CN111187891A - 一种零件的热处理方法 - Google Patents

Abstract

一种零件的热处理方法，包括以下步骤，将炉体与炉盖相分离，将零件放入炉腔中；将炉盖密封盖置于炉体上，加热炉腔至设定的温度，使零件在炉腔中在设定的温度下加热设定的处理时间；当零件冷却至室温时，打开炉盖，取出零件，在步骤二中，当将炉盖密封盖置于炉体上后，先将炉腔抽真空，并向抽成真空的炉腔中充满保护性的氮气，再加热炉腔，且在加热炉腔的同时，位于炉腔中的风扇将位于风扇下方的导流套内空气吸入上部炉腔而使中下部炉腔中的空气流入导流套内腔中形成上下流动的空气循环。本发明的优点在于：在炉腔内形成整个炉腔的上下对流循环，有效提高炉腔内温度的均一性，加热时上部炉腔和下部炉腔的温差在±2℃以内。

Description

一种零件的热处理方法

技术领域

本发明涉及一种零件热处理技术领域，尤其指一种零件的热处理方法。

背景技术

现有一种申请号为CN201220464545.4名称为《井式炉》的中国实用新型专利公开了一种井式炉，其包括炉体和炉体顶部的炉盖，所述的炉盖上设有风扇，所述的炉体上用于炉盖启闭的升降装置；该实用新型由于在炉盖上设有风扇，则在加热时，在风扇的作用下，风扇可将炉体内上部的热空气向炉体内的下部吹，使得热空气在炉体内上下流动，进而使得炉体内整体的温度较均匀，热电偶测得的数值更准确，各位置上的坯料处于相同的温度下，坯料的处理效果更加接近理想值，最终使得产品的成品率较高，制备成降低；而由于炉体上用于炉盖启闭的升降装置，则通过自带的升降装置来控制炉盖的启闭，不再通过行车来进行，节省了行车来回运动时间，进而缩短整个生产周期，使得生产效率增加，且升降装置固定在炉体上，使得炉盖开启后不易晃动，故也就不易刮碰到工人，使得使用安全性较高。然而，该井式炉在用于回火或时效处理汽车零部件时，在风扇的高速转动下，只有上区炉内气份在旋转，中下区炉内气份并未旋转，形成了死角，这样炉内温度均匀性很难控制在±20℃内，而井式炉在回火或时效处理汽车零部件时，炉温均匀性必须在±5℃内，因此使用该井式炉难以回火或时效处理汽车零部件，因此该汽车零部件的处理方法还需进一步改进。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种操作简单，热处理腔体内能产生上下空气对流，温度均匀性好的零件的热处理方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：本零件的热处理方法，包括以下步骤，

一、将热处理装置的炉体与炉盖相分离，将待热处理的零件放入炉体的炉腔中；

二、将炉盖密封盖置于炉体上，加热炉腔至设定的温度，使所述零件在炉腔中在设定的温度下加热设定的处理时间；

三、当零件冷却至室温时，打开炉盖，取出零件，完成零件热处理，

其特征在于：在步骤二中，当将炉盖密封盖置于炉体上后，先将炉腔抽真空，并向抽成真空的炉腔中充满保护性的氮气，再加热炉腔，且在加热炉腔的同时，位于炉腔中的风扇将位于风扇下方的导流套内空气吸入上部炉腔而使中下部炉腔中的空气流入导流套内腔中形成上下流动的空气循环。

作为改进，在步骤二中，炉体的上电偶，中电偶和下电偶分别检测上部炉腔、中部炉腔和下部炉腔的温度，并将测量数据通过线路反馈至控制器的程控电路中，所述程控电路控制风扇转速使上部炉腔、中部炉腔和下部炉腔的温差在±2℃以内。

进一步改进，在步骤二之前，先由条码枪扫描零件对应产品卡上的二维码，并将二维码上的工艺参数数据输入至程控电路中，所述控制器根据输入的工艺参数控制炉体加热至工艺参数对应的温度并加热工艺参数对应的处理时间。

