CN107974547A - 一种刀具热处理装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及金属热处理领域，具体公开了一种刀具热处理装置，其包括加热箱、速冷机构、与加热箱连接的真空机；加热箱的底部设有开口，速冷机构包括速冷箱、液氮源和仅可在速冷箱内上下滑动的刀具台；速冷箱的下部设有与速冷箱转动连接的转盘，转盘的周向上固定有桨叶，刀具台的底部固定与转盘螺纹连接的拉杆；速冷箱的外周套设有文丘里管，加热箱底部设有进气口与扩散段连通，桨叶设于入口段内，进气口处设有阀门；速冷箱的侧壁上设有液氮通道，液氮通道的一端与液氮源连通，液氮通道的另一端与喉道连通。打开阀门后，气流可通过液氮通道吸入液氮，对速冷箱迅速降温；气流同时驱动桨叶转动，刀具台迅速滑至速冷箱可对刀具进行速冷。

Description

一种刀具热处理装置

技术领域

本发明涉及金属热处理领域，具体涉及一种刀具热处理装置。

背景技术

涂层硬质合金刀片现已广泛应用于金属切削加工领域。硬质合金在用作机械、矿山、电子、标准件等行业的工模具材料的加工时，虽然具有高硬度、耐磨、耐腐蚀等优良性能，但在用作金属切削刀具时，则存在因韧性差而导致崩刃、脆断和早期磨损失效的缺陷，严重限制了硬质合金刀片的使用范围；特别是在受到冲击荷载的场合，不仅要求硬质合金具有高硬度、高耐磨性，重要的是其还需具有良好的整体强韧性。

现有的硬质合金刀片虽然解决了一定的问题，但是应用还是很受限制，范围不是很广，硬质合金刀片的性能主要是由它的热处理方法决定。公开号为CN102912099A的中国专利公开了一种硬质合金刀片的热处理方法，该方法包括如下步骤：a、将硬质合金刀片用机油浸泡三小时后加热至500-600℃，然后自然冷却；b、将a步骤中的硬质合金刀片在真空中加热到1100-1250℃，加热时间为半小时，然后立即将该硬质合金刀片投入-196℃的液氮中迅速冷却；c、将冷却后的硬质合金立即拿出并加热至200℃，然后放入石英砂中自然冷却。

上述硬质合金刀片的热处理方法的步骤b中，由于需要将在真空中加热至1100-1250℃的硬质合金刀片迅速通过液氮进行冷却，但由于加热抽真空后无法立即打开加热炉，需要待加热炉恢复常压后，才能将加热炉打开，因此无法精确的把握加热及冷却的时间；另外，将硬质合金刀片在加热炉和液氮冷却装置中转移，也不便于操作人员操作。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可以在完成高温加热后，能迅速进入到快速冷却阶段的刀具热处理装置。

为达到上述目的，本发明的基础方案如下：

刀具热处理装置包括加热箱、速冷机构、与加热箱连接的真空机，以及用于安装加热箱和速冷机构的机架；所述加热箱内设有辐射加热器，所述加热箱的底部设有开口；所述速冷机构包括速冷箱、液氮源和仅可在速冷箱内上下滑动的刀具台，刀具台的上部可通过开口进入加热箱内；所述速冷箱的下部设有与速冷箱转动连接的转盘，转盘的周向上固定有桨叶，所述刀具台的底部连接有当转盘转动时可拉动刀具台向下滑动的拉杆，速冷箱的外周套设有固定在加热箱底部的文丘里管，文丘里管与速冷箱之间为进气通道，所述进气通道包括入口段、喉道和扩散段，所述加热箱底部设有进气口与扩散段连通，所述桨叶设于入口段内，进气口处设有阀门；所述速冷箱的侧壁上设有液氮通道，液氮通道的一端与液氮源连通，液氮通道的另一端与喉道连通，且喉道位于速冷箱的上部。

