CN114164320A - 一种能够提升钢材配件硬度的热处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及金属加工技术领域，尤其是一种能够提升钢材配件硬度的热处理工艺，针对现有技术中钢材配件的硬度低、热处理加工效率低、劳动强度大的问题，现提出如下方案，其包括以下步骤：S1、对钢材配件的外表面进行清洁，去除钢材配件外表面的锈斑，保证加工的钢材配件表面平整光滑；S2、经过S1处理之后的刚配件放入到加热炉中，加热温度至850‑950℃，保温2.5‑3.5h。本发明结构合理，结构稳定，操作简单，不仅有效的提高了钢材配件的硬度，还有效的提高了钢材配件的加工效率，减低了钢材配件加工的劳动强度，易于推广使用。
Description
技术领域
本发明涉及金属加工领域，尤其涉及一种能够提升钢材配件硬度的热处理工艺。
背景技术
热处理是一项改进金属材料品质的方法，借助热处理可以改变或影响铸铁的组织及性质，同时还可获得更高的强度、硬度和耐磨性等。众所周知，互相接触的或者相对运动的两个物体，其表面都会发生摩擦，一般情况下，摩擦时往往又伴随着磨损，当磨损到一定程度时，会导致零件的损坏。
现有技术中的钢材配件在加工过程中通常需要多道工序，例如加热、淬火、回火和冷却等，以提高钢材配件的机械强度、表面硬度、抗疲劳强度等力学要求较高，多道工序之间相互独立，在加工过程中往往需要不断的拿取加工的材料，其加工效率较低，操作工人的劳动强度较大，为此，本方案提出了一种能够提升钢材配件硬度的热处理工艺。
发明内容
本发明提出的一种能够提升钢材配件硬度的热处理工艺，解决了现有技术中钢材配件的硬度低、热处理加工效率低、劳动强度大的问题。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种能够提升钢材配件硬度的热处理工艺，包括以下步骤：
S1、对钢材配件的外表面进行清洁，去除钢材配件外表面的锈斑，保证加工的钢材配件表面平整光滑；
S2、经过S1处理之后的刚配件放入到加热炉中，加热温度至850-950℃，保温2.5-3.5h；
S3、对S2步骤得到的热的钢材配件进行淬火处理；
S4、将S3步骤得到的钢材配件进行升温，加热温度至450-550℃，保温1.5-2h，然后降温冷却至室温。
优选的，所述S2步骤中加热炉加热分三个梯度升温，先加热炉内温度升高到100℃，保温10min，然后以10℃/min的速率，将加热炉内温度升高到600℃，并保温20min，然后以6℃/min速率将加热炉内温度升高到850-950℃，保温2-3h，以使钢材配件奥氏体化。
优选的，所述S3步骤中淬火处理采用水雾喷淋，对S2步骤得到的钢材配件进行淬火处理。
优选的，所述S4步骤中的加热炉加热升温分三个梯度升温，先是加热炉快速升高温度至150℃，保温30min，然后以8℃/min的速率，将加热炉内温度升高到260-300℃，保温30-40min，最后以6℃/min速率将加热炉内温度升高到420-450℃，保温1.5-2h，然后断开加热炉电源，钢材配件自然降温至室温。
一种能够提升钢材配件硬度的热处理工艺的处置装置，包括炉体，所述炉体的内壁固接有限位环，所述限位环将炉体分隔成加热区与降温区，且加热区位于降温区的上方，所述加热区的内侧壁安装有加热板，降温区的内侧安装有喷淋组件，所述炉体的内侧转动安装有转轴，炉体的底部外壁安装有用于驱动转轴转动的驱动电机，所述转轴的外部滑动套设有套管，所述转轴为中空结构，且转轴的内侧安装有用于驱动套管升降的升降组件，所述套管的外侧底部与外侧顶部分别套接有底板与顶板，所述底板的顶部安装有多个第一卡接板，所述顶板的顶部对应安装有多个第二卡接板，所述第一卡接板与第二卡接板均通过联动组件与炉体内侧壁连接。
