CN106367570A - 淬火防变形装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种淬火防变形装置及方法，下压框与上压框之间通过连接杆铰接，在下压框与上压框之间形成用于压紧工件的空间，在下压框与上压框之间通过多个压紧卡爪压紧连接；所述的压紧卡爪成“C”字形；在下压框或上压框的一侧设有延伸部，翻转环与延伸部以可转动的方式连接。通过锁紧的上压框和下压框，具有足够的压紧强度阻止工件淬火时的变形，从而能够控制工件的变形量，使工件的变形量小于5mm，很好的保证了后续的机械加工，提高了产品质量。设置的翻转环，能够使大型工件在水平状态下进行加热，加热完成后，以起吊装置勾住翻转环，垂直起吊工件（7）放入淬火池，进行淬火，节省能源消耗，提高淬火质量。

Description

淬火防变形装置及方法

技术领域

本发明涉及淬火领域，特别是一种淬火防变形装置及方法。

背景技术

一种滑轮座铸件，材质为ZG40Mn2，底部边长为1150mm，厚度80mm，中间座体部分为外径420mm，高度120mm，厚度80mm的筒体。热处理工艺为：800℃~850℃水淬。由于尺寸较大，在热处理淬火过程中内应力较大，淬火硬度不均匀，容易产生翘曲变形，变形量一般达到10mm以上，有时候甚至超过15mm，许多零件因变形导致报废。

此工件在调质处理前留有加工余量6mm，要求调质处理后变形量不超过5mm。加工余量过大在去除加工余量后工件的强度降低，且较大的加工余量增加了工件机械加工的工作量。

中国专利CN101109039A公开了一种钢管淬火装置中的旋转升降机构及钢管淬火方法，它的钢管淬火方法是：当加热的钢管放到旋转支撑辊上，旋转支撑轮，以较慢的速度旋转，然后沿钢管方向分布的压紧装置，将钢管压紧，旋转支撑轮带动钢管以较快的速度旋转，升降装置启动将钢管浸入淬火槽内的淬火介质中。同时，内喷液由始终与钢管管口对准的内喷喷头向钢管内冲液，进行钢管内壁淬火，直到钢管的温度达到设定的温度，小于300℃时。即采用使淬火中的钢管旋转浸入，并向钢管内喷液的方式，能够提高淬火工艺的质量。但是当工件为非回转形状零件时，旋转会产生较多的气泡，使该方案难以适用。对于大体积的工件而言，需要较多的喷液，普通的泵难以满足要求，且使淬火槽内的液位变化较大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种淬火防变形装置，能够控制大尺寸工件的淬火变形，提高淬火质量。

本发明所要解决的技术问题是提供一种淬火防变形方法，能够进一步使淬火冷却更加均匀，淬火硬度更加均匀，减少淬火内应力，降低淬火变形量。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种淬火防变形装置，下压框与上压框之间通过连接杆铰接，在下压框与上压框之间形成用于压紧工件的空间，在下压框与上压框之间通过多个压紧卡爪压紧连接；

所述的压紧卡爪成“C”字形；

在下压框或上压框的一侧设有延伸部，翻转环与延伸部以可转动的方式连接。

优选的方案中，所述的翻转环的结构为：环体的两侧设有销轴，延伸部成叉形结构，在端头设有孔，销轴可转动地安装在孔内。

优选的方案中，所述的下压框与上压框为框架结构，由多片板件以纵横交错的方式焊接而成。

优选的方案中，下压框和上压框与工件接触的位置设有多个凸齿。

优选的方案中，在下压框或上压框与工件边沿接触的位置设有工件定位阶台。

优选的方案中，下压框和上压框与压紧卡爪连接的位置设有卡爪定位缺口。

优选的方案中，下压框的一侧设有多个弧形延伸部，下压框与弧形延伸部交接的位置设有工件定位阶台，弧形延伸部的自由端设有孔，连接杆的一端通过销轴与孔连接，连接杆的另一端通过销轴与上压框连接。

