CN108315534B - 液空交替淬火控制方法 - Google Patents

液空交替淬火控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及淬火冷却技术领域，提供了一种液空交替淬火控制方法，包括以下步骤：将淬火件位置随动装置与淬火件连接；运行计算机系统中的淬火工艺；电控系统控制升降驱动装置进行下降动作，淬火件位置随动装置触动下限位开关，电控系统控制升降驱动装置停止下降动作，开始液淬时间倒计时；当液淬时间倒计时为零时，电控系统控制升降驱动装置进行上升动作，淬火件位置随动装置触动上限位开关，电控系统控制升降驱动装置停止上升动作，开始空冷时间倒计时。本发明的液空交替淬火控制方法，不仅降低了淬火件的浸液时间和出液时间，而且在多次液淬和空冷的的交替冷却过程中，保证了淬火件液淬时间和空冷时间的准确性，提高了淬火件淬火冷却的质量。

Description

液空交替淬火控制方法
技术领域
本发明涉及淬火冷却技术领域，特别涉及一种液空交替淬火控制方法。
背景技术
淬火冷却是指将在奥氏体组织状态的钢以适当的速度冷却，获得预期组织与性能的过程。对于特殊要求的合金钢件或形状复杂件淬火，需要采用水为介质的淬火冷却，为避免开裂的产生，多采用水-空交替控时淬火冷却工艺。
水-空交替控时淬火冷却工艺是指在精确控制浸液和空冷时间的前提下执行水淬-空冷-水淬-空冷-……的水淬与空冷交替的淬火冷却，通过该工艺可以提供介于水淬和空冷之间的任何冷却强度，从而满足不同产品对淬火冷却的要求。该工艺成功与否取决于控制水淬时间和空冷时间的准确性和浸液与出液时间是否满足工艺要求。浸液时间是指从淬火件与淬火槽液面接触开始计时到淬火件全部浸没结束的时间；出液时间是指从淬火件露出淬火槽液面开始计时到淬火件全部露出液面计时结束的时间；水淬时间是指每次浸液开始计时到淬火件全部露出淬火液面计时结束的时间；空冷时间是指从淬火件全部露出淬火槽液面计时开始到淬火件与淬火槽液面接触结束计时的时间。
如重量100t的低碳高合金钢电站铸钢缸体，为了满足力学性能要求需要进行与油淬冷却强度相当的淬火冷却，如果采用油淬，不仅需要配备装油量至少500t的淬火油槽，而且存在产生火灾和环境污染问题。如果采用水淬，由于铸钢缸体壁薄和厚薄不均匀，则无法避免开裂的产生。如果采用水-空交替控时淬火冷却工艺，则可以实现在避免开裂的情况下达到淬火冷却的目的，满足力学性能要求与油淬冷却强度相当。
铸钢缸体具有壁薄和体积大的特点，采用水-空交替控时淬火冷却工艺，如果每次浸液时间和出液时间过长则无法满足其每次水淬时间相对较短的工艺要求。采用行车实现浸液过程和出液过程虽然可以满足浸液时间相对较短的要求，但是对于几次或几十次的水淬与空冷的交替淬火冷却过程采用手动控制则无法满足控制精度和可重复性的要求。
申请号为200310123799.5，申请日为2003.12.30，公开号为CN1556228A，名称为浸液与喷淬组合淬火的控制冷却设备的中国发明专利，公开了以下内容：在淬火槽体上部一侧的外部设置介质快速注入系统，在上部的另一侧的外部设置介质快速放出系统，将淬火件预先放置在淬火槽内一个载料台上，当在介质快速注入系统开启和介质快速放出系统关闭的情况下，淬火槽内液面上升实现淬火件的浸液过程；当在介质快速注入系统关闭和介质快速放出系统开启的情况下，淬火槽内液面下降实现淬火件的出液过程，以下将该专利的淬火冷却方式简称为液面升降方式淬火冷却。
浸液过程的液面上升速度不但取决于由于介质快速注入速度，还取决于需要注入的淬火槽内体积大小，因此该专利适合于淬火件尺寸相对较小、需要注入的淬火槽内体积较小或淬火件截面尺寸较大允许相对较长的浸液时间的情况。而对于淬火件尺寸相对较大和需要注入的淬火槽内体积较大的情况，采用该专利技术就存在浸液时间过长的问题，严重的可能无法在要求的时间内实现浸液过程。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种能精确控制淬火时间的液空交替淬火控制方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：液空交替淬火控制方法，包括升降驱动装置、淬火件位置随动装置、上限位开关、下限位开关、电控系统和计算机系统；所述计算机系统与电控系统连接；所述电控系统分别与升降驱动装置、上限位开关和下限位开关连接；所述淬火件位置随动装置在上下移动的过程中分别与上限位开关和下限位开关触动配合；所述升降驱动装置安装在支架上；
