CN111094599A - 热处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种热处理装置(1)，具备：加热室(K)，加热被处理物(W)；冷却室(R)，设置有贮存冷却油(Y)的油槽(32)，并将在加热室中加热后的被处理物浸渍于冷却油进行冷却；减压部(5)，将冷却室设为规定的减压压力，在减压压力中将被处理物浸渍于冷却油。

Description

热处理装置

技术领域

本公开内容涉及热处理装置。

本申请基于2017年12月6日在日本申请的特愿2017-234578号主张优先权，在此引用其内容。

背景技术

在进行淬火等热处理的热处理装置中，为了冷却被处理物，将被处理物浸渍于贮存有冷却油的油槽中。例如，在专利文献1中公开了一种轴部件(被处理物)的热处理装置。在专利文献1中的热处理装置中，为了有效且均匀地冷却被处理物，在油槽中设置搅拌器，使油槽内的冷却油循环。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2014-162933号公报

发明内容

发明要解决的技术问题

然而，在例如不含有钼的碳钢这样的冷却性能(淬火性能)较差的原材料制成的被处理物中，通过以往的方法进行冷却无法迅速冷却被处理物，有时无法提高被处理物的硬度。

本公开内容鉴于上述问题点而完成，其目的在于与以往相比提高被处理物的硬度。

用于解决上述技术问题的方案

本公开内容的一方案的热处理装置具备：加热室，加热被处理物；冷却室，设置有贮存冷却油的油槽，将在上述加热室中加热后的上述被处理物浸渍于上述冷却油来冷却；减压部，将上述冷却室设为规定的减压压力，在上述减压压力中将上述被处理物浸渍于上述冷却油。

在上述一方案的热处理装置中，上述减压部可以根据上述被处理物的材料组成来设定上述减压压力。

在上述一方案的热处理装置中，可以还具备密闭门，划分上述加热室与上述冷却室，在将上述加热室以及上述冷却室设定为上述减压压力的状态中打开上述密闭门，由此使上述被处理物从上述加热室移动至上述冷却室并浸渍于上述冷却油。

在上述一方案的热处理装置中，上述减压部可以设定上述减压压力，使得冷却前后的上述被处理物的温度差变大。

在上述一方案的热处理装置中，上述减压部可以将上述减压压力设定为30kPa以下。

在上述一方案的热处理装置中，可以还具备液流形成部，在上述冷却油中形成液流。

在上述一方案的热处理装置中，上述液流形成部可以具备喷射喷嘴，配置在上述油槽的底部，朝向上方喷射气体。

发明效果

根据本公开内容，由于在减压下将被处理物浸渍于冷却油，即，在将冷却油的沸点降至低于常压的状态下将被处理物浸渍于冷却油，因此能够增大冷却前后的被处理物的温度差。作为其结果，能够使被处理物的冷却速度变得比常压的情况更快，由此能够使被处理物的组织结构细微化而提高被处理物的硬度。

附图说明

图1是示出本公开内容的一实施方式的热处理装置的整体的侧剖视图。

图2示出本公开内容的一实施方式中的油面圧力与冷却油的冷却曲线的相关性。

图3示出本公开内容的一实施方式中的油面圧力与被处理物的冷却曲线的相关性。

图4A是示出本公开内容的一实施方式中配置在油槽的中央侧(远离油槽的各侧壁的位置)的被处理物在各油面圧力下的硬度的图表。

图4B是示出本公开内容的一实施方式中配置在油槽的外侧(油槽的各侧壁附近的位置)的被处理物在各油面圧力下的硬度的图表。

具体实施方式

以下参照附图对本公开内容的一实施方式的热处理装置1进行说明。

本实施方式的热处理装置1是对被处理物W实施淬火处理的装置，具备加热部2、油冷部3(冷却部)、输送装置4、真空泵5以及两个开闭阀6A、6B(控制阀)。热处理装置1通过使在加热部2中加热后的被处理物W在油冷部3冷却，使被处理物W发生马氏体相变。

被处理物W是由钢材等金属所形成的各种部件(金属部件)。被处理物W以被容纳在规定形状的输送托盘T的状态放入热处理装置1内进行淬火处理。

加热部2具备加热腔20、离合式密闭门21、隔热部件22、发热体23以及载置台24等。加热腔20是形状设定为大致圆筒形且以中心轴线成为水平方向的方式而横置的容器。在加热腔20的一端设置有离合式密闭门21。通过关闭离合式密闭门21使加热腔20的内部空间成为密闭状态，通过打开离合式密闭门21来打开加热腔20的内部空间。