一种采用上述的淬火防变形装置的淬火方法，包括以下步骤：

一、将工件安装在下压框与上压框之间，用压紧卡爪将下压框与上压框锁紧；

二、将装夹好的工件平放放入热处理炉加热；

三、加热完成后，以起吊装置勾住翻转环，垂直起吊；

四、将装夹好的工件放入淬火池，进行淬火；

五、起吊进入下一工序；

通过以上步骤实现工件的防变形淬火。

优选的方案中，起吊装置使工件在淬火池中上下移动。

优选的方案中，所述的淬火池为循环淬火池，循环淬火池的结构为：

内筒体固设在外筒体内，在内筒体的底部设有至少一个与外筒体连通的开口，在开口处设有叶轮，叶轮与轴的一端连接，轴通过第一轴承和第二轴承支承，轴的另一端与位于外筒体之外的驱动装置连接；

在内筒体靠近顶部的位置设有多个与外筒体连通的循环口。

发明人经过反复比较研究，发现变形量过大除了工件自身形状带来的影响外，还与现有的淬火方式有关。

在现有技术中采用料盘淬火方式，工件平放在料盘上，圆筒开口向上防止淬火时憋气而产生裂纹。在工件淬火时，工件的底面与淬火介质之间会产生气膜，影响工件冷却效果，形成淬火过程中工件的冷热不均匀，从而产生很大的内应力，使淬火后底面产生较大翘曲变形，并且硬度不均匀。

本发明提供的一种淬火防变形装置及方法，通过锁紧的上压框和下压框，具有足够的压紧强度阻止工件淬火时的变形，从而能够控制工件的变形量，使工件的变形量小于5mm，很好的保证了后续的机械加工，提高了产品质量。采用的框架结构和凸齿结构，减少本发明装置与工件的接触面积，能够使淬火介质与工件充分接触和流通，降低内应力，保证淬火冷却均匀，并能够减少本发明装置的重量，减少储热容量。设置的翻转环，能够使大型工件在水平状态下进行加热，从而可以使用炉膛高度较低的热处理炉进行加热，降低了使用设备的尺寸要求，节省能源消耗。而在淬火时，能够将工件翻转后以垂直的方式入水，使底面与淬火介质之间不能产生稳定的气膜，使淬火硬度更加均匀，硬度差异不超过HB30。采用的循环淬火池，能够进一步减少工件表面的气膜，并降低淬火介质的升温速度，进一步保证淬火冷却均匀，提高淬火质量。本发明的装置及方法尤其适于板状工件的淬火防变形。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1为本发明的主视结构示意图。

图2为本发明的俯视结构示意图。

图3为图1中的A处局部放大图。

图4为图1中B处局部放大图。

图5为图1中B处取下压紧卡爪的局部放大图。

图6为本发明中压紧卡爪的结构示意图。

图7为本发明中工件的结构示意图。

图8为本发明中循环淬火池的结构示意图。

图中：上压框1，下压框2，翻转环3，连接杆4，压紧卡爪5，凸齿6，工件7，弧形延伸部8，工件定位阶台9，卡爪定位缺口10，循环淬火池11，循环口111，外筒体112，内筒体113，叶轮114，叶轮座115，第一轴承116，第二轴承117，轴118，传动机构119，电机110，起吊装置12。

具体实施方式

实施例1：

一种淬火防变形装置，下压框2与上压框1之间通过连接杆4铰接，以便于下压框2与上压框1之间的开启和闭合，在下压框2与上压框1之间形成用于压紧工件7的空间，在下压框2与上压框1之间通过多个压紧卡爪5压紧连接；所述的压紧卡爪5成“C”字形；

在下压框2或上压框1的一侧设有延伸部，翻转环3与延伸部以可转动的方式连接。

优选的方案如图2中，所述的翻转环3的结构为：环体的两侧设有销轴，延伸部成叉形结构，在端头设有孔，销轴可转动地安装在孔内。由此结构，便于在以起吊装置12，例如行车对翻转环3进行淬火吊装时，使整个工件处于大致垂直的状态。