还包括以下步骤：
A、将淬火件与升降驱动装置的升降端固定连接；然后将淬火件移动到淬火槽上方预定的位置和高度；然后将淬火件位置随动装置与淬火件连接；然后启动计算机系统，运行计算机系统中的液空交替淬火工艺；
B、电控系统控制升降驱动装置进行下降动作，当淬火件下降到液淬位置后，淬火件位置随动装置触动下限位开关，然后电控系统控制升降驱动装置停止下降动作，并开始液淬时间倒计时；
C、当液淬时间倒计时为零时，电控系统控制升降驱动装置进行上升动作，当淬火件上升到空冷位置后，淬火件位置随动装置触动上限位开关，然后电控系统控制升降驱动装置停止上升动作，并开始空冷时间倒计时；
D、当空冷时间倒计时为零时，重复进行步骤B和步骤C，直至液空交替淬火工艺完成。
进一步的，液空交替淬火控制方法还包括竖向设置在淬火槽内的导向杆；所述上限位开关和下限位开关分别安装在导向杆上；所述淬火件位置随动装置滑动连接在所述导向杆上。
进一步的，液空交替淬火控制方法还包括相适配的升降驱动装置信号接收器与升降驱动装置信号发射器；所述升降驱动装置信号接收器与升降驱动装置连接；所述升降驱动装置信号发射器与电控系统连接。
进一步的，所述升降驱动装置为电动葫芦。
本发明的有益效果是：本发明的液空交替淬火控制方法，不仅降低了淬火件的浸液时间和出液时间，而且在多次液淬和空冷的的交替冷却过程中，保证了淬火件液淬时间和空冷时间的准确性，提高了淬火件淬火冷却的质量。
附图说明
图1是本发明中的淬火件处于空冷状态的结构示意图；
图2是本发明中的淬火件处于液淬状态的结构示意图。
图中附图标记为：1-淬火槽，2-淬火件位置随动装置，3-淬火件，4-支架，5-升降驱动装置，6-升降驱动装置信号接收器，7-导向杆，8-上限位开关，9-升降驱动装置信号发射器，10-电控系统，11-计算机系统，12-下限位开关。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：
如图1至图2所示，本发明所述的液空交替淬火控制方法，包括升降驱动装置5、淬火件位置随动装置2、上限位开关8、下限位开关12、电控系统10和计算机系统11；所述计算机系统11与电控系统10连接；所述电控系统10分别与升降驱动装置5、上限位开关8和下限位开关12连接；所述淬火件位置随动装置2在上下移动的过程中分别与上限位开关8和下限位开关12触动配合；所述升降驱动装置5安装在支架4上；
还包括以下步骤：
A、将淬火件3与升降驱动装置5的升降端固定连接；然后将淬火件3移动到淬火槽1上方预定的位置和高度；然后将淬火件位置随动装置2与淬火件3连接；然后启动计算机系统11，运行计算机系统11中的液空交替淬火工艺；
B、电控系统10控制升降驱动装置5进行下降动作，当淬火件3下降到液淬位置后，淬火件位置随动装置2触动下限位开关12，然后电控系统10控制升降驱动装置5停止下降动作，并开始液淬时间倒计时；
C、当液淬时间倒计时为零时，电控系统10控制升降驱动装置5进行上升动作，当淬火件3上升到空冷位置后，淬火件位置随动装置2触动上限位开关8，然后电控系统10控制升降驱动装置5停止上升动作，并开始空冷时间倒计时；
D、当空冷时间倒计时为零时，重复进行步骤B和步骤C，直至液空交替淬火工艺完成。
计算机系统11指的是用于数据库管理的计算机硬软件及网络系统，它能进行精确、快速的计算和判断。本发明中的计算机系统11的作用是人工输入或通过工艺软件生成液空交替淬火工艺。使用时，启动计算机系统11，然后在计算机系统11中运行该液空交替淬火工艺，通过该液空交替淬火工艺向电控系统10发出相应的工艺指令。
所述电控系统10主要由传感器、控制器和执行器组成。它的核心部件是控制器，控制器是专门为工业环境下应用而设计的数字运算操作电子系统，它采用一种可编程的存储器，在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，通过数字式或模拟式的输入输出来控制各种类型的机械设备或生产过程。本发明中的电控系统10的作用是接收计算机系统11中的液空交替淬火工艺发出的工艺指令以及上限位开关8和下限位开关12发出的信号，然后向升降驱动装置5发送动作指令，例如向升降驱动装置5发出下降指令或上升指令。本发明中的电控系统10还对液淬时间和空冷时间进行倒计时，这样能保证液淬时间和空冷时间的准确性，保证了淬火件3的淬火质量。