离合式密闭门21是存在于加热部2与油冷部3的边界的中间开闭门，对加热部2的内部空间与油冷部3的内部空间(油冷室R)进行隔离或连通。离合式密闭门21通过未图示的控制装置控制开闭动作。

隔热部件22是容纳在加热部2的内部的大致长方体状的中空部件。即，通过将规定尺寸的平板状隔热材料组装成长方体状，使隔热部件22形成为中空状且长方体状。另外，在隔热部件22中，与离合式密闭门21相对的平板状隔热材料由离合式密闭门21所支承，并根据离合式密闭门21的开闭而打开/封闭隔热部件22的内部空间。

发热体23是设置在隔热部件22内的棒状部件。多个发热体23隔开规定间隔地设置于隔热部件22的上部以及下部。发热体23为陶瓷加热器或者石墨制的石墨加热器等电加热器，通过从未图示的电源供给电力而发热。另外，向发热体23的供电由上述控制装置所控制。

在隔热部件22内的下部，载置台24被设置在下部的发热体23的上方。载置台24由氧化铝等陶瓷材料(隔热材料)形成，是载置有被处理物W的支承台。另外，具备有发热体23以及载置台24的隔热部件22的内部空间是用于加热被处理物W的加热室K。

油冷部3具备冷却腔30、搬出搬入门31、油槽32、升降装置33、多个喷射喷嘴34以及惰性气体供给装置35等。冷却腔30是与上述加热腔20相邻设置的容器，冷却腔30的内部空间为油冷室R(冷却室)。油冷室R通过上述离合式密闭门21而与加热腔20的内部空间隔离或者连通。

搬出搬入门31是用于将被处理物W搬入油冷室R以及从油冷室R搬出的开闭门。即，如图所示，搬出搬入门31设置在冷却腔30中与离合式密闭门21对置的位置，通过与输送装置4的协作将被处理物W搬入油冷室R或者从油冷室R搬出。搬出搬入门31由上述控制装置所控制。

油槽32是设置在油冷室R的下部的容器，贮存规定量的冷却油Y。油槽32的上部被开放，以使升降装置33自由升降。在油槽32中，通过升降装置33的下降使被处理物W浸渍于冷却油Y来冷却，并通过升降装置33的上升使冷却完成的被处理物W从冷却油Y中被提起而停止冷却。

升降装置33使载置有被处理物W的升降台36在油冷室R中上下升降。升降装置33通过使升降台36下降，使被处理物W相对于油槽32内的冷却油Y为浸渍状态，通过使升降台36上升，使被处理物W相对于冷却油Y为非浸渍状态。升降装置33由上述控制装置所控制。

在油槽32的底部附近，多个喷射喷嘴34在水平方向上隔开规定距离而离散地配置。各喷射喷嘴34将由惰性气体供给装置35所供给的惰性气体(压缩气体)从油槽32的底部附近朝向上方喷射。即，使惰性气体从下方喷向浸渍于冷却油Y中的被处理物W，并通过惰性气体的喷射在冷却油Y中产生上下方向的对流。

惰性气体供给装置35将惰性气体(压缩气体)供给至喷射喷嘴34。惰性气体供给装置35例如将一种惰性气体即氮气供给至喷射喷嘴34。惰性气体是即使接触在加热室K中被加热至高温的被处理物W也不会与构成被处理物W的材料发生化学反应的气体。另外，惰性气体供给装置35由上述控制装置所控制。

在此，多个喷射喷嘴34以及惰性气体供给装置35在冷却油Y中形成液流，构成了本公开内容的液流形成部。即，液流形成部具备多个喷射喷嘴34，被配置在油槽32的底部附近，朝向上方喷射惰性气体(气体)。

输送装置4在油冷室R与加热室K之间输送被处理物W。即，输送装置4被设置在油冷室R中，将经由搬出搬入门31而被搬入油冷室R的被处理物W经由升降装置33的载置台移动至加热室K，并将加热室K的被处理物W移动至升降装置33的载置台上。输送装置4由上述控制装置所控制。

真空泵5是将油冷室R以及加热室K减压为第一减压压力或者第二减压压力的减压部。真空泵5经由开闭阀6A与加热室K连接，还经由开闭阀6B与油冷室R连接。第一减压压力是适合于加热室K中的被处理物W的加热的真空压力，此外第二减压压力是适合于油冷室R中的被处理物W的冷却的真空压力。

