CN113584272A - 一种热处理淬火装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种热处理淬火装置，包括连成一体的加热区、传递区和冷却区，所述加热区末端与传递区连接，冷却区前端与传递区相连，所述加热区和冷却区的腔体封闭，所述加热区和冷却区均设有氮气的进气口和排气口，所述加热区和冷却区两端均设有可供开启用于打开出入口的格挡块，所述加热区腔体高于冷却区腔体，所述传递区设有斜坡输送装置。本发明用氮气排除加热区、冷却区的空气，并将加热区、传递区、冷却区一体设置较少或避免将热处理后的高温金属零件在输送过程中接触空气或氧气，同时解决了加热区和冷却区一体设置导致加热区高温气体进入冷却区影响淬火效果的问题，实现金属零件淬火全程不接触氧气，减少金属表面氧化的后续处理，本发明还包括一种热处理淬火方法。

Description

一种热处理淬火装置和方法

技术领域

本发明涉及一种热处理淬火装置，本发明还涉及一种热处理淬火方法。

背景技术

金属零件通常在软态下进行塑性成形，而后热处理对材料的微观组织进行优化，进而获得良好的硬度、强度及韧性等机械性能。在此热处理过程中，通常都是将金属工件加热到一定的温度并保温一定时间后，以极快的冷却速度使工件快速冷却，进而在室温下获得与高温时相同的单相组织，为后续的回火创造条件。

目前行业上常用的淬火冷却方式为油淬或水淬，这些淬火工艺几乎必然与空气中的氧气有接触，工件表面不可避免地被氧化，与此同时，对于化学性质活泼的金属零件，比如铝合金，淬火时铝合金会与淬火介质发生化学反应，也会在工件表面形成一层氧化物质。在其他淬火方式中，比如采用氮气，金属零件从加热区转移至冷却区淬火，在转移过程中金属零件脱离氮气环境，金属零件温度较高与氧气接触也会在表面形成氧化层。这会造成工件外观不良，需要增加额外工序进行表面处理。

发明内容

本发明的目的是提供一种热处理淬火过程不与氧气环境接触的热处理淬火装置和热处理淬火方法。

为了解决以上问题，本发明的一种热处理淬火装置，包括连成一体的加热区、传递区和冷却区，所述加热区末端与传递区连接，冷却区前端与传递区相连，所述加热区和冷却区的腔体封闭，所述加热区和冷却区均设有氮气的进气口和排气口，所述加热区和冷却区两端均设有可供开启用于打开出入口的格挡块，所述加热区腔体高于冷却区腔体，所述传递区设有斜坡输送装置。

进一步的，所述加热区末端设有氮气排气口。

进一步的，所述加热区末端设有隔离室，所述隔离室两端均设有格挡块，隔离室与加热区和传递区封闭，所述隔离室内设有氮气进气口和排气口。

进一步的，所述流水线的输送带上设有底座，底座上固定箱体，箱体的后端设有供盖板插入的插环，所述盖板的上端和下端设有凸块，所述凸块的尺寸使得凸块无法穿过插环，所述隔离室中设有与凸块配合的第一撞针，所述第一撞针连接有驱动机构，所述驱动机构可推动第一撞针作垂向和水平运动并推动盖板旋转并相对箱体移动至盖板覆盖在箱体上方，所述冷却区设有将盖板复位的第二撞针。