优选的方案如图2中，所述的下压框2与上压框1为框架结构，由多片板件以纵横交错的方式焊接而成。由此结构，能够减轻重量、减少与工件之间的接触面积，减少对淬火介质的阻碍。

优选的方案如图1、4、5中，下压框2和上压框1与工件7接触的位置设有多个凸齿6。由此结构，进一步减轻重量、减少与工件之间的接触面积，便于淬火介质的充分流通。

优选的方案如图1、3中，在下压框2或上压框1与工件7边沿接触的位置设有工件定位阶台9。由此结构，便于定位工件。

优选的方案如图4、5中，下压框2和上压框1与压紧卡爪5连接的位置设有卡爪定位缺口10。由此结构，便于定位压紧卡爪5的位置。

优选的方案如图1、2中，下压框2的一侧设有多个优选的向上压框1方向弯曲的弧形延伸部8，下压框2与弧形延伸部8交接的位置设有工件定位阶台9，弧形延伸部8的自由端设有孔，连接杆4的一端通过销轴与孔连接，连接杆4的另一端通过销轴与上压框1连接，两处销轴的位置均可旋转。由此结构，下压框2与上压框1之间能够开启较大的范围。以便于工件的取出和放入。

本例中的工件如图7中所示，为底部边长为1150mm，厚度80mm的板件，中间位置设有外径420mm，高度120mm，厚度80mm的筒体。

实施例2：

如图8中所示，一种采用上述的淬火防变形装置的淬火方法，包括以下步骤：

一、将工件7安装在下压框2与上压框1之间，工件7的边缘与工件定位阶台9接触定位，用压紧卡爪5插入到卡爪定位缺口10内，将下压框2与上压框1锁紧；

二、将装夹好的工件7平放放入热处理炉；热处理炉使用周期式台车电阻炉，翻转环3的位置要便于起吊装置12的起重挂钩操作，装炉后关闭炉门。

加热保温。热处理炉加热升温至840℃保温一定时间。

三、淬火出炉，以起吊装置12勾住翻转环3，垂直起吊；

打开炉门开出起吊装置12，例如行车，行车的起重挂钩钩住翻转环3的圆环内，缓缓提升，工件与本发明的装置在重力作用下，自动翻转下垂，保证垂直入水。

四、将装夹好的工件7放入淬火池，进行淬火；优选的方案中，起吊装置12使工件7在淬火池中上下移动，使冷却均匀。

另一优选的方案如图8中，所述的淬火池为循环淬火池11，循环淬火池11的结构为：

内筒体113固设在外筒体112内，在内筒体113的底部设有至少一个与外筒体112连通的开口，在开口处设有叶轮114，本例中设有两个叶轮114，分别与工件的正面和反面相对应，采用的叶轮结构与泵相比，叶轮结构推动液流的动力更强，且会不引起液位的大幅变化，不受淬火介质中的杂质影响，液流能够快速的破坏工件表面的气膜。叶轮114与轴118的一端连接，轴118通过第一轴承116和第二轴承117支承，其中第一轴承116固定安装在叶轮座115上，叶轮座115与内筒体113的底部固定连接，第二轴承117固定安装在外筒体112的底部，第二轴承117和第一轴承116均采用防水轴承座的结构。轴118的另一端通过联轴器与位于外筒体112之外的驱动装置连接；具体为，轴通过密封的联轴器与链轮或同步带轮连接，链轮或同步带轮通过链条或同步带与减速器上的链轮或同步带轮连接，减速器与电机连接。由此结构，使内筒体内在淬火过程中产生向上的水流，一方面使淬火介质的温度均匀，提高淬火速度，另一方面使产生的气体快速排出，避免产生气膜，进一步提高淬火冷却均匀性，减少表面硬度差异。在内筒体113靠近顶部的位置设有多个与外筒体112连通的循环口111。由此结构，使淬火介质形成循环。进一步优选的，在与工件7圆筒开口相对应的位置，还设有喷流管路，通过射流淬火介质的方式，给圆筒内壁淬火。