本方案刀具热处理装置的原理在于：

在执行背景技术中硬质合金刀片的热处理方法的步骤b时，打开加热箱，并使刀具台的上端伸入加热箱内，将硬质合金刀片放置在刀具台上，关闭加热箱。关闭设于加热箱进气口处的阀门，并启动真空机，则真空机可将加热箱抽真空。加热箱处于真空状态后，打开辐射加热器，则辐射加热器可通过热辐射对加热箱内进行加热，并将硬质合金刀片加热至1100-1250℃，保温30分钟。然后打开设于进气口处的阀门，由于加热箱内呈真空状态，打开阀门后进气通道与加热箱连通，则外部空气将迅速进入加热箱内；由于进气通道在喉道处较为狭窄，因此气流进喉道时流速加快、压强减小。由于液氮通道的喉道与液氮通道连通，而由于喉道处压强小，从而可通过液氮通道从液氮源吸入液氮；液氮通过液氮通道时，将吸收速冷箱内的热量，且液氮进入喉道时，将迅速蒸发，从而使进气通道内呈低温状态，即使速冷箱的外周被低温环境包围，使速冷箱内也呈低温环境。且将速冷箱采用铜、铝等导热效果好的材料制成，可以加快对速冷箱内部的降温速度。

当气流经过进气通道时将经过桨叶，且由于转盘与速冷箱转动连接，而桨叶固定在转盘上，因此气流将通过桨叶驱动转盘转动。转盘相对于速冷箱转动时，由于刀具台仅能相对于速冷箱上下滑动，且拉杆与转盘螺纹连接，因此转盘可通过拉杆带动刀具台向下滑动并进入速冷箱内，从而可对刀具进行迅速冷却。对刀具完成速冷后，通过手动转动转盘可通过拉杆推动刀具台向上滑动伸入加热箱内，以便对刀具进行再次加热。

本方案产生的有益效果是：

(一)打开阀门后，气流将通过进气通道迅速进入加热箱内，且气流经过喉道时可通过液氮通道吸入液氮，以对速冷箱迅速降温；另外，气流可驱动桨叶转动，从而使刀具台迅速下滑至速冷箱内，从而对刀具进行速冷，以此可更精确的控制加热时间及速冷时间。

(二)在打开阀门的同时，利用形成的气流产生的动能，可直接驱动刀具台向下滑动，使刀具台进入速冷箱内进行速冷，从而避免刀具通过人工在加热箱和速冷箱之间转移，使得操作更方便，同时也可以避免烫伤操作人员。

(三)打开阀门后空气与液氮挥发后形成的氮气混合将进入加热箱内，且液氮挥发时，同时也可对进入加热箱内的空气进行降温，从而可对加热箱内的温度进行降温。

优选方案一：作为对基础方案的进一步优化，所述拉杆上端与刀具台固定连接，拉杆下端与转盘螺纹连接；该结构可使转盘、刀具台和拉杆的连接方式更简单，从而便于维护，节约制造成本。

优选方案二：作为对基础方案的进一步优化，所述拉杆上端与刀具台转动连接，拉杆下端与转盘花键连接，且拉杆与速冷箱螺纹连接；本优选方案中，转盘转动将驱动拉杆转动，且由于拉杆与速冷箱螺纹连接，拉杆下端与转盘花键连接，因此拉杆可相对转盘上下滑动，则拉杆将向下移动，而拉杆上端与刀具台转动连接，从而使得拉杆仅起到拉动刀具台向下滑动的作用。

优选方案三：作为对优选方案二的进一步优化，所述速冷箱外壁呈圆筒形，速冷箱的内壁呈多边形筒。速冷箱外壁呈圆筒形可使进气通道的喉道的截面呈均匀的环状，从而有利于吸入液氮，而速冷箱的内壁呈多边形筒，则可避免刀具台相对与速冷箱转动。

优选方案四：作为对优选方案二的进一步优化，所述速冷箱的内壁上沿竖直方向设有导向槽，所述刀具台侧壁上设有与导向槽配合的导向槽。通过设置相互配合的导向槽也可使刀具台仅能相对与速冷箱上下滑动，而避免刀具台相对于速冷箱转动。

