CN112229532A - 一种铸锻件淬火冷却温度场测定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种铸锻件淬火冷却温度场测定方法，本发明通过相互配合的空心螺柱、卡箍、螺帽以及耐高温密封胶，将缠有耐火纤维的热电偶固定在待测铸锻件上开设的螺纹孔内，使热电偶端头的密封保护效果能够得以保证，并解决了热电偶与待测铸锻件之间难以固定的问题，避免了淬火冷却过程中热电偶测温孔漏水/油/淬火液导致测温失真的问题，还可以实现热电偶完好回收并重复使用，方法操作简单、经济可靠。

Description

一种铸锻件淬火冷却温度场测定方法
技术领域
本发明涉及一种温度场测定的方法，具体涉及一种铸锻件淬火冷却温度场测定方法。
背景技术
温度场是铸锻件热处理最重要的工艺控制参数之一，尤其是热处理淬火冷却过程温度场的变化决定着材料的最终性能，高效经济地获得精准的材料淬火冷却温度场数据是学术研究和工业生产都非常重视的问题，因此，更优的淬火冷却温度场的测定方法就显得尤为重要。
理论上，温度场计算不太复杂，但要获得精确可靠的温度场计算结果并不容易，而通过物理性测定的方法则可避免这个问题。在淬火冷却温度场常用的物理性测定方法中，在铸锻件上钻孔加装热电偶是最常用的方法，但热电偶的固定、密封和经济性是难以兼顾的问题。目前常用的方法是将热电偶与铸锻件焊接在一起，但测温完成后热电偶因无法完好取出而报废，与此同时焊接部位在淬火冷却过程中也容易开裂而致密封失效。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种铸锻件淬火冷却温度场测定方法，其能够避免热电偶一次性报废和密封失效，并最终通过经济可靠的方法准确测定淬火冷却温度场数据。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种铸锻件淬火冷却温度场测定方法，包括如下步骤：
步骤一：在待测铸锻件上加工多个具有不同深度的螺纹孔，每一个螺纹孔的孔底均为圆弧形；
步骤二：分别加工出与热电偶相匹配的空心螺柱、卡箍和螺帽，并在空心螺柱的顶部内侧开设有与卡箍的底部相匹配的锥形圆弧槽；
步骤三：将热电偶依次穿进螺帽、卡箍和空心螺柱，并在热电偶上缠绕耐火纤维，且热电偶的端头从耐火纤维中露出1-2mm；
步骤四：将热电偶插入到对应的螺纹孔内；
步骤五：在空心螺柱的螺纹上均匀涂抹一层耐高温密封胶，然后将空心螺柱旋入螺纹孔内，使热电偶的端头与螺纹孔的圆弧形孔底相接触；
步骤六：将卡箍的底部放入锥形圆弧槽中，然后在卡箍的外侧缠绕耐火纤维，使卡箍与螺帽间紧密配合，然后将螺帽与空心螺柱旋紧，通过耐火纤维的挤压，使卡箍发生形变将热电偶锁紧固定；
步骤七：在螺帽与热电偶的结合部、空心螺柱与待测铸锻件的结合部均涂抹耐高温密封胶；
步骤八：把待测铸锻件放入热处理炉内加热和保温，将保温结束后的待测铸锻件进行淬火冷却，温度记录仪实时记录并保存温度场数据；
步骤九；待测铸锻件淬火冷却结束，从温度记录仪中导出淬火冷却温度与时间数据，拆掉空心螺柱、卡箍和螺帽，回收热电偶，淬火冷却温度场测定工作完成。
进一步的，所述步骤二在加工空心螺柱、卡箍和螺帽时，采用与待测铸锻件为同一钢种的材料分别加工而成。
进一步的，所述卡箍为空心橄榄球状结构，该空心橄榄球状结构的两端具有可供热电偶穿过的开口，且该空心橄榄球状结构上沿母线方向贯穿设置有缺口，螺帽与空心螺柱旋紧后，在耐火纤维的挤压下，卡箍在缺口处发生形变从而将热电偶锁紧。
进一步的，所述锥形圆弧槽与空心螺柱的内孔相连通且两者间同轴线设置。
进一步的，热电偶在缠绕耐火纤维后，分别与空心螺柱的内壁和螺纹孔的内壁紧密配合。
