CN109234519A - 一种冷却可控的热处理生产设备 - Google Patents

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杨景峰
汪海斌
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Abstract

本发明涉及一种冷却可控的热处理生产设备，包括固熔炉(1)和淬火室，还包括CO2循环供给系统和智能控制系统，所述的淬火室为高压容器，淬火室与CO2循环供给系统通过高压管道连接形成循环，所述的智能控制系统分别与高压管道的阀门和淬火室的热电偶、压力传感器连接，用于控制淬火室内工件的冷速。与现有技术相比，本发明通过智能控制系统、CO2循环供给系统与淬火室连接，控制CO2高压气体或超临界流体气体流速，解决了目前铝合金固溶处理后冷却阶段存在的一些问题，包括空气冷却速度不够使固溶体发生部分分解的问题空气冷却气流方向、流速及工件摆放位置变化引起的变形散差问题，水冷却速度过快所导致的结构复杂件产生内应力而变形甚至开裂的问题。

Description

一种冷却可控的热处理生产设备
技术领域
本发明涉及一种热处理生产装备，尤其是涉及一种冷却可控的热处理生产设备。
背景技术
铝合金由于密度小，比强度高，被广泛应用于各个行业。现在乘用车发动机多用铝合金铸造。随着汽车节能减排环保要求的提高，汽车公司在设计整车时，一方面在车身大量使用铝合金结构件进行轻量化设计，另一方面在发动机等关键部件上减小尺寸。如很多发动机厂都把排气管或正时罩盖集成在发动机缸盖上。这样做既可以减小缸盖尺寸，又可以采用增压的方式提高发动机的效率，这就使缸盖的服役条件越来越苛刻，缸盖必须能承受汽油燃烧时高温冲击所产生的热冲击疲劳，因此所选用的铝合金材料必须同时具有耐热疲劳性能、保持较高的组织稳定性和尺寸稳定性的能力，工艺上需要做固溶处理和过时效处理。但是由于这种缸盖的结构设计比较复杂，如果固溶处理后用水做淬火冷却介质，则由于水冷速度快，缸盖会产生很大的内应力而导致其变形甚至开裂。如果采用普通的空气冷却(简易风扇冷却)，则不能起到固溶处理的作用，而且空气冷却气流方向、流速及工件摆放位置变化将引起工件的变形散差。因此需要寻找一种冷却速度合适、可以调控、能够均匀降温的淬火介质。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种冷却可控的热处理生产设备。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种冷却可控的热处理生产设备，包括固熔炉和淬火室，还包括CO2循环供给系统和智能控制系统，所述的淬火室为高压容器，淬火室与CO2循环供给系统通过高压管道连接形成循环，所述的智能控制系统分别与高压管道的阀门和淬火室的温度监测模块和压力监测模块连接，用于控制淬火室内温度和压强。
所述的淬火室与固熔炉之间装有隔离门。
所述的智能控制系统包括计算机、PLC、温度监测模块和压力监测模块，所述的PLC分别与计算机、温度监测模块、压力监测模块和高压管道的阀门连接，所述的温度监测模块和压力监测模块设置在淬火室内。
所述的CO2循环供给系统包括依次连接的CO2压缩机、CO2循环储罐、CO2泵、冷凝器和缓冲釜，所述的淬火室的排气口通过高压管道与CO2压缩机连接，淬火室的进气口通过高压管道与缓冲釜连接。
所述的设备还包括设置在淬火室一侧的时效炉。
所述的淬火室有1～3个，围绕固熔炉末端布置。
各淬火室的工序轮流循环进行。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)通过智能控制系统、CO2循环供给系统与淬火室连接，控制CO2高压气体或超临界流体气体流速，解决了目前铝合金固溶处理后冷却阶段存在的一些问题，包括空气冷却速度不够使固溶体发生部分分解的问题，空气冷却气流方向、流速及工件摆放位置变化引起的变形散差问题，水冷却速度过快所导致的结构复杂件产生内应力而变形甚至开裂的问题。
(2)通过温度监测模块和压力监测模块对工况进行监测，可精确控制工件淬火程度和速度。
(3)CO2循环供给系统可对CO2循环利用。
(4)淬火室有1～3个，围绕固熔炉末端布置，各淬火室的淬火、升温工序可以轮流循环进行，提高生产效率。
附图说明
图1为本实施例热处理生产设备的整体结构示意图；
图2为本实施例CO2循环供给系统结构示意图；
图3为本实施例智能控制系统信号传输示意图。
附图标记：
1为固溶炉；2为时效炉；3为可控冷速淬火室A；4为可控冷速淬火室B；5为可控冷速淬火室C；6为可控冷速淬火室A排气管道；7为可控冷速淬火室A进气管道；8为可控冷速淬火室B进气管道；9为可控冷速淬火室B排气管道；10为可控冷速淬火室C进气管道；11为可控冷速淬火室C排气管道；12为CO2压缩机；13为CO2循环储罐；14为CO2泵；15为冷凝器；16为缓冲釜；17为计算机；18为PLC；19为温度监测模块；20为压力监测模块；21为电磁阀。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例
一种冷却可控的热处理生产设备，针对结构复杂，对组织稳定性和尺寸稳定性要求较高的零部件，在固溶处理后的淬火阶段，冷速介于空冷和水冷之间且淬火冷却过程可调可控，冷却过程温度分布均匀，处理后不存在变形和开裂问题，尤其适用于铝合金T6、T7热处理过程。
如图1～3所示，设备包括固熔炉1、淬火室、时效炉2、CO2循环供给系统和智能控制系统，淬火室为高压容器，淬火室与CO2循环供给系统通过高压管道连接形成循环，智能控制系统分别与高压管道的阀门淬火室连接，用于控制淬火室内温度和压强。
淬火室与固熔炉1之间装有隔离门。
智能控制系统包括计算机17、PLC18、温度监测模块19和压力监测模块20，PLC18分别与计算机17、温度监测模块19、压力监测模块20和高压管道的阀门连接，温度监测模块19和压力监测模块20的探头设置在淬火室内。
CO2循环供给系统包括依次连接的CO2压缩机12、CO2循环储罐13、CO2泵14、冷凝器15和缓冲釜16，淬火室的排气口通过高压管道与CO2压缩机12连接，淬火室的进气口通过高压管道与缓冲釜16连接。
本实施例中，淬火室设有三个，包括可控冷速淬火室A3、可控冷速淬火室B4和可控冷速淬火室C5。
铝合金工件首先在固溶炉1中进行固溶处理，保温时间结束后第一筐工件传输到固溶炉1末端，这时可控冷速淬火室A3开门，第一筐工件转移到可控冷速淬火室A3中均温，然后通入CO2高压气体或超临界流体进行淬火。CO2高压气体或超临界流体的进出流量通过电磁阀21的开合进行控制，而电磁阀21的开合动作信号由计算机17对可控冷速淬火室内的工件温度、介质温度和介质压强数据进行智能分析产生，传输给PLC18，进一步传输给电磁阀21，可控冷速淬火室内的工件温度、介质温度和介质压强数据分别由温度监测模块19和压力监测模块20采集，通过PLC18传输给计算机17。
第二筐工件传输到固溶炉1末端，这时可控冷速淬火室B4开门，第二筐工件转移到可控冷速淬火室B4中均温，然后通入CO2高压气体或超临界流体进行淬火。第一筐工件淬火结束，从可控冷速淬火室A3中移出，经转运装置转移到时效炉2中，可控冷速淬火室A3开始升温。第三筐工件传输到固溶炉1末端，这时可控冷速淬火室C5开门，第三筐工件转移到可控冷速淬火室C5中均温，然后通入CO2高压气体或超临界流体进行淬火。
第二筐工件淬火结束，从可控冷速淬火室B4中移出，经转运装置转移到时效炉2中，可控冷速淬火室B4开始升温，可控冷速淬火室A3升温结束。3个可控冷速淬火室的工序依次循环进行。所用淬火介质CO2使用后经CO2压缩机12压缩成液体，进入CO2循环储罐13，液态CO2经CO2泵14转变为超临界状态，再经冷凝器15降温，进入缓冲釜16，准备通入可控冷速淬火室冷却。