优选的，所述升降组件包括滑动套设在转轴内侧的滑块、螺纹套设在滑块内侧的螺纹杆、安装在炉体顶部的第一齿轮和与第一齿轮相互配合的半齿环，所述螺纹杆的底部与转轴的内侧底部转动连接，所述螺纹杆的顶部延伸至炉体的顶部、并与第一齿轮的底部中心固接，所述转轴的外部沿其长度方向开设有两个滑槽，所述滑块的两侧分别延伸至两个滑槽的外部、并与套管的内侧壁固接，所述炉体的顶部水平安装有电动伸缩杆，所述电动伸缩杆的伸长端与半齿环远离第一齿轮的一侧外壁固接，所述第一齿轮与半齿环的外部活动套设有防护罩，且防护罩的底部与炉体的顶面固接。
优选的，所述第一卡接板与第二卡接板的顶部均开设有卡接槽，其中，第二卡接板顶部的卡接槽延伸至第二卡接板的底部。
优选的，所述喷淋组件包括安装在炉体内侧的喷淋板和安装在炉体外部一侧的转输泵，所述转输泵输出端与喷淋板通过管道连接。
优选的，所述联动机构包括安装在底板底部的多个第二齿轮、套接在多个第二卡接板顶部外壁的外齿环和固接在炉体内侧的第一内齿环与第二内齿环，所述第一内齿环位于喷淋板的下方、并与多个第二齿轮相互配合，多个第二齿轮的顶部中心均固接有连杆，多个连杆的顶部均延伸在底板的顶部、并与第一卡接板的底部中心固接，所述第二内齿环位于加热板的顶部、并与多个外齿环相互配合。
本发明的有益效果：
1、通过对加工的金属按照设定的升温速率进行升温保温，有效的避免了升温速度快，导致的钢材配件的内部不稳定，并且在回火过程中能够有效的消除钢材配件内部的应力，进而有效的提高钢材配件的硬度。
2、通过底板、顶板、第一卡接板、第二卡接板、卡接槽、转轴、升降组件等相互配合，实现同时的对多个待加工的钢材配件进行热处理，有效的提高了钢材配件的热处理效率，并且升温加热与降温淬火处于同一炉体内，在使用时不需要往复的拿取热处理的钢材配件，有效的降低了操作人员的劳动强度。
本发明结构合理，结构稳定，操作简单，不仅有效的提高了钢材配件的硬度，还有效的提高了钢材配件的加工效率，减低了钢材配件加工的劳动强度，易于推广使用。
附图说明
图1为本发明的正视结构示意图。
图2为本发明的正视剖视结构示意图。
图3为本发明的图2中A处的放大结构示意图。
图4为本发明的底板与第一卡接板的俯视结构示意图。
图5为本发明中限位环的结构示意图。
图中标号：1、炉体；2、转轴；3、驱动电机；4、滑槽；5、滑块；6、螺纹杆；7、套管；8、第一齿轮；9、半齿环；10、电动伸缩杆；11、防护罩；12、底板；13、顶板；14、限位环；15、第一卡接板；16、第二齿轮；17、第一内齿环；18、第二卡接板；19、卡接槽；20、外齿环；21、第二内齿环；22、加热板；23、转输泵；24、喷淋板。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
参照图1-5，一种能够提升钢材配件硬度的热处理工艺，包括以下步骤：
S1、对钢材配件的外表面进行清洁，去除钢材配件外表面锈斑，可使用钢丝球、砂纸、抛光机等对钢材配件的外表面进行处理，以保证加工的钢材配件表面平整光滑；