进一步改进，在步骤二中，当盖上炉盖后，加热炉腔至设定的温度的操作在当日23:00至次日07:00之间进行。

作为改进，所述热处理装置包括炉体，位于炉体顶部的炉盖，设置在炉盖上的风扇以及用于炉盖启闭的升降机构，在所述炉体的炉腔中设置有导流套，所述导流套的顶部底部均开口，所述导流套的内腔经顶部开口与上部炉腔相连通，所述导流套的内腔经底部开口与下部炉腔相连通，所述导流套的底面与炉腔的底面之间留有能通过空气的空隙，所述风扇通过线路与控制器的程控电路相连接，在所述炉盖上设置有抽真空开口，在所述抽真空开口上设置有能打开和关闭抽真空开口的阀门，当所述炉腔处理汽车零件时，抽成真空的炉腔中由抽真空开口充入氮气，炉体的热电偶包括上电偶，中电偶和下电偶，所述上电偶的温度探头位于炉腔内壁与导流套外壁之间的上部腔体中，所述中电偶的温度探头位于炉腔内壁与导流套外壁之间的中部腔体中，所述下电偶的温度探头位于炉腔内壁与导流套外壁之间的下部腔体中，所述上电偶，中电偶和下电偶经线路与控制器的程控电路相连接，所述控制器的程控电路与能扫描零件产品卡中记载有工艺参数的二维码的条码枪相连接，所述程控电路中设置有定时模块和定时时刻输入模块，当定时模块中的时间与定时时刻输入模块中输入的时间相匹配时，所述炉体开始加热。

进一步改进，所述顶部开口的宽度大于底部开口的宽度，在底部开口四周的导流套底面与炉腔底面之间为空气横向流动的空气通道。

进一步改进，当所述炉盖密封盖置在炉体开口上时，所述风扇位于导流套的顶部开口上方，所述风扇的底面与顶部开口的距离为2～10cm。

进一步改进，所述上电偶，中电偶和下电偶分别穿置固定在炉体的炉壁上，位于炉壁外侧的上电偶，中电偶和下电偶端部分别经线路与控制器的程控电路相连接，所述程控电路经线路与缠绕在炉体的炉胆外壁上的电炉丝相连接。

进一步改进，所述升降机构是包括位于炉体一侧的支架杆，水平设置在支架杆顶部的转轴座，能转动地连接在转轴座上的转轴，所述转轴的一端伸出转轴座与能驱动转轴相对转轴座转动的摇柄相连接，或，所述转轴的一端与驱动电机相连接，所述驱动电机通过线路与控制器的程控电路相连接，在所述转轴上间隔设置有链条，所述链条的底端与炉盖对应位置相连接，当转动摇柄或驱动电机输出轴转动时，所述链条卷绕在转轴上，所述炉盖向上升起与炉体开口相分离。

进一步改进，所述炉体包括炉胆和保护层，所述炉胆位于保护层中，在保护层内壁与炉胆外壁之间环绕有电炉丝，所述导流套连接在炉胆内腔中，所述导流套的底部通过间隔设置的连接柱与炉胆内腔的底面相固定。

与现有技术相比，本发明的优点在于：导流套加强炉腔内空气上下对流，使原本容易形成空气循环死角的下部炉腔也能参与到炉腔内的整体空气循环中，从而在炉腔内形成整个炉腔的上下对流循环，有效提高炉腔内温度的均一性，加热时上部炉腔和下部炉腔的温差在±2℃以内，满足汽车零件回火或时效处理的温度要求；仅加入了一个导流套，结构简单，占用空间小，不影响零件的加热处理，能直接改造原有的热处理装置，降低改造成本，使用效果也十分出色；使用氮气代替易燃易爆的保护性气氛，排除安全隐患，而且使用过程中不会产生废气，更加环保；通过程控电路对本方法的热处理装置进行自动化控制，智能化程度高，通过扫描二维码就能使用对应的工艺参数处理零件，避免人工失误，零件处理效率显著提高，而且可以将装置的加热时间自动调整在23:00-07:00的用电谷段，降低生产成本；本方法的热处理装置的热电偶探头安装在炉胆内部，热电偶探测的温度是实际炉胆内产品的真实温度，所以生产出产品硬度波动小，回火时硬度波动范围一般在3HRC内。