五、起吊本发明的装置和工件进入下一工序；框架结构的淬火防变形装置能够约束工件的外形，大幅降低了工件的变形量。

工件表面温度降至300℃时移入油槽继续冷却一定时间。

通过以上步骤实现工件7的防变形淬火。

六、回火：将工件和本发明的装置放入回火炉进行回火。

七、检验：待回火出炉工件冷却至室温，打开本发明的装置，取出工件，按要求进行检验。硬度较为均匀，实现硬度差异小于HB30，变形量5mm以下的要求，达到工件加工要求。

上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本申请中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下，可以相互任意组合。本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种淬火防变形装置，其特征是：下压框（2）与上压框（1）之间通过连接杆（4）铰接，在下压框（2）与上压框（1）之间形成用于压紧工件（7）的空间，在下压框（2）与上压框（1）之间通过多个压紧卡爪（5）压紧连接；

所述的压紧卡爪（5）成“C”字形；

在下压框（2）或上压框（1）的一侧设有延伸部，翻转环（3）与延伸部以可转动的方式连接。

2.根据权利要求1所述的一种淬火防变形装置，其特征是：所述的翻转环（3）的结构为：环体的两侧设有销轴，延伸部成叉形结构，在端头设有孔，销轴可转动地安装在孔内。

3.根据权利要求1所述的一种淬火防变形装置，其特征是：所述的下压框（2）与上压框（1）为框架结构，由多片板件以纵横交错的方式焊接而成。

4.根据权利要求2所述的一种淬火防变形装置，其特征是：下压框（2）和上压框（1）与工件（7）接触的位置设有多个凸齿（6）。

5.根据权利要求1所述的一种淬火防变形装置，其特征是：在下压框（2）或上压框（1）与工件（7）边沿接触的位置设有工件定位阶台（9）。

6.根据权利要求1所述的一种淬火防变形装置，其特征是：下压框（2）和上压框（1）与压紧卡爪（5）连接的位置设有卡爪定位缺口（10）。

7.根据权利要求1所述的一种淬火防变形装置，其特征是：下压框（2）的一侧设有多个弧形延伸部（8），下压框（2）与弧形延伸部（8）交接的位置设有工件定位阶台（9），弧形延伸部（8）的自由端设有孔，连接杆（4）的一端通过销轴与孔连接，连接杆（4）的另一端通过销轴与上压框（1）连接。

8.一种采用权利要求1~7任一项所述的淬火防变形装置的淬火方法，其特征是包括以下步骤：

一、将工件（7）安装在下压框（2）与上压框（1）之间，用压紧卡爪（5）将下压框（2）与上压框（1）锁紧；

二、将装夹好的工件（7）平放放入热处理炉加热；

三、加热完成后，以起吊装置（12）勾住翻转环（3），垂直起吊；

四、将装夹好的工件（7）放入淬火池，进行淬火；

五、起吊进入下一工序；

通过以上步骤实现工件（7）的防变形淬火。

9.根据权利要求8所述的一种淬火方法，其特征是：起吊装置（12）使工件（7）在淬火池中上下移动。

10.根据权利要求8所述的一种淬火方法，其特征是：所述的淬火池为循环淬火池（11），循环淬火池（11）的结构为：

内筒体（113）固设在外筒体（112）内，在内筒体（113）的底部设有至少一个与外筒体（112）连通的开口，在开口处设有叶轮（114），叶轮（114）与轴（118）的一端连接，轴（118）通过第一轴承（116）和第二轴承（117）支承，轴（118）的另一端与位于外筒体（112）之外的驱动装置连接；

在内筒体（113）靠近顶部的位置设有多个与外筒体（112）连通的循环口（111）。