S2、经过S1处理之后的刚配件放入到加热炉中，加热炉包括炉体1，炉体1的正面安装有操作门与PLC控制器，在炉体1的内壁固接有限位环14，限位环14将炉体1分隔成加热区与降温区，且加热区位于降温区的上方，加热区的内侧壁安装有加热板22，在炉体1的内侧转动安装有转轴2，炉体1的底部外壁安装有用于驱动转轴2转动的驱动电机3，转轴2的外部滑动套设有套管7，套管7的外侧底部与外侧顶部分别套接有底板12与顶板13，底板12的顶面为斜面，底板12的顶部安装有多个第一卡接板15，顶板13的顶部对应安装有多个第二卡接板18，第一卡接板15与第二卡接板18的顶部均开设有卡接槽19，其中，第二卡接板18顶部的卡接槽19延伸至第二卡接板18的底部，待加工的钢材配件的顶部贯穿第二卡接板18上的卡接槽19延伸至第二卡接板18的顶部，然后将其底部与第一卡接板15上的卡接槽19卡接，进而将钢材配件进行固定。
转轴2为中空结构，转轴2的外部沿其长度方向开设有两个滑槽4，在转轴2内侧滑动套设有滑块5，滑块5的两侧分别延伸至两个滑槽4的外部、并与套管7的内侧壁固接，驱动电机3驱动转轴2转动，进而带动放置在底板12与顶板13之间的钢材配件转动，使得多个钢材配件受热均匀，在滑块5内侧螺纹套设有螺纹杆6，螺纹杆6的底部与转轴2的内侧底部转动连接，螺纹杆6的顶部延伸至炉体1的顶部，螺纹杆6的顶部固接有第一齿轮8，在炉体1的顶部水平安装有电动伸缩杆10，电动伸缩杆10的伸长端固接有半齿环9，半齿环9与第一齿轮8相互配合，电动伸缩杆10生产，使得半齿环9与第一齿轮8相互啮合，限制螺纹杆6转动，此时驱动电机3驱动转轴2顺时针转动，带动套管7顺时针转动的同时，带动滑块5在螺纹杆6的外部顺时针转动，进而带动套管7上升，使得底板12与限位环14的底面卡接，进入到加热区，便于对放置在底板12与顶板13之间的钢材配件进行加热，驱动电机3驱动转轴2逆时针转动，带动套管7逆时针转动的同时，带动滑块5在螺纹杆6的外部逆时针转动，进而带动套管7下降，使得顶板13的底面与限位环14的顶面卡接，进入到降温区，方便对工件进行淬火、降温，在第一齿轮8与半齿环9的外部活动套设有防护罩11，且防护罩11的底部与炉体1的顶面固接。
在降温区的内侧安装有喷淋板24，炉体1的外部一侧安装有转输泵23，转输泵23输出端与喷淋板24通过管道连接，转输泵23的输入端通过管道与储水箱连接，转输泵23启动，将储水箱中的水增压之后排入导入到喷淋板24，从安装在喷淋板24上的喷淋头喷出，对钢材配件进行喷淋淬火。
在底板12底部安装有多个第二齿轮16，多个第二齿轮16的顶部中心均固接有连杆，多个连杆的顶部均延伸在底板12的顶部、并与第一卡接板15的底部中心固接，在多个第二卡接板18顶部外壁均套接有外齿环20，在炉体1内侧固接有第一内齿环17与第二内齿环21，第一内齿环17位于喷淋板24的下方、并与多个第二齿轮16相互配合，第二内齿环21位于加热板22的顶部、并与多个外齿环20相互配合，当套管7下降至降温区时，安装在底板12底部的多个第二齿轮16与第一内齿环17相互啮合，使得套管7转动的同时，第一内齿环17驱动多个第二齿轮16转动，使得多个钢材配件在以转轴2周转的同时，其自身发生自转，保证每个钢材配件都能均匀的被喷淋淬火，当套管7上升到加热区时，顶板13上的多个外齿环20与第二内齿环21相互啮合，使得套管7转动的同时，第二内齿环21驱动多个外齿环20转动，使得多个钢材配件在以转轴2周转的同时，其自身发生自转，保证每个钢材配件的每个面都能被均匀加热。