附图说明

图1为本发明实施例采用的热处理装置的立体图；

图2为图1的俯视图；

图3是图2中沿A-A线的剖面图；

图4是图1中炉盖打开后的立体图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

如图1至图4所示，本实施例的零件的热处理方法，包括以下步骤，

一、将热处理装置的炉体与炉盖5相分离，将待热处理的零件放入炉体的炉腔11中；

二、将炉盖5密封盖置于炉体上，加热炉腔11至设定的温度，使零件在炉腔11中在设定的温度下加热设定的处理时间；

三、当零件冷却至室温时，打开炉盖5，取出零件，完成零件热处理，

在步骤二中，当将炉盖5密封盖置于炉体上后，先将炉腔11抽真空，并向抽成真空的炉腔11中充满保护性的氮气，再加热炉腔11，且在加热炉腔11的同时，位于炉腔中的风扇6将位于风扇6下方的导流套4内空气吸入上部炉腔而使中下部炉腔中的空气流入导流套内腔中形成上下流动的空气循环。

在步骤二中，炉体的上电偶12，中电偶13和下电偶14分别检测上部炉腔、中部炉腔和下部炉腔的温度，并将测量数据通过线路反馈至控制器的程控电路中，程控电路控制风扇6转速使上部炉腔、中部炉腔和下部炉腔的温差在±2℃以内。

在步骤二之前，先由条码枪扫描零件对应产品卡上的二维码，并将二维码上的工艺参数数据输入至程控电路中，控制器根据输入的工艺参数控制炉体加热至工艺参数对应的温度并加热工艺参数对应的处理时间。

在步骤二中，当盖上炉盖5后，加热炉腔11至设定的温度的操作在当日23:00至次日07:00之间进行。

本方法采用的热处理装置包括炉体，位于炉体顶部的炉盖5，设置在炉盖5上的风扇6以及用于炉盖5启闭的升降机构，在炉体的炉腔11中设置有导流套4，导流套4的顶部底部均开口，导流套4的内腔经顶部开口41与上部炉腔相连通，导流套4的内腔经底部开口42与下部炉腔相连通，导流套4的底面与炉腔11的底面之间留有能通过空气的空隙，风扇6通过线路与控制器的程控电路相连接，在炉盖5上设置有抽真空开口，在抽真空开口上设置有能打开和关闭抽真空开口的阀门，当炉腔11处理汽车零件时，抽成真空的炉腔11中由抽真空开口充入氮气，炉体的热电偶包括上电偶12，中电偶13和下电偶14，上电偶12的温度探头位于炉腔内壁与导流套外壁之间的上部腔体中，中电偶13的温度探头位于炉腔内壁与导流套外壁之间的中部腔体中，下电偶14的温度探头位于炉腔内壁与导流套外壁之间的下部腔体中，上电偶12，中电偶13和下电偶14经线路与控制器的程控电路相连接，控制器的程控电路与能扫描零件产品卡中记载有工艺参数的二维码的条码枪相连接，程控电路中设置有定时模块和定时时刻输入模块，当定时模块中的时间与定时时刻输入模块中输入的时间相匹配时，炉体开始加热。顶部开口41的宽度大于底部开口42的宽度，在底部开口42四周的导流套底面与炉腔底面之间为空气横向流动的空气通道15。当炉盖5密封盖置在炉体开口上时，风扇6位于导流套4的顶部开口41上方，风扇6的底面与顶部开口41的距离为2～10cm。上电偶12，中电偶13和下电偶14分别穿置固定在炉体的炉壁上，位于炉壁外侧的上电偶12，中电偶13和下电偶14端部分别经线路与控制器的程控电路相连接，程控电路经线路与缠绕在炉体的炉胆1外壁上的电炉丝3相连接。

升降机构是包括位于炉体一侧的支架杆7，水平设置在支架杆顶部的转轴座71，能转动地连接在转轴座71上的转轴，转轴的一端伸出转轴座71与能驱动转轴相对转轴座71转动的摇柄72相连接，或，转轴的一端与驱动电机相连接，驱动电机通过线路与控制器的程控电路相连接，在转轴上间隔设置有链条73，链条73的底端与炉盖5对应位置相连接，当转动摇柄72或驱动电机输出轴转动时，链条73卷绕在转轴上，炉盖5向上升起与炉体开口相分离。炉体包括炉胆1和保护层2，炉胆1位于保护层2中，在保护层内壁与炉胆外壁之间环绕有电炉丝3，导流套4连接在炉胆内腔中，导流套4的底部通过间隔设置的连接柱41与炉胆内腔的底面相固定。