进一步的，所述冷却区腔体内设有供冷水流通的多通道金属水管。

进一步的，所述多通道金属水管并排平行设置，所述多通道金属水管方向与冷却区腔体中心线平行。

进一步的，所述冷却区两侧壁各设有若干风扇。

本发明还包括一种使用上述热处理淬火装置进行热处理淬火的方法，包括以下步骤：

(1)打开加热区末端和冷却区前端的格挡块，向加热区、传递区和冷却区通入氮气，用氮气替换加热区和冷却区腔体中的气体，替换完毕后将格挡块复位；

(2)打开加热区和冷却区氮气进气口和排气口，并将金属零件通过输送带送入加热区进行热处理；

(3)金属零件经热处理后打开加热区末端格挡块，将金属零件通过输送带送入隔离室；

(4)关闭加热区末端的格挡块，打开隔离室氮气进气口和排气口，用低温氮气替换高温氮气后，打开隔离室与传递区格挡块，通过斜坡输送装置将金属零件输送往冷却区；

打开冷却区与传递区格挡块，金属零件进入冷却区，打开多通道金属水管和风扇进行冷却淬火，淬火完毕后通过输送带将金属零件送往下道工序。

本发明的有益技术效果是：

(1)一体化设置的加热区、冷却区可以避免输送过程中高温金属零件与外界空气接触，通入的氮气替代加热区和冷却区的空气，金属零件从热处理至冷萃均不予空气接触。

(2)加热区和冷却区封闭且设有格挡块，一则可以防止氮气外泄，二可以防止加热区的高温气体进入冷却区，冷却区和加热区的高差也是为了减少加热区的高温气体进入冷却区，影响淬火的效果，本发明金属零件热处理后加热区末端格挡块打开，金属零件连同部分高温气体先进入隔离区，隔离区通入的氮气可以防止隔离区和加热区存在压差导致大量高温气体进入隔离区，金属零件进入隔离区后，关闭格挡块，通过隔离区氮气进口和排气口，用低温氮气替换高温气体，从而减少高温气体从加热区进入冷却区。

附图说明

图1为本发明的示意图；

图2为第一撞针、第二撞针布置位置的示意图；

图3为第一撞针作用于盖体示意图；

图4为冷却区腔体金属水管布置示意图；

图5为冷却区腔体示意图。

附图标记说明：1、加热区；2、传递区；3、冷却区；4、格挡块；5、输送带；6、进气口；7、排气口；8、腔体；9、隔离室；10、底座；11、箱体；111、插环；12、盖体；121、凸块；13、第一撞针；14、第二撞针；15、金属水管；16、风扇。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为实现预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

参照图1所示，本发明的一个实施例，该装置为淬火炉，淬火炉包括连成一体的加热区1、传递区2和冷却区3，加热区1和冷却区3的腔体8封闭，加热区1和冷却区3两端均设有格挡块4，格挡块4由电机驱动可形成供金属零件进出的进口和出口，通过开启格挡块4形成的进口和出口使金属零件通过输送带5输送进、出加热区1和冷却区3，加热区1末端与传递区2连接，冷却区3前端与传递区2相连，加热区1的腔体高于冷却区3的腔体，传递区2设有将加热区1金属零件输送至冷却区3的斜坡输送装置，斜坡输送装置为倾斜设置的输送带5，加热区1和冷却区3均设有氮气的进气口6和排气口7。在本实施例中，各设置2个氮气进气口6于加热区1前端和冷却区3的前端，各设置2个氮气排气口7于加热区1的末端和冷却区3的末端，通过向腔体8内通入氮气，将空气排出，使得金属零件在热处理和淬火过程中不与空气接触，其中，加热区1的腔体封闭，通过格挡块4的开启和关闭输送金属零件，再通过进气口6和排气口7通入和排出氮气，解决了减少了加热区1高温气体进入传递区2再进入冷却区3的数量；淬火炉加热区1与冷却区3形成一个高度差，由于高温气体体积膨胀密度变小，热气体向上流动，通过设在加热区1末端的氮气排放口将高温氮气排出，配合在加热区1出口增加格挡块4或隔离阀，尽可能少得将加热区1的温度传递到冷却区3。

参照图1所示，在上述实施例中，所述加热区1末端设有隔离室9，隔离室9封闭，通过隔离室9两端设置的格挡块4来打开进出隔离室9的出入口，隔离室9内设有氮气进气口6和排气口7，当加热区1的金属零件热处理完毕后，开启隔离室9与加热区1的格挡块4，金属零件通过输送带5送入隔离室9，被带入到隔离室9中的高温气体通过设置氮气排气口7排出，低温氮气从进气口6进入隔离室9并保持隔离室9内的气压，防止隔离室9气压过低，当隔离室9开启时，大量高温气体进入隔离室9。经隔离室9排出高温气体后，开启隔离室9出口，通过斜坡输送装置将金属零件送往冷却区3，可以进一步减少将高温气体带入冷却区的数量。