进一步的，所述步骤八在淬火冷却时，可采用水、油及淬火液中的任意一种进行淬火。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过相互配合的空心螺柱、卡箍、螺帽以及耐高温密封胶，将缠有耐火纤维的热电偶固定在待测铸锻件上开设的螺纹孔内，使热电偶端头的密封保护效果能够得以保证，并解决了热电偶与待测铸锻件之间难以固定的问题，避免了淬火冷却过程中热电偶测温孔漏水/油/淬火液导致测温失真的问题，还可以实现热电偶完好回收并重复使用，方法操作简单、经济可靠。
附图说明
图1是采用本发明的测定方法时，多个热电偶在待测铸锻件上的分布示意图；
图2是图1中A处的局部放大示意图；
图中标记：1、螺帽，2、耐高温密封胶，3、热电偶，4、卡箍，5、耐火纤维，6、空心螺柱，7、待测铸锻件，8、螺纹孔。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种铸锻件淬火冷却温度场测定方法，包括如下步骤：
步骤一：如图1所示，在待测铸锻件7上加工多个具有不同深度的螺纹孔8，该螺纹孔8即为测温孔，每一个螺纹孔8的孔底均为圆弧形；
步骤二：分别加工出与热电偶3相匹配的空心螺柱6、卡箍4和螺帽1，并在空心螺柱6的顶部内侧开设有与卡箍4的底部相匹配的锥形圆弧槽，锥形圆弧槽与空心螺柱6的内孔相连通且两者间同轴线设置。为了达到最佳的使用效果，在加工空心螺柱6、卡箍4和螺帽1时，采用与待测铸锻件7为同一钢种的材料分别加工而成，保证其热膨胀性和铸锻件相当。此外，本发明中的卡箍4优先选用为空心橄榄球状结构，该空心橄榄球状结构的两端具有可供热电偶3穿过的开口，且该空心橄榄球状结构上沿母线方向贯穿设置有缺口，螺帽1与空心螺柱6旋紧后，在耐火纤维5的挤压下，卡箍4在缺口处发生形变从而将热电偶3锁紧。
步骤三：将热电偶3依次穿进螺帽1、卡箍4和空心螺柱6，并在热电偶3上缠绕耐火纤维5，热电偶3在缠绕耐火纤维5后，分别与空心螺柱6的内壁和螺纹孔8的内壁紧密配合，热电偶3的端头从耐火纤维5中露出1-2mm，此处，热电偶3的长度、热电偶3与温度记录仪连接线的长度应足够的长，以保证待测铸锻件出炉淬火过程记录仪能够正常记录温度场数据。
步骤四：将热电偶3插入到对应的螺纹孔8内；
步骤五：在空心螺柱6的螺纹上均匀涂抹一层耐高温密封胶2，然后将空心螺柱6旋入螺纹孔8内，使热电偶3的端头与螺纹孔8的圆弧形孔底相接触；
步骤六： 将卡箍4的底部放入锥形圆弧槽中，然后在卡箍4的外侧缠绕耐火纤维5，使卡箍4与螺帽1间紧密配合，然后将螺帽1与空心螺柱6旋紧，通过耐火纤维5的挤压，使卡箍4发生形变将热电偶3锁紧固定；
步骤七：在螺帽1与热电偶3的结合部、空心螺柱6与待测铸锻件7的结合部均涂抹耐高温密封胶2，装配完成后的效果示意图如图2所示；
步骤八：把待测铸锻件7放入热处理炉内加热和保温，将保温结束后的待测铸锻件7进行淬火冷却，在淬火冷却时，可采用水、油及淬火液中的任意一种进行淬火，温度记录仪实时记录并保存温度场数据；
步骤九；待测铸锻件7淬火冷却结束，从温度记录仪中导出淬火冷却温度与时间数据，拆掉空心螺柱6、卡箍4和螺帽1，回收热电偶3，淬火冷却温度场测定工作完成。
本发明的具体实施方式如下：
待测铸锻件7的材质为14Cr1Mo，尺寸规格为200×200×400mm，在200×400mm平面长度方向中心线上分别加工M16×30mm、M16×60mm和M16×125mm深的螺纹孔8，该螺纹孔即为测温孔，其螺纹长度优选为20mm，孔底为圆弧形。
分别用14Cr1Mo材料加工空心螺柱（M16）、卡箍和螺帽（M16），然后将热电偶依次穿进螺帽1、卡箍4和空心螺柱6，并在热电偶3上缠耐火纤维5，耐火纤维5的厚度以能与空心螺柱6内壁和螺纹孔8内壁紧实配合为宜，热电偶3端头从耐火纤维5中露出1-2mm。