工作原理：为了保证热处理装置生产产品不氧化脱碳，传统的热处理装置在热处理加热、保温过程中必须加还原性保护气氛，这些还原性保护气氛属易燃易爆品，运输、使用过程中存在安全隐患，而且在使用过程中会产生废气，不环保。本方法是先抽真空，然后加入氮气保护，这样既安全又环保。

为了保证热处理装置生产的产品性能符合要求，工艺温度和工艺时间等工艺参数非常关键，传统的热处理装置工艺参数由人工一个一个在仪表中手动去设置，每生产一炉就要重新设置一次，人有时候会失误出错，造成产品不合格。本方法的热处理装置配有电脑、工艺参数数据库、工控系统、条码枪等智能设备，当需要生产产品时，只要用条码枪扫描产品卡上的二维码，自动从工艺参数数据库中调取工艺，通过电脑、工控系统在各仪表中自动设定运行，不需人工去设置工艺参数，避免了人工失误的情况。

为了降低生产成本，尽量在用电的谷段时升温，因这时电价最低，但用电谷段在23:00-07:00，传统的热处理装置操作工必须凌晨起床来升温，操作上不方便，影响了操作工的休息。本方法的热处理装置利用工控系统和电脑开发了一个预约升温运行系统，操作工只需将要起动升温的时间输入系统内，到达预定的时间时，热处理装置自动升温运行，不再需要操作工凌晨起床来升温了，大大的方便了操作。

如果热处理装置回火或时效处理汽车零部件时，热处理装置的炉温均匀性必须在±5℃内，传统热处理装置在循环风扇的高速转动下，只有上区炉内气份在旋转，中下区炉内气份在不旋转，形成了死角，这样传统热处理装置炉温均匀性很难控制在±20℃内，本方法的热处理装置炉胆内配有导流套，在循环风扇的高速转动下，将导流套的气体形成自下而上，然后通过导流套与炉胆之间自上而下，然后进行入导流套底部，进处下一个循环，周而复始，使炉内温度均匀，炉温均匀性能达到±2℃内。

要想在热处理装置上生产出硬度波动范围很小的产品，除了上面炉温均匀性外，热处理装置热电偶探头的安装位置很重要，传统热处理装置的热电偶探头安装在电炉丝与炉胆之间，生产产品在炉胆内，热电偶探测的温度不是实际炉胆内产品的真实温度，所以生产出产品硬度波动大，回火时硬度波动范围一般达8HRC；本方法的热处理装置的热电偶探头安装在炉胆内部，热电偶探测的温度是实际炉胆内产品的真实温度，所以生产出产品硬度波动小，回火时硬度波动范围一般在3HRC内。

Claims (10)

1.一种零件的热处理方法，包括以下步骤，

一、将热处理装置的炉体与炉盖(5)相分离，将待热处理的零件放入炉体的炉腔(11)中；

二、将炉盖(5)密封盖置于炉体上，加热炉腔(11)至设定的温度，使所述零件在炉腔(11)中在设定的温度下加热设定的处理时间；

三、当零件冷却至室温时，打开炉盖(5)，取出零件，完成零件热处理，

其特征在于：在步骤二中，当将炉盖(5)密封盖置于炉体上后，先将炉腔(11)抽真空，并向抽成真空的炉腔(11)中充满保护性的氮气，再加热炉腔(11)，且在加热炉腔(11)的同时，位于炉腔中的风扇(6)将位于风扇(6)下方的导流套(4)内空气吸入上部炉腔而使中下部炉腔中的空气流入导流套内腔中形成上下流动的空气循环。

2.根据权利要求1所述的热处理方法，其特征在于：在步骤二中，炉体的上电偶(12)，中电偶(13)和下电偶(14)分别检测上部炉腔、中部炉腔和下部炉腔的温度，并将测量数据通过线路反馈至控制器的程控电路中，所述程控电路控制风扇(6)转速使上部炉腔、中部炉腔和下部炉腔的温差在±2℃以内。