所述液淬位置指的是淬火件3全部浸没在液体中的位置，液淬位置的具体深度根据工艺要求进行设计；所述空冷位置指的是淬火件3全部露出液面的位置。
所述淬火件位置随动装置2在上下移动的过程中分别与上限位开关8和下限位开关12触动配合指的是：首先，在使用的过程中，淬火件位置随动装置2跟随淬火件3同步上下移动，通过淬火件位置随动装置2对淬火件3的具体位置进行定位；其次，当淬火件位置随动装置2跟随淬火件3移动到液淬位置时，淬火件位置随动装置2触动下限位开关12，此时下限位开关12向电控系统10发出淬火件3到达液淬位置的信号；当淬火件位置随动装置2跟随淬火件3移动到空冷位置时，淬火件位置随动装置2触动上限位开关8，此时上限位开关8向电控系统10发出淬火件3到达空冷位置的信号。所述上限位开关8和下限位开关12可以是行程开关，也可以是接近开关。
所述计算机系统11与电控系统10之间通过电缆连接；所述电控系统10与上限位开关8和下限位开关12之间通过电缆连接。
步骤A中，将淬火件3移动到淬火槽1上方预定的位置和高度，该位置为淬火件3的初始位置。将淬火件位置随动装置2通过可拆卸结构与淬火件3连接，方便拆卸，该可拆卸结构可以是螺栓结构、卡扣结构等。
步骤B中，当电控系统10接收到计算机系统11中的液空交替淬火工艺发出的进行液淬工艺时，电控系统10向升降驱动装置5发出下降信号，然后升降驱动装置5带动淬火件3向下移动，当淬火件3移动到液淬位置后，淬火件位置随动装置2触动下限位开关12，下限位开关12向电控系统10发出淬火件3达到液淬位置的信号，然后电控系统10向升降驱动装置5发出停止信号，升降驱动装置5停止下降动作，淬火件3进行液淬，同时电控系统10开始进行液淬时间倒计时。
步骤C中，当液淬时间倒计时为零时，电控系统10向升降驱动装置5发出上升信号，然后升降驱动装置5带动淬火件3向上移动，当淬火件3移动到空冷位置后，淬火件位置随动装置2触动上限位开关12，上限位开关12向电控系统10发出淬火件3达到空冷位置的信号，然后电控系统10向升降驱动装置5发出停止信号，升降驱动装置5停止上升动作，淬火件3进行空冷，同时电控系统10开始进行空冷时间倒计时。
本发明的液空交替淬火控制方法，不仅降低了淬火件3的浸液时间和出液时间，而且在多次液淬和空冷的交替冷却过程中，保证了淬火件3液淬时间和空冷时间的准确性，提高了淬火件3的淬火质量。
为保证淬火件位置随动装置2上下移动时的稳定性，本发明的液空交替淬火控制方法还包括竖向设置在淬火槽1内的导向杆7；所述上限位开关8和下限位开关12分别安装在导向杆7上；所述淬火件位置随动装置2滑动连接在所述导向杆7上。所述导向杆7的作用是为淬火件位置随动装置2的上下移动进行导向，淬火将位置随动装置2可沿导向杆7上下滑动。所述导向杆7的结构、数量和在淬火槽1中的位置根据实际情况确定。
所述升降驱动装置5和电控系统10之间可以通过电缆连接，当升降驱动装置5安装在行车支架上时，由于行车支架可在车间内自由移动，这样就必须设置足够长的电缆，才能满足行车支架的移动。作为优选方案，本发明的液空交替淬火控制方法还包括相适配的升降驱动装置信号接收器6与升降驱动装置信号发射器9；所述升降驱动装置信号接收器6与升降驱动装置5连接；所述升降驱动装置信号发射器9与电控系统10连接。
相适配的升降驱动装置信号接收器6与升降驱动装置信号发射器9指的是：升降驱动装置信号发射器9发出动作信号，升降驱动装置信号接收器6接收升降驱动装置信号发射器9发出的动作信号。通过设置升降驱动装置信号发射器9和升降驱动装置信号接收器6，它们之间通过无线信号进行通讯。这样就使升降驱动装置5和电控系统10之间通过无线信号进行通讯，避免了在升降驱动装置5和电控系统10之间设置电缆，增加了它们之间的自由性。
所述升降驱动装置5为电动葫芦，所述升降驱动装置5还可以是卷扬机。
实施例：
1、利用本发明中的液空交替淬火控制方法对长7米，宽4米，高3米，重量为120吨的低碳高合金钢电站铸钢缸体进行淬火冷却；
