CN105132638A - 非调质钢汽车发动机连杆锻件消除内应力的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种加热退火消除内应力的方法及装置，具体涉及一种非调质钢汽车发动机连杆锻件消除内应力的方法及装置，所述方法包括：①在氮气保护下使加热炉腔内的温度升至350℃-400℃，氧气含量≤0.2%后对锻件进行加热，70-80min加热至540℃-560℃，保温90min；②在氮气保护下降温处理，50分钟后温度达到100℃以下出炉，在空气中自然冷却。所述装置包括制氮装置、干燥装置、空压装置和热处理装置，所述热处理装置包括炉体，隔断门，断热板，进气管道，出气管道，传送机构，进料炉门，出料炉门，加热装置，控制柜。本发明能够完全消除内应力，保持锻件良好的外形，实现连续生产，提供工作效率。

Description

非调质钢汽车发动机连杆锻件消除内应力的方法及装置

技术领域

本发明涉及一种加热退火消除内应力的方法及装置，具体涉及一种非调质钢汽车发动机连杆锻件消除内应力的方法及装置。

背景技术

目前在国内外锻造行业，汽车发动机胀断式连杆（采用非调质钢锻造成形并通过空冷技术生产的连杆），因裂解错位问题导致连杆报废，已经是一个普遍的问题。而裂解错位产生的主要原因就是锻造产生的内应力，那么如何消除内应力就成为了各锻造企业不得不面对的一个问题。

传统的消除内应力的方法是：将锻件加热到一定的温度后，进行保温一段时间，然后自然冷却。上述方法存在一定的缺点和不足，具体表现为：锻件在加热过程中表面会产生氧化情况，消除内应力后，需要重新清理表面，导致废品增加，成本增加；锻件表面的脱碳层超差，不能满足产品要求。而且，传统消除内应力时所采用的热处理设备一般都是单型腔室，升温、保温、降温，都在一个腔室内完成，工作效率较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种非调质钢汽车发动机连杆锻件消除内应力的方法及装置，从而使非调质钢汽车发动机连杆锻件锻造后在不产生氧化的情况下，消除内应力，保持锻件良好的外观形象，并且实现连续生产，提供工作效率。

为了实现上述目的，本发明公开了非调质钢汽车发动机连杆锻件消除内应力的方法，所述方法采用制氮装置从空气中制造氮气，通过干燥装置去除氮气中的水份，然后再经过空压装置产生一定的压力，使氮气进入热处理装置，通过控制热处理设备内部每个炉腔的温度与氮气的含量，精确地控制炉腔内O₂的含量，精确的控制了锻件内应力消除情况。具体操作步骤如下：

步骤一、非调质钢件锻造成形后，进行抛丸处理，清除锻件表面的氧化皮；

步骤二、在氮气保护下对热处理装置进行加热，当炉腔内的温度升至350℃-400℃，氧气含量≤0.2%后对锻件进行加热，70-80min后，加热升温至540℃-560℃，保温90min；

步骤三、将锻件在氮气保护下降温处理，50min后，温度达到100℃以下出炉，在空气中自然冷却。

作为本发明的优选，步骤二所述的锻件加热升温温度为550℃，加热时间为70min时最佳。

作为本发明的优选，步骤二、三所述的氮气，纯度为99.999%时最佳。

本发明所述的非调质钢可以为70MnVS4、36MnVS4、C70S6或46MnVS5。

本发明也公开了一种非调质钢汽车发动机连杆锻件消除内应力的装置，所述装置包括制氮装置、干燥装置、空压装置和热处理装置，所述热处理装置包括炉体、进气管道、出气管道、进料炉门、出料炉门、加热装置、控制柜，其特征在于：还包括隔断门、断热板和传送机构，所述炉体内部通过隔断门及断热板被分隔成升温、保温腔室及降温腔室；所述隔断门通过滑动装置与炉体两侧连接，并且相对炉体上下滑动；所述断热板位于隔断门正下方，底部与炉体底部固定连接；所述进气管道设置在升温、保温腔室及降温腔室上方，与空压装置连接；所述出气管道设置在升温、保温腔室及降温腔室上方；所述传送机构具有一定宽度，贯穿设置在整个炉腔内部，其底部放置在断热板上方，两端与外界相通；所述进料炉门设置在升温、保温炉腔一侧，传送机构上方，并与传送机构传送方向一致；所述出料炉门设置在降温腔室一侧，与进料炉门位置相对应；所述加热装置设置在升温、保温炉腔两侧；所述控制柜设置在炉体外部，用于设定、监控升温、保温腔室及降温腔室内部各个参数。