Claims (7)

1.一种冷却可控的热处理生产设备，包括固熔炉(1)和淬火室，其特征在于，还包括CO2循环供给系统和智能控制系统，所述的淬火室为高压容器，淬火室与CO2循环供给系统通过高压管道连接形成循环，所述的智能控制系统分别与高压管道的阀门和淬火室的温度监测模块(19)、压力监测模块(20)连接，用于控制淬火室内工件的冷速。
2.根据权利要求1所述的一种冷却可控的热处理生产设备，其特征在于，所述的淬火室与固熔炉(1)之间装有隔离门。
3.根据权利要求1所述的一种冷却可控的热处理生产设备，其特征在于，所述的智能控制系统包括计算机(17)、PLC(18)、温度监测模块(19)和压力监测模块(20)，所述的PLC(18)分别与计算机(17)、温度监测模块(19)、压力监测模块(20)和高压管道的阀门连接。
4.根据权利要求1所述的一种冷却可控的热处理生产设备，其特征在于，所述的CO2循环供给系统包括依次连接的CO2压缩机(12)、CO2循环储罐(13)、CO2泵(14)、冷凝器(15)和缓冲釜(16)，所述的淬火室的排气口通过高压管道与CO2压缩机(12)连接，淬火室的进气口通过高压管道与缓冲釜(16)连接。
5.根据权利要求1所述的一种冷却可控的热处理生产设备，其特征在于，所述的设备还包括设置在淬火室一侧的时效炉(2)。
6.根据权利要求1所述的一种冷却可控的热处理生产设备，其特征在于，所述的淬火室有1～3个，围绕固熔炉(1)末端布置。
7.根据权利要求6所述的一种冷却可控的热处理生产设备，其特征在于，各淬火室的工序轮流循环进行。
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