2、利用本发明中的液空交替淬火控制方法对长7米，宽3米，厚0.3米，重量为50吨的4Cr13模具钢进行淬火冷却；
3、利用本发明中的液空交替淬火控制方法对长7米，宽4米，厚0.3米的70Cr3NiMo耐磨衬板进行淬火冷却。
对上述三种不同的零件进行交替淬火冷却的步骤如下：
1、将淬火件3通过升降驱动装置5吊至淬火槽1上方预定的位置和高度，将淬火件位置随动装置2与淬火件3连接；启动计算机系统11，运行计算机系统11中的液空交替淬火工艺。
2、电控系统10通过升降驱动装置信号发射器9发出下降信号，升降驱动装置信号接收器6接收到下降信号后，通过升降驱动装置5使淬火件3向下移动，当淬火件3全部浸没在液体中后，淬火件位置随动装置2触动下限位开关12，下限位开关12向电控系统10发送淬火件3到达液淬位置的信号，然后电控系统10通过升降驱动装置信号发射器9发出停止下降信号，升降驱动装置信号接收器6接收到停止下降信号后，升降驱动装置5停止下降，同时电控系统10开始液淬时间倒计时。
3、液淬时间倒计时为零时，电控系统10通过升降驱动装置信号发射器9发出上升信号，升降驱动装置信号接收器6接收到上升信号后，通过升降驱动装置5使淬火件3向上移动，当淬火件3全部露出液面后，淬火件位置随动装置2触动上限位开关8，上限位开关8向电控系统10发送淬火件3到达空冷位置的信号，然后电控系统10通过升降驱动装置信号发射器9发出停止上升信号，升降驱动装置信号接收器6接收到停止上升信号后，升降驱动装置5停止下降，同时电控系统10开始空冷时间倒计时。
4、当空冷时间倒计时为零时，重复机型步骤2和步骤3，直至液空交替淬火工艺完成。
通过采用本发明的液空交替淬火控制方法对上述三种不同的零件进行淬火冷却，检查结果表明，上述三种不同的零件表面均无裂纹；对三种不同的零件进行力学性能检测，均符合标准的要求。

Claims (4)

1.液空交替淬火控制方法，其特征在于：包括升降驱动装置(5)、淬火件位置随动装置(2)、上限位开关(8)、下限位开关(12)、电控系统(10)和计算机系统(11)；所述计算机系统(11)与电控系统(10)连接；所述电控系统(10)分别与升降驱动装置(5)、上限位开关(8)和下限位开关(12)连接；所述淬火件位置随动装置(2)在上下移动的过程中分别与上限位开关(8)和下限位开关(12)触动配合；所述升降驱动装置(5)安装在支架(4)上；
还包括以下步骤：
A、将淬火件(3)与升降驱动装置(5)的升降端固定连接；然后将淬火件(3)移动到淬火槽(1)上方预定的位置和高度；然后将淬火件位置随动装置(2)与淬火件(3)连接；然后启动计算机系统(11)，运行计算机系统(11)中的液空交替淬火工艺；
B、电控系统(10)控制升降驱动装置(5)进行下降动作，当淬火件(3)下降到液淬位置后，淬火件位置随动装置(2)触动下限位开关(12)，然后电控系统(10)控制升降驱动装置(5)停止下降动作，并开始液淬时间倒计时；所述液淬位置指的是淬火件(3)全部浸没在液体中的位置；
C、当液淬时间倒计时为零时，电控系统(10)控制升降驱动装置(5)进行上升动作，当淬火件(3)上升到空冷位置后，淬火件位置随动装置(2)触动上限位开关(8)，然后电控系统(10)控制升降驱动装置(5)停止上升动作，并开始空冷时间倒计时；所述空冷位置指的是淬火件(3)全部露出液面的位置；
D、当空冷时间倒计时为零时，重复进行步骤B和步骤C，直至液空交替淬火工艺完成。
2.根据权利要求1所述的液空交替淬火控制方法，其特征在于：还包括竖向设置在淬火槽(1)内的导向杆(7)；所述上限位开关(8)和下限位开关(12)分别安装在导向杆(7)上；所述淬火件位置随动装置(2)滑动连接在所述导向杆(7)上。
3.根据权利要求1所述的液空交替淬火控制方法，其特征在于：还包括相适配的升降驱动装置信号接收器(6)与升降驱动装置信号发射器(9)；所述升降驱动装置信号接收器(6)与升降驱动装置(5)连接；所述升降驱动装置信号发射器(9)与电控系统(10)连接。
4.根据权利要求1、2或3所述的液空交替淬火控制方法，其特征在于：所述升降驱动装置(5)为电动葫芦。
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