参照图2、图3所示，输送带5上设有底座10，底座10上固定箱体11，箱体11的后端设有供盖板12插入的活动插环111，所述盖板12的上端和下端设有凸块121，所述凸块121的尺寸使得凸块121无法穿过插环111，所述隔离室9中设有与凸块121配合的第一撞针13，第一撞针13连接有电机驱动的驱动机构，驱动机构可以驱动第一撞针13垂向和水平运动，所述驱动机构推动第一撞针13下降并抵触凸块121推动盖板12旋转并相对箱体11移动至盖板12覆盖在箱体11上方，冷却区3设有将盖板12复位的第二撞针14，第二撞针14具有垂向运动机构，垂向运动机构带动第二撞针14垂向移动。其工作过程大致如下：输送带5带着底座10进入隔离室9，第一撞针13下降并横向移动抵触凸块121并推动盖板12旋转并相对箱体11移动至盖板12完全覆盖箱体11后第一撞针13复位，此时金属零件被封闭在充满氮气的箱体11内，使得箱体11内的金属零件经过传递区2时，即使传递区2气体成分较为混杂，箱体11内外的气体短时间也不会发生明显的交流，保证高温金属零件的表面不被氧化，输送带5将高温金属零件送入冷却区3后，冷却区3设置的第二撞针14下降，盖板凸块121在输送带5作用下撞击第二撞针，第二撞针推动盖板12复位，盖板12复位后，第二撞针14向上移动，输送带5继续带着金属零件向冷却区3内部运行。在本实施例中，参照图2所示，冷却区3前端也可设有与加热区1末端相同的隔离室9，内设有氮气的进气口6和排气口7，用以避免传递区2的空气传递到冷却区3中，第二撞针14也可以设置在该隔离室9中。

参照图1、图4、图5所示，在上述实施例中，所述冷却区3腔体内设有供冷水流通的多通道金属水管15，在此水管内通入冷水，对冷却区3的炉体进行冷却，提高工件的冷却速度。在本实施例中，多通道金属水管15并排平行设置，所述多通道金属水管15与冷却区3腔体8中心线平行。在本实施例中，金属水管15与冷却区3输送带的流动方向平行，冷却水的流动方向与输送带5输送方向一致，冷却水可以循环使用。

参照图5所示，在上述实施例中，冷却区3腔体两侧壁各设有3个风扇16，低温氮气从进气口6进入冷却区3，首先使冷却区3形成氮气隔层隔绝空气，通入时的低温氮气对零件进行快速冷却，风扇16用于加速氮气的流动，有利于氮气和金属水管15之间进行热交换，冷却区3末端的高温氮气则由排气口7排放。

本发明还包括上述热处理淬火装置所用的热处理淬火方法，包括以下步骤：

(1)在处理金属零件前，打开加热区1末端和冷却区3前端的格挡块4，使淬火炉内部腔体8贯通，向加热区1、传递区2和冷却区3通入氮气，用氮气替换加热区1、传递区2和冷却区3腔体中的气体，替换完毕后将格挡块4复位；

(2)开启格挡块4，打开加热区1和冷却区3氮气进气口6和排气口7，将金属零件通过输送带5送入加热区1进行热处理；

(3)金属零件经热处理后，开启加热区1末端与隔离室9之间的格挡块4，将金属零件通过输送带5送入隔离室9；

(4)关闭加热区1末端和隔离室9之间的格挡块4，打开隔离室9的氮气进气口6和排气口7，用低温氮气替换高温氮气后，开启加热区1末端的隔离室9与传递区2间的格挡块4，通过斜坡输送装置将金属零件输送往冷却区3；