3.根据权利要求2所述的热处理方法，其特征在于：在步骤二之前，先由条码枪扫描零件对应产品卡上的二维码，并将二维码上的工艺参数数据输入至程控电路中，所述控制器根据输入的工艺参数控制炉体加热至工艺参数对应的温度并加热工艺参数对应的处理时间。

4.根据权利要求2所述的热处理方法，其特征在于：在步骤二中，当盖上炉盖(5)后，加热炉腔(11)至设定的温度的操作在当日23:00至次日07:00之间进行。

5.根据权利要求1至4中任一所述的热处理方法，其特征在于：所述热处理装置包括炉体，位于炉体顶部的炉盖(5)，设置在炉盖(5)上的风扇(6)以及用于炉盖(5)启闭的升降机构，在所述炉体的炉腔(11)中设置有导流套(4)，所述导流套(4)的顶部底部均开口，所述导流套(4)的内腔经顶部开口(41)与上部炉腔相连通，所述导流套(4)的内腔经底部开口(42)与下部炉腔相连通，所述导流套(4)的底面与炉腔(11)的底面之间留有能通过空气的空隙，所述风扇(6)通过线路与控制器的程控电路相连接，在所述炉盖(5)上设置有抽真空开口，在所述抽真空开口上设置有能打开和关闭抽真空开口的阀门，当所述炉腔(11)处理汽车零件时，抽成真空的炉腔(11)中由抽真空开口充入氮气，炉体的热电偶包括上电偶(12)，中电偶(13)和下电偶(14)，所述上电偶(12)的温度探头位于炉腔内壁与导流套外壁之间的上部腔体中，所述中电偶(13)的温度探头位于炉腔内壁与导流套外壁之间的中部腔体中，所述下电偶(14)的温度探头位于炉腔内壁与导流套外壁之间的下部腔体中，所述上电偶(12)，中电偶(13)和下电偶(14)经线路与控制器的程控电路相连接，所述控制器的程控电路与能扫描零件产品卡中记载有工艺参数的二维码的条码枪相连接，所述程控电路中设置有定时模块和定时时刻输入模块，当定时模块中的时间与定时时刻输入模块中输入的时间相匹配时，所述炉体开始加热。

6.根据权利要求5所述的热处理方法，其特征在于：所述顶部开口(41)的宽度大于底部开口(42)的宽度，在底部开口(42)四周的导流套底面与炉腔底面之间为空气横向流动的空气通道(15)。

7.根据权利要求6所述的热处理方法，其特征在于：当所述炉盖(5)密封盖置在炉体开口上时，所述风扇(6)位于导流套(4)的顶部开口(41)上方，所述风扇(6)的底面与顶部开口(41)的距离为2～10cm。

8.根据权利要求5所述的热处理方法，其特征在于：所述上电偶(12)，中电偶(13)和下电偶(14)分别穿置固定在炉体的炉壁上，位于炉壁外侧的上电偶(12)，中电偶(13)和下电偶(14)端部分别经线路与控制器的程控电路相连接，所述程控电路经线路与缠绕在炉体的炉胆(1)外壁上的电炉丝(3)相连接。

9.根据权利要求5所述的热处理方法，其特征在于：所述升降机构是包括位于炉体一侧的支架杆(7)，水平设置在支架杆顶部的转轴座(71)，能转动地连接在转轴座(71)上的转轴，所述转轴的一端伸出转轴座(71)与能驱动转轴相对转轴座(71)转动的摇柄(72)相连接，或，所述转轴的一端与驱动电机相连接，所述驱动电机通过线路与控制器的程控电路相连接，在所述转轴上间隔设置有链条(73)，所述链条(73)的底端与炉盖(5)对应位置相连接，当转动摇柄(72)或驱动电机输出轴转动时，所述链条(73)卷绕在转轴上，所述炉盖(5)向上升起与炉体开口相分离。

10.根据权利要求5所述的热处理方法，其特征在于：所述炉体包括炉胆(1)和保护层(2)，所述炉胆(1)位于保护层(2)中，在保护层内壁与炉胆外壁之间环绕有电炉丝(3)，所述导流套(4)连接在炉胆内腔中，所述导流套(4)的底部通过间隔设置的连接柱(41)与炉胆内腔的底面相固定。

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