作为本发明的优选，所述热处理装置中的隔断门选择隔热材料制成或在隔断门至少一侧表面涂有隔热涂料。

作为本发明的优选，所述热处理装置还包括风机，所述风机位于升温、保温炉腔及降温炉腔顶部各一个。

另外，本发明所述的热处理装置通过互联网可以将控制柜与电脑连接，实现自动编程，从而控制每个炉腔内的加热温度和O₂的含量，根据不同的非调制钢锻件的消除内应力的要求进行调整。

本发明的优点和效果：

1、本发明消除内应力的方法，能够使锻件锻造后在不产生氧化的情况下，将锻件内的内应力彻底消除，并保持锻件良好的外观形象。

2、本发明消除内应力的装置，结构简单，操作方便，严格控制炉腔内的含氧量及加热温度和时间，精确的控制了内应力消除的情况，可以连续工作，提高了生产效率，降低生产成本。

3、本发明消除内应力的装置，通过对热处理装置中相关参数的设定，可以满足不同的非调制钢锻件内应力消除的要求。

附图说明

图1为本发明消除内应力的装置结构示意图。

图2为本发明热处理装置的结构示意图。

图3为本发明热处理装置的俯视图。

图4为本发明热处理装置A-A的剖面图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步阐述。这些实施例仅是出于解释说明的目的，而不限制本发明的范围和实质。

如图1至图4所示，本发明公开的非调质钢汽车发动机连杆锻件消除内应力的装置包括制氮装置100、干燥装置101、空压装置102和热处理装置103，所述热处理装置103包括炉体1，隔断门2，断热板3，进气管道4，出气管道5，传送机构6，进料炉门7，出料炉门8，加热装置9，控制柜10，所述炉体1内部通过隔断门2及断热板3被分隔成升温、保温腔室11及降温腔室12；所述隔断门2通过滑动装置（未在图中标出）与炉体1两侧连接，并且相对炉体1上下滑动；所述断热板3位于隔断门2正下方，底部与炉体1底部固定连接；所述进气管道4设置在升温、保温腔室11及降温腔室12上方，与空压装置102连接；所述出气管道5设置在升温、保温腔室11及降温腔室12上方；所述传送机构6具有一定宽度，贯穿设置在整个炉体1内部，其底部放置在断热板3上方，两端与外界相通；所述进料炉门7设置在升温、保温炉腔11一侧，传送机构6上方，并与传送机构6传送方向一致；所述出料炉门8设置在降温腔室12一侧，与进料炉门7位置相对应；所述加热装置9设置在升温、保温炉腔11的两侧；所述控制柜设置在炉体外部，用于设定、监控升温、保温腔室及降温腔室内部各个参数。

操作过程中，首先利用制氮装置制造氮气，通过干燥装置将氮气中的水汽吸收，再通过空压装置增加压力，将制造好的氮气通过进气管道4通入到热处理装置的升温、保温腔室11和降温腔室12内部，通过出气管道5将两个腔室内的空气排出。通过控制柜设定热处理装置内部相关参数，将装料架14置于传送机构6上部，摆放锻件，打开进料炉门7，通过传送机构6带动装料架14及锻件一起进入升温、保温腔室11内，关闭进料炉门7，加热升温。当温度达到设定要求后，开始保温，保温时间达到设定参数后结束，升温、保温腔室11和降温腔室12之间的隔断门2打开，锻件自动传送到降温腔室12内，隔断门2落下，进料炉门7打开，第二箱锻件进入升温、保温腔室11内。锻件在降温腔室12内达到设定参数后，出料炉门8打开，锻件随着传送机构6被传送出来。在设定参数过程中，当降温腔室12内的降温时间小于升温、保温腔室11内的加热时间时，可不断重复整个过程，连续制造使用。

为了使升温、保温腔室11与降温腔室12完全独立分开，不发生热传递、不相互影响，所述热处理装置103中的隔断门2可以选择隔热材料制成或在隔断门至少一侧表面涂有隔热涂料。

同时，为加快升温、保温腔室11及降温腔室12空气排出，保证升温、保温腔室11及降温腔室12内部温度均匀一致，在升温、保温腔室11及降温腔室12上部均可安装风机13，通过控制风机13的风速来调整加热、降温情况，加快空气排出。

