定装置，其特征在于，所述淬火槽还设有喷雾冷却装置和风冷装置，所述风冷装置包括设置在所述铸件固定装置的两侧的轴流风机和环绕于所述轴流风机的外侧的导风罩，所述喷雾冷却装置包括设置在所述铸件固定装置和所述导风罩之间且沿竖直方向依次排布的若干喷雾喷嘴、与每个所述喷雾喷嘴连通的压缩空气管道分配器以及与每个所述喷雾喷嘴连通的通水管道，所述若干喷雾喷嘴的出口正对所述铸件固定装置，所述导风罩的出口正对所述喷雾喷嘴和所述铸件固定装置。

2.根据权利要求1所述的铝合金热处理的淬火装置，其特征在于，所述铸件固定装置为铸件热处理吊篮。

3.根据权利要求2所述的铝合金热处理的淬火装置，其特征在于，在所述铸件热处理吊篮内设有上下布置的两层铸件固定板，每层所述铸件固定板上设有左右布置的两列铸件固定位，每列所述铸件固定位的两侧分别设有所述喷雾喷嘴，其中，位于所述两列铸件固定位之间的两组所述喷雾喷嘴的出口分别朝向左侧和右侧。

4.根据权利要求1所述的铝合金热处理的淬火装置，其特征在于，所述喷雾喷嘴由负压腔、与所述负压腔入口连通的压缩空气进气道以及与所述负压腔的出口连通的喇叭型喷雾口，所述负压腔的直径为所述压缩空气进气道直径的2～3倍，所述负压腔侧壁上设有与所述通水管道连接的微孔，所述微孔直径为0.8～1.6mm，所述压缩空气进气道与所述压缩空气管道分配器连接，所述喇叭型喷雾口正对所述铸件固定装置。

5.根据权利要求1所述的铝合金热处理的淬火装置，其特征在于，所述淬火槽设置在台车体上。