将热电偶3插入测温孔8，在空心螺柱6的螺纹上均匀涂抹一层耐高温密封胶2，然后将空心螺柱6旋入螺纹孔8底部，使热电偶3的端头和圆弧形孔底相接触。
把卡箍4放入空心螺柱6的锥形圆弧槽中，将螺帽1与空心螺柱6旋紧，卡箍4随之将热电偶3固定紧实。
在螺帽1与热电偶3的结合部、空心螺柱6与待测铸锻件7的结合部均涂抹耐高温密封胶2，待耐高温密封胶2凝固后把铸锻件放入3×9m台车式燃气热处理炉内加热，保温温度为910℃，保温时间为5h，将保温结束的铸锻件放入水槽进行淬火冷却，温度记录仪实时记录并保存温度场数据。
铸锻件淬火冷却结束，从温度记录仪中导出淬火冷却温度-时间数据，拆掉空心螺柱6、卡箍4、螺帽1和热电偶3；经检查，螺纹孔8即测温孔内密封良好、没有进水痕迹，热电偶3完好无损，可重复利用；经试验测定，三个不同深度温度场数据无异常波动，符合预期规律。
因此，本发明通过相互配合的空心螺柱6、卡箍4、螺帽1以及耐高温密封胶2，将缠有耐火纤维5的热电偶3固定在待测铸锻件7上开设的螺纹孔8内，使热电偶3端头的密封保护效果得以保证，并解决了热电偶3与待测铸锻件7之间难以固定的问题，避免了淬火冷却过程中热电偶3测温孔漏水/油/淬火液导致测温失真的问题，还可以实现热电偶完好回收并重复使用，方法操作简单、经济可靠。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种铸锻件淬火冷却温度场测定方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：在待测铸锻件上加工多个具有不同深度的螺纹孔，每一个螺纹孔的孔底均为圆弧形；
步骤二：分别加工出与热电偶相匹配的空心螺柱、卡箍和螺帽，并在空心螺柱的顶部内侧开设有与卡箍的底部相匹配的锥形圆弧槽；
步骤三：将热电偶依次穿进螺帽、卡箍和空心螺柱，并在热电偶上缠绕耐火纤维，且热电偶的端头从耐火纤维中露出1-2mm；
步骤四：将热电偶插入到对应的螺纹孔内；
步骤五：在空心螺柱的螺纹上均匀涂抹一层耐高温密封胶，然后将空心螺柱旋入螺纹孔内，使热电偶的端头与螺纹孔的圆弧形孔底相接触；
步骤六：将卡箍的底部放入锥形圆弧槽中，然后在卡箍的外侧缠绕耐火纤维，使卡箍与螺帽间紧密配合，然后将螺帽与空心螺柱旋紧，通过耐火纤维的挤压，使卡箍发生形变将热电偶锁紧固定；
步骤七：在螺帽与热电偶的结合部、空心螺柱与待测铸锻件的结合部均涂抹耐高温密封胶；
步骤八：把待测铸锻件放入热处理炉内加热和保温，将保温结束后的待测铸锻件进行淬火冷却，温度记录仪实时记录并保存温度场数据；
步骤九；待测铸锻件淬火冷却结束，从温度记录仪中导出淬火冷却温度与时间数据，拆掉空心螺柱、卡箍和螺帽，回收热电偶，淬火冷却温度场测定工作完成。
2.根据权利要求1所述的一种铸锻件淬火冷却温度场测定方法，其特征在于，所述步骤二在加工空心螺柱、卡箍和螺帽时，采用与待测铸锻件为同一钢种的材料分别加工而成。
3.根据权利要求2所述的一种铸锻件淬火冷却温度场测定方法，其特征在于，所述卡箍为空心橄榄球状结构，该空心橄榄球状结构的两端具有可供热电偶穿过的开口，且该空心橄榄球状结构上沿母线方向贯穿设置有缺口，螺帽与空心螺柱旋紧后，在耐火纤维的挤压下，卡箍在缺口处发生形变从而将热电偶锁紧。
4.根据权利要求1所述的一种铸锻件淬火冷却温度场测定方法，其特征在于，所述锥形圆弧槽与空心螺柱的内孔相连通且两者间同轴线设置。
5.根据权利要求1所述的一种铸锻件淬火冷却温度场测定方法，其特征在于，热电偶在缠绕耐火纤维后，分别与空心螺柱的内壁和螺纹孔的内壁紧密配合。
6.根据权利要求1所述的一种铸锻件淬火冷却温度场测定方法，其特征在于，所述步骤八在淬火冷却时，可采用水、油及淬火液中的任意一种进行淬火。
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