此外，本发明所述的热处理装置通过互联网可以将控制柜与电脑连接，实现自动编程，从而控制每个炉腔内的加热温度和O₂的含量等，根据不同的非调制钢锻件的消除内应力的要求进行调整。

下面通过在生产奔驰M274汽车发动机连杆的过程中，非调质钢采用70MnVS4。在锻件锻造成形后，经抛丸处理，清除锻件表面的氧化皮，然后进行气体保护保温消除其内应力的具体操作方法：

（1）启动空压机（NC495-40B型号）、制氮机（NC-WH-6/8型号）、干燥机，制造99.999%的氮气，将N₂含量为99.999%的氮气通过进气管道4充入升温、保温腔室11及降温腔室12内部，排除炉腔内的氧气，同时打开风机13；

（2）通过控制柜设定热处理装置内部的相关参数：加热温度为550℃，保温时间90分钟，氧气含量≤0.2%，最大加热速度200℃/小时；

（3）将抛丸清理后的锻件放入装料架上，当升温、保温腔室11内温度达到400℃后，通过传送机构6将装料架连同锻件一起运输至氮气保护的升温、保温腔室11内；

（4）锻件进入升温、保温腔室11后，关闭进料炉门7，继续加热升温，当升温、保温腔室11的温度在70min后达到550℃时，保持这个温度90min；

（5）当时间满足要求后，隔断门2打开，锻件在升温、保温腔室11内通过传送结构6自动传送到降温腔室12内，在氮气保护下降温；

（6）50分钟后，温度降低到100℃以下，通过出料炉门8出炉，在空气中自然冷却。

（7）不断重复步骤3至6。

实施例所采用的参数如表所示：

检测：锻件外观整洁，无氧化情况，锻件性能没有发生改变，锻件内应力为0。

Claims (7)

1.一种非调质钢汽车发动机连杆锻件消除内应力的方法，所述方法包括：

步骤一、非调质钢件锻造成形后，进行抛丸处理，清除锻件表面的氧化皮；

步骤二、在氮气保护下对热处理装置进行加热，当炉腔内的温度升至350℃-400℃，氧气含量≤0.2%后对锻件进行加热，70-80min加热升温至540℃-560℃，保温90min；

步骤三、将锻件在氮气保护下降温处理，用时50分钟后，温度达到100℃以下，出炉，在空气中自然冷却。

2.根据权利要求1所述的非调质钢汽车发动机连杆锻件消除内应力的方法，其特征在于：步骤二所述的锻件加热升温温度为550℃，加热时间为70min。

3.根据权利要求1所述的非调质钢汽车发动机连杆锻件消除内应力的方法，其特征在于：步骤二、三所述的氮气，纯度为99.999%。

4.一种非调质钢汽车发动机连杆锻件消除内应力的装置，所述装置包括制氮装置、干燥装置、空压装置和热处理装置，所述热处理装置包括炉体、进气管道、出气管道、进料炉门、出料炉门、加热装置和控制柜，其特征在于：还包括隔断门、断热板和传送机构，所述炉体内部通过隔断门及断热板被分隔成升温、保温腔室及降温腔室；所述隔断门通过滑动装置与炉体两侧连接，并且相对炉体上下滑动；所述断热板位于隔断门正下方，底部与炉体底部固定连接；所述进气管道设置在升温、保温腔室及降温腔室上方，与空压装置连接；所述出气管道设置在升温、保温腔室及降温腔室上方；所述传送机构具有一定宽度，贯穿设置在整个炉腔内部，其底部放置在断热板上方，两端与外界相通；所述进料炉门设置在升温、保温炉腔一侧，传送机构上方，并与传送机构传送方向一致；所述出料炉门设置在降温腔室一侧，与进料炉门位置相对应；所述加热装置设置在升温、保温炉腔两侧，所述控制柜设置在炉体外部。

5.根据权利要求4所述的非调质钢汽车发动机连杆锻件消除内应力的装置,其特征在于：所述热处理装置中的隔断门为隔热材料制成。

6.根据权利要求4所述的非调质钢汽车发动机连杆锻件消除内应力的装置,其特征在于：所述热处理装置中的隔断门至少一侧表面涂有隔热涂料。

7.根据权利要求4至6所述的非调质钢汽车发动机连杆锻件消除内应力的装置，其特征在于：所述热处理装置还包括风机，所述风机位于升温、保温炉腔及降温炉腔顶部各一个。