(5)开启冷却区3与传递区2格挡块4，金属零件进入冷却区3，打开多通道金属水管15和风扇16进行冷却淬火，淬火完毕后通过输送带5将金属零件送往下道工序。

在上述的热处理淬火方法中，步骤(4)包括采用第一撞针13将盖板12覆盖在箱体11上，步骤(5)包括采用第二撞针14将盖板12复位。

下面给出了采用上述装置和方法处理金属零件的三个具体实施例：

实施例1：

材料6061铝合金，冷镦加工成六角法兰螺母，规格为M10*1.5，采用上述装置和方法处理，热处理固溶温度为530℃，时间为2.5h，热处理后零件表面为均匀的灰白色，无氧化皮和斑点产生。再利用常规的时效炉200℃*10h时效处理后零件的硬度为105HV，满足零件外观和性能要求。

实施例2：

材料6082铝合金，冷镦加工成衬套，规格φ12*60，采用上述装置和方法处理，热处理固溶温度为550℃，时间为2h,热处理后零件表面为均匀的灰白色，无氧化皮和斑点产生。再利用常规的时效炉220℃*6h时效处理后零件的硬度为108HV，满足零件外观和性能要求。

实施例3：材料为2024高强度硬铝，冷镦加工成螺钉M6*30，采用上述装置和方法处理，热处理固溶温度为530℃，时间为3h,热处理后零件表面为均匀的灰白色，无氧化皮和斑点产生。再利用常规的时效炉230℃*8h时效处理后零件的硬度为136HV，满足零件外观和性能要求。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简介修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种热处理淬火装置，其特征在于：包括连成一体的加热区、传递区和冷却区，所述加热区末端与传递区连接，冷却区前端与传递区相连，所述加热区和冷却区的腔体封闭，所述加热区和冷却区均设有氮气的进气口和排气口，所述加热区和冷却区两端均设有可供开启用于打开出入口的格挡块，所述加热区腔体高于冷却区腔体，所述传递区设有斜坡输送装置。

2.根据权利要求1所述的一种热处理淬火装置，其特征在于：所述加热区末端设有氮气排气口。

3.根据权利要求2所述的一种热处理淬火装置，其特征在于：所述加热区末端设有隔离室，所述隔离室两端均设有格挡块，隔离室与加热区和传递区封闭，所述隔离室内设有氮气进气口和排气口。

4.根据权利要求3所述的一种热处理淬火装置，其特征在于：所述流水线的输送带上设有底座，底座上固定箱体，箱体的后端设有供盖板插入的插环，所述盖板的上端和下端设有凸块，所述凸块的尺寸使得凸块无法穿过插环，所述隔离室中设有与凸块配合的第一撞针，所述第一撞针连接有驱动机构，所述驱动机构可推动第一撞针作垂向和水平运动并推动盖板旋转并相对箱体移动至盖板覆盖在箱体上方，所述冷却区设有将盖板复位的第二撞针。

5.根据权利要求1所述的一种热处理淬火装置，其特征在于：所述冷却区腔体内设有供冷水流通的多通道金属水管。

6.根据权利要求5所述的一种热处理淬火装置，其特征在于：所述多通道金属水管并排平行设置，所述多通道金属水管方向与冷却区腔体中心线平行。

7.根据权利要求1所述的一种热处理淬火装置，其特征在于：所述冷却区两侧壁各设有若干风扇。

8.一种热处理淬火方法，其特征在于：包括权利要求3所述的一种热处理淬火装置。

9.根据权利要求8所述的一种热处理淬火方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)打开加热区末端和冷却区前端的格挡块，向加热区、传递区和冷却区通入氮气，用氮气替换加热区和冷却区腔体中的气体，替换完毕后将格挡块复位；

(2)打开加热区和冷却区氮气进气口和排气口，并将金属零件通过输送带送入加热区进行热处理；

(3)金属零件经热处理后打开加热区末端格挡块，将金属零件通过输送带送入隔离室；

(4)关闭加热区末端的格挡块，打开隔离室氮气进气口和排气口，用低温氮气替换高温氮气后，打开隔离室与传递区格挡块，通过斜坡输送装置将金属零件输送往冷却区；

(5)打开冷却区与传递区格挡块，金属零件进入冷却区，打开多通道金属水管和风扇进行冷却淬火，淬火完毕后通过输送带将金属零件送往下道工序。

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