特别地，第二减压压力用于将油槽32中的冷却油Y的沸点降至低于常压，相当于本公开内容中的减压压力。第二减压压力为例如10kPa。

在两个开闭阀6A、6B中，一个开闭阀6A被设置在连接真空泵5与加热腔20的管路中，另一个开闭阀6B被设置在连接真空泵5与冷却腔30的管路中。一个开闭阀6A是连接或阻断真空泵5与加热室K的控制阀，另一个开闭阀6B是连接或阻断真空泵5与油冷室R的控制阀。开闭阀6A、6B由上述控制装置所控制。

接下来，对本实施方式的热处理装置1的动作以及作用效果进行详细的说明。

首先，将容纳在输送托盘T的被处理物W经由搬出搬入门31放入到油冷室R内，并载置于处于上升状态的升降台36上。若将被处理物W载置于升降台36上，则搬出搬入门31封闭，油冷室R成为密闭状态。

通过在该密闭状态中运转真空泵5以及离合式密闭门21，将油冷室R以及加热室K设定为连通状态，并设定为第一减压压力。通过运转输送装置4，使升降台36上的被处理物W从升降台36上被输送到加热室K的载置台24上。

接下来，离合式密闭门21成为封闭状态，加热室K成为密闭状态。通过在该密闭状态中将电力供给至发热体23，使被处理物W根据规定的加热曲线被加热至1000℃左右的高温。若被处理物W的加热处理结束，则通过运转真空泵5，将油冷室R以及加热室K设定为第二减压压力。其结果，油冷室R中的冷却油Y的沸点变得低于常压。

在这样的状态中，离合式密闭门21成为打开状态，此外，通过运转输送装置4，将被处理物W输送到油冷室R的升降台36上。即，在本实施方式中，在使油冷室R以及加热室K均被设定为第二减压压力的状态下，打开离合式密闭门21，将被处理物W从加热室K移动至油冷室R。

接下来，在油冷室R中，通过运转惰性气体供给装置35，使惰性气体从多个喷射喷嘴34喷出至油槽32的冷却油Y内，在该喷出状态中，通过下降升降台36，使被处理物W浸渍于油槽32内的冷却油Y中。通过将被处理物W以规定时间浸渍于冷却油Y中，使其被冷却至例如表面温度降低到200℃左右为止。

在此，由于油冷室R被设定为减压压力(第二减压压力)，例如10kPa，因此这样的冷却处理中的冷却油Y处于沸点低于常温的状态，即比常温更容易汽化的状态。

图2示出将冷却油Y的油面圧力即油冷室R的减压压力设定为101kPa、40kPa、13kPa、6.7kPa的情况下冷却油Y的冷却曲线。如图2所示，冷却油Y具有如下特性：即，油面圧力(减压压力)越低，初期(0秒～10秒)的冷却速度就越慢，且中期(10秒以后)以后的温度降低就越大。

图3示出将冷却油Y的油面圧力设定为70kPa、10kPa的情况下被处理物W的冷却曲线。另外，在获取图2以及图3的冷却曲线时使用的被处理物W为碳钢(S45C)。碳钢(S45C)为不含钼，且铬的含量比其他碳钢SCM440等少，因此通常淬火性较低的碳钢。

若将冷却油Y的油面压力设定为较低的状态来进行被处理物W的冷却处理，则如图3的虚线所示，冷却开始20秒左右的冷却曲线平缓，且冷却曲线的后半段陡峭。这是由于冷却油Y的油面压力为减压状态，冷却油Y的沸点降低，所以冷却油Y与被处理物W的温度差变大。

图4A是示出配置在油槽32的中央侧(远离油槽32的各侧壁的位置)的被处理物W在各油面圧力下的硬度的图表,图4B是示出配置在油槽32的外侧(油槽32的各侧壁附近的位置)的被处理物W在各油面圧力下的硬度的图表。

如图A4、图4B所示，尽管由于油槽32内的位置不同而存在偏差，仍可知油面圧力越降低，被处理物W的硬度变得越高。

表1示出各油面圧力下的被处理物W的表面硬度。如表1所示，可知油面圧力越低，被处理物W的表面硬度就变得越高。进而，对于配置在油冷室R的外侧的被处理物W，在油面压力为300hPa(30kPa)以下的情况下其表面硬度显著变高。因此，通过将油面圧力设为30kPa以下，能够提高被处理物W的硬度。

【表1】

根据本实施方式，具备将油冷室R设为规定的减压压力的真空泵5(減圧部)，在规定的减压压力下将被处理物W浸渍于冷却油Y，即以使冷却前后的被处理物W的温度差变大的方式设定减压压力，并将被处理物W浸渍于冷却油Y。因此，能够使被处理物W的组织的晶体细微化，其结果能够提高被处理物W的硬度。