将钢材配件放置在炉体1内侧，并将其运动至加热区，连接设备电源，加热板22启动，对钢材配件进行加热，将炉体1内侧温度加热至850-950℃，保温2.5-3.5h，其中，加热炉加热分三个梯度升温，先加热炉内温度升高到100℃，保温10min，然后以10℃/min的速率，将加热炉内温度升高到600℃，并保温20min，然后以6℃/min速率将加热炉内温度升高到850-950℃，保温2-3h，以使钢材配件奥氏体化，呈梯度升温，能够有效的保证在升温过程中，避免钢材的内外温度不一致，从而保证整体内部的应力消失，保证整体成型后内部应力的消除效果，保证整体成型后整体的强度。
S3、对S2步骤得到的热的钢材配件进行淬火处理，淬火时，加热炉中的加热保温完成之后的钢材配件下降到降温区，然后转输泵23启动将储水箱中的水，经过加压之后，由多个喷淋头将淬火用水喷向转动的多个钢材配件，对其进行淬火降温至室温。
S4、将S3步骤得到的钢材配件进行升温回火，加热温度至450-550℃，保温1.5-2h，加热炉加热升温分三个梯度升温，先是加热炉快速升高温度至150℃，保温30min，使得沾附在钢材配件外表面的水渍快速蒸发，然后以8℃/min的速率，将加热炉内温度升高到260-300℃，保温30-40min，然后以6℃/min速率将加热炉内温度升高到420-450℃，保温1.5-2h，温度呈梯度上升，能够有效的保证在升温过程中，避免钢材的内外温度不一致，从而保证整体内部的应力消失，保证整体成型后内部应力的消除效果，保证整体成型后整体的强度，然后自然降温冷却至室温，自然降温的降温速率不大于15℃/min，防止整体快速冷却的过程中产生较大的应力导致整体内部产生断裂的情况，保证整体良好的成型效果。
工作原理：在使用时，对待加工的钢材配件表面进行处理，以保证加工的钢材配件表面平整光滑，然后打开操作门，将待加工的钢材配件的顶部贯穿第二卡接板18上的卡接槽19延伸至第二卡接板18的顶部，然后将其底部与第一卡接板15上的卡接槽19卡接，进而将钢材配件进行固定，关闭操作门，连接设备电源，电动伸缩杆10伸长，使得半齿环9与第一齿轮8相互啮合，驱动电机3驱动转轴2顺时针转动，带动套管7顺时针转动的同时，带动滑块5在螺纹杆6的外部顺时针转动，进而带动套管7上升，进入到加热区，并使得多个外齿环20与第二内齿环21相啮合，然后电动伸缩杆10收缩，半齿环9与第一齿轮8分离，驱动电机3驱动转轴2转动，带动安置在底板12与顶板13之间的多个钢材配件在以转轴2周转的同时，使得加工的钢材配件其自身发生自转，PLC控制器控制加热板22梯度加热，保证每个钢材配件的每个面都能被均匀加热、保温，当需要对钢材配件进行淬火时，电动伸缩杆10伸长，驱动电机3驱动转轴2逆时针转动，带动套管7逆时针转动的同时，带动滑块5在螺纹杆6的外部逆时针转动，进而带动套管7下降，进入到降温区，并使得多个第二齿轮16与第一内齿环17相互啮合，然后电动伸缩杆10收缩，驱动电机3驱动转轴2转动，带动安置在底板12与顶板13之间的多个钢材配件在以转轴2周转的同时，使得加工的钢材配件其自身发生自转，喷淋板24喷出大量的淬火用水，对钢材配件进行淬火。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、 “右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“ 顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、 “第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种能够提升钢材配件硬度的热处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1、对钢材配件的外表面进行清洁，去除钢材配件外表面的锈斑，保证加工的钢材配件表面平整光滑；