优选方案五：作为对优选方案四的进一步优化，还包括高压气源，所述加热箱的底部开口的侧壁上设有扁平状的风道，所述风道与高压气源连通。当刀具台的侧壁与风道相对时，则风道被封堵，当刀具台向下滑动，露出风道时，则高压气体将通过风道喷出，且风道呈扁平状，则可使从风道喷出的气流形成空气幕，从而空气幕可降低加热箱和速冷箱热交换效率，增强速冷箱的速冷效果。

优选方案六：作为对优选方案五的进一步优化，所述转盘的底部设有转动手柄；通过转动转动手柄，使刀具台向上滑动，从而可使操作更方便。

附图说明

图1为本明刀具热处理装置实施例一的结构示意图；

图2为本明刀具热处理装置实施例二的局部结构图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

说明书附图中的附图标记包括：机架10、加热箱20、风道21、阀门22、速冷箱31、刀具台32、文丘里管33、喉道34、拉杆35、液氮通道36、液氮源37、桨叶38、真空机40、第一锥齿轮41、转动手柄42、导向凸棱。

实施例一：

如图1所示，本实施例的刀具热处理装置包括机架10、加热箱20、速冷机构、与加热箱20连接的真空机40，加热箱20固定在机架10上。加热箱20内的侧壁上安装有辐射加热器，辐射加热器开启可通过热辐射对加热箱20内进行加热，且在加热箱20的底部设有圆形的开口。速冷机构包括速冷箱31、液氮源37和刀具台32，速冷箱31的内腔为竖直设置的多边形筒状结构，刀具台32滑动连接在速冷箱31的内腔中，且速冷箱31内腔的截面为多边形，因此刀具台32仅能竖直滑动。速冷箱31的上端与加热箱20的底部固定，速冷箱31内腔与加热箱20底部的开口同轴设置，当刀具台32向上滑动时，刀具台32的上端可通过开口伸入加热箱20内。速冷箱31的下部设有与速冷箱31转动连接的转盘，转盘的周向上固定有桨叶38，而刀具台32的底部固定有拉杆35，拉杆35与转盘螺纹连接，从而当转盘转动将驱动拉杆35向下移动。速冷箱31的外周套设有固定在加热箱20底部的文丘里管33，文丘里管33与速冷箱31之间为进气通道，进气通道包括入口段、喉道34和扩散段，加热箱20底部设有进气口与扩散段连通，且桨叶38设于入口段内；进气口共设有八个，且进气口沿加热箱20底部开口的周向均匀分布，进气口处设有阀门22，本实施例中的阀门22采用电磁阀。速冷箱31的侧壁上设有液氮通道36，液氮通道36共设有八条，且液氮通道36均布在速冷箱31周向，液氮通道36的一端与液氮源37连通，液氮通道36的另一端与喉道34连通，且喉道34位于速冷箱31的上部；为了使通过喉道34的气流流速均匀，速冷箱31的外壁呈圆筒形，从而可使喉道34处的截面呈圆环形。

加热箱20底部的开口的侧壁上扁平状的风道21，并设有高压气源与风道21连通。当刀具台32的侧壁与风道21相对时，则风道21被封堵，当刀具台32向下滑动，露出风道21时，则高压气体将通过风道21喷出，风道21喷出的气流可形成空气幕，从而空气幕可将加热箱20和速冷箱31隔开。转盘的底部焊接有第一锥齿轮41，且机架10上转动连接有转动手柄42，转动手柄42上固定有与第一锥齿轮41啮合的第二锥齿轮，通过转动转动手柄42可人工驱动转盘转动。另外，转动手柄42通过单向轴承与机架10转动连接，从而转动手柄42仅能单向转动，即当气流驱动桨叶38转动时，转动手柄42将不会转动。本实施例中，高压气源和液氮源37的排出口上均设有截止阀，从而在刀具热处理装置未工作时，通过关闭截止阀可防止高压气体和液氮泄漏。