此外，根据本实施方式，在通过离合式密闭门21而与加热室K划分开的油冷室R中具备油槽32，通过在将加热室K以及油冷室R设定为规定的减压压力的状态中打开离合式密闭门21，从而将被处理物W从加热室K移动至油冷室R并浸渍于冷却油Y。即，由于在将被处理物W浸渍于冷却油Y时的处理物W的移动时，被处理物W的气氛压力不发生变化，因此能够抑制或者防止例如上述移动时的被处理物W的表面的变质。

进而，根据本实施方式，由于将减压压力设定为10kPa，因此能够更有效地使被处理物W的组织的晶体细微化，其结果如表1所示，能够更有效地提高被处理物W的硬度。

此外，冷却油Y处于惰性气体通过喷射喷嘴34从下部朝向上部喷射的状态，并且处于沿上下方向对流的状态。惰性气体在冷却油Y内成为无数的气泡，一部分附着于被处理物W的表面。在被处理物W的冷却初期，由于被处理物W的热量而在被处理物W的表面形成了气化的冷却油Y的气体膜。从惰性气体供给装置35喷射的气泡附着于该气体膜，气泡带动着气体膜上浮从而破坏气体膜。因此，根据本实施方式，由于惰性气体的气泡会迅速去除形成于被处理物W的表面的气体膜，因此能够加快冷却初期阶段中的被处理物W的冷却。

以上，虽然参照附图对本公开内容的优选的实施方式进行了说明，但是本公开内容并不限定于上述实施方式。在上述实施方式中示出的各构成部件的各种形状、组合等仅为一例，在不脱离本公开内容的主旨的范围内能够进行各种变更。

(1)在上述实施方式中，在对被处理物W(S45C)进行淬火处理的情况下使用真空泵5将油冷室R设定为规定的减压压力，例如10kPa，但本公开内容不限定于此。即，可以容易地想到将油冷室R设为规定的减压压力与淬火性的关系根据被处理物W的材料组成或者/以及冷却油Y的组成而不同，因此应该根据被处理物W的材料组成或者/以及冷却油Y的组成而适当地设定减压压力。由此，可以对材料组成不同的每个被处理物W实施更有效的热处理。

(2)在上述实施方式中，将油面圧力减压至10kPa，但本公开内容不限定于此，也可以将油面圧力减压至30kPa。

(3)在上述实施方式中，通过惰性气体供给装置35形成了油槽32内的冷却油Y的液流，但本公开内容不限定于此。例如，也可以在油槽32内设置搅拌器，通过搅拌器来搅拌冷却油Y。

(4)在上述实施方式中，列举S45C作为淬火性较差的材料的一例，但本公开内容并不限定于上述材料，也可以应用其他淬火性较差的材料。

工业实用性

根据本公开内容，能够提高被处理物的硬度。

附图标记说明

1 热处理装置

K 加热室

R 油冷室(冷却室)

Y 冷却油

2 加热部

20 加热腔

21 离合式密闭门

22 隔热部件

23 发热体

24 载置台

3 油冷部(冷却部)

30 冷却腔

31 搬出搬入门

32 油槽

33 升降装置

34 喷射喷嘴

35 惰性气体供给装置

36 升降台

4 输送装置

5 真空泵(減圧部)

6A、6B 开闭阀。

Claims (7)

1.一种热处理装置，其特征在于，具备：

加热室，加热被处理物；

冷却室，设置有贮存冷却油的油槽，将在所述加热室中加热后的所述被处理物浸渍于所述冷却油来冷却；

减压部，将所述冷却室设为规定的减压压力，

在所述减压压力中将所述被处理物浸渍于所述冷却油。

2.如权利要求1所述的热处理装置，其特征在于，

所述减压部根据所述被处理物的材料组成来设定所述减压压力。

3.如权利要求1或者2所述的热处理装置，其特征在于，

还具备密闭门，划分所述加热室与所述冷却室，

在将所述加热室以及所述冷却室设定为所述减压压力的状态中打开所述密闭门，由此使所述被处理物从所述加热室移动至所述冷却室并浸渍于所述冷却油。

4.如权利要求1～3的任一项所述的热处理装置，其特征在于，

所述减压部以使冷却前后的所述被处理物的温度差变大的方式设定所述减压压力。

5.如权利要求1～4的任一项所述的热处理装置，其特征在于，

所述减压部将所述减压压力设定为30kPa以下。

6.如权利要求1～5的任一项所述的热处理装置，其特征在于，

还具备液流形成部，在所述冷却油中形成液流。

7.如权利要求6所述的热处理装置，其特征在于，

所述液流形成部具备喷射喷嘴，配置在所述油槽的底部，朝向上方喷射气体。

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