本实施例的刀具热处理装置具体工作过程为：

打开加热箱20，使刀具台32的上端伸入加热箱20内，将硬质合金刀片放置在刀具台32上，关闭加热箱20。关闭设于加热箱20进气口处的阀门22，并启动真空机40，则真空机40可将加热箱20抽真空。加热箱20处于真空状态后，打开辐射加热器，并将硬质合金刀片加热至1100-1250℃，并保温30分钟。打开设于进气口处的阀门22，进气通道与加热箱20连通，则外部空气将迅速进入加热箱20内；由于进气通道在喉道34处较为狭窄，气流进喉道34时流速加快，可通过液氮通道36从液氮源37吸入液氮；液氮通过液氮通道36时，将吸收速冷箱31内的热量，且液氮进入喉道34时，将迅速蒸发，从而使进气通道内呈低温状态，即使速冷箱31的外周被低温环境包围，使速冷箱31内也从低温环境。且为了使速冷箱31具有良好的导热性能，速冷箱31采用铜制成，而加热箱20和刀具台32采用隔热效果好的陶瓷制成。气流经过进气通道时将经过桨叶38，因此气流将通过桨叶38驱动转盘转动。从而转盘可通过拉杆35带动刀具台32向下滑动并进入速冷箱31内，从而可对刀具进行迅速冷却。

实施例二：

如图2所示，实施例二与实施例一的区别在于，拉杆35上端与刀具台32转动连接，转盘的下部设有花键套，拉杆35下端与固定在转盘上的花键套花键连接，且拉杆35的中部与速冷箱31螺纹连接。另外速冷箱31为圆筒状，而速冷箱31的内壁上沿竖直方向设有导向槽43，刀具台32侧壁上设有与导向槽43配合的导向凸棱。则转盘转动将驱动拉杆35转动，而拉杆35与转盘花键连接，因此拉杆35可相对转盘上下滑动，因此拉杆35将向下移动，而拉杆35上端与刀具台32转动连接，从而可通过拉杆35拉动刀具台32向下滑动。转动手柄42设置在花键套的下端，实施例二中的转动手柄42为一根销轴，在花键套的下端设有连接孔，销轴插入连接孔即可通过销轴转动转盘。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (7)

1.刀具热处理装置，其特征在于：包括加热箱、速冷机构、与加热箱连接的真空机，以及用于安装加热箱和速冷机构的机架；所述加热箱内设有辐射加热器，所述加热箱的底部设有开口；所述速冷机构包括速冷箱、液氮源和仅可在速冷箱内上下滑动的刀具台，刀具台的上部可通过开口进入加热箱内；所述速冷箱的下部设有与速冷箱转动连接的转盘，转盘的周向上固定有桨叶，所述刀具台的底部连接有当转盘转动时可拉动刀具台向下滑动的拉杆，速冷箱的外周套设有固定在加热箱底部的文丘里管，文丘里管与速冷箱之间为进气通道，所述进气通道包括入口段、喉道和扩散段，所述加热箱底部设有进气口与扩散段连通，所述桨叶设于入口段内，进气口处设有阀门；所述速冷箱的侧壁上设有液氮通道，液氮通道的一端与液氮源连通，液氮通道的另一端与喉道连通，且喉道位于速冷箱的上部。

2.根据权利要求1所述的刀具热处理装置，其特征在于：所述拉杆上端与刀具台固定连接，拉杆下端与转盘螺纹连接。

3.根据权利要求1所述的刀具热处理装置，其特征在于：所述拉杆上端与刀具台转动连接，拉杆下端与转盘花键连接，且拉杆与速冷箱螺纹连接。

4.根据权利要求2或3所述的刀具热处理装置，其特征在于：所述速冷箱外壁呈圆筒形，速冷箱的内壁呈多边形筒。

5.根据权利要求2或3所述的刀具热处理装置，其特征在于：所述速冷箱的内壁上沿竖直方向设有导向槽，所述刀具台侧壁上设有与导向槽配合的导向槽。

6.根据权利要求5所述的刀具热处理装置，其特征在于：还包括高压气源，所述加热箱的底部开口的侧壁上设有扁平状的风道，所述风道与高压气源连通。

7.根据权利要求6所述的刀具热处理装置，其特征在于：所述转盘的底部设有转动手柄。