S2、经过S1处理之后的刚配件放入到加热炉中，加热温度至850-950℃，保温2.5-3.5h；
S3、对S2步骤得到的热的钢材配件进行淬火处理；
S4、将S3步骤得到的钢材配件进行升温，加热温度至450-550℃，保温1.5-2h，然后降温冷却至室温。
2.根据权利要求1所述的一种能够提升钢材配件硬度的热处理工艺，其特征在于，所述S2步骤中加热炉加热分三个梯度升温，先加热炉内温度升高到100℃，保温10min，然后以10℃/min的速率，将加热炉内温度升高到600℃，并保温20min，再以6℃/min速率将加热炉内温度升高到850-950℃，保温2-3h，以使钢材配件奥氏体化。
3.根据权利要求1所述的一种能够提升钢材配件硬度的热处理工艺，其特征在于，所述S3步骤中淬火处理采用水雾喷淋，对S2步骤得到的钢材配件进行淬火处理。
4.根据权利要求1所述的一种能够提升钢材配件硬度的热处理工艺，其特征在于，所述S4步骤中的加热炉加热升温分三个梯度升温，先是加热炉快速升高温度至150℃，保温30min，然后以8℃/min的速率，将加热炉内温度升高到260-300℃，保温30-40min，最后以6℃/min速率将加热炉内温度升高到420-450℃，保温1.5-2h，然后断开加热炉电源，钢材配件自然降温至室温。
5.根据权利要求1-4所述的一种能够提升钢材配件硬度的热处理工艺的处置装置，包括炉体（1），其特征在于，所述炉体（1）的内壁固接有限位环（14），所述限位环（14）将炉体（1）分隔成加热区与降温区，且加热区位于降温区的上方，所述加热区的内侧壁安装有加热板（22），降温区的内侧安装有喷淋组件，所述炉体（1）的内侧转动安装有转轴（2），炉体（1）的底部外壁安装有用于驱动转轴（2）转动的驱动电机（3），所述转轴（2）的外部滑动套设有套管（7），所述转轴（2）为中空结构，且转轴（2）的内侧安装有用于驱动套管（7）升降的升降组件，所述套管（7）的外侧底部与外侧顶部分别套接有底板（12）与顶板（13），所述底板（12）的顶部安装有多个第一卡接板（15），所述顶板（13）的顶部对应安装有多个第二卡接板（18），所述第一卡接板（15）与第二卡接板（18）均通过联动组件与炉体（1）内侧壁连接。
6.根据权利要求5所述的一种能够提升钢材配件硬度的热处理工艺的处置装置，其特征在于，所述升降组件包括滑动套设在转轴（2）内侧的滑块（5）、螺纹套设在滑块（5）内侧的螺纹杆（6）、安装在炉体（1）顶部的第一齿轮（8）和与第一齿轮（8）相互配合的半齿环（9），所述螺纹杆（6）的底部与转轴（2）的内侧底部转动连接，所述螺纹杆（6）的顶部延伸至炉体（1）的顶部、并与第一齿轮（8）的底部中心固接，所述转轴（2）的外部沿其长度方向开设有两个滑槽（4），所述滑块（5）的两侧分别延伸至两个滑槽（4）的外部、并与套管（7）的内侧壁固接，所述炉体（1）的顶部水平安装有电动伸缩杆（10），所述电动伸缩杆（10）的伸长端与半齿环（9）远离第一齿轮（8）的一侧外壁固接，所述第一齿轮（8）与半齿环（9）的外部活动套设有防护罩（11），且防护罩（11）的底部与炉体（1）的顶面固接。
7.根据权利要求5所述的一种能够提升钢材配件硬度的热处理工艺的处置装置，其特征在于，所述第一卡接板（15）与第二卡接板（18）的顶部均开设有卡接槽（19），其中，第二卡接板（18）顶部的卡接槽（19）延伸至第二卡接板（18）的底部。
8.根据权利要求5所述的一种能够提升钢材配件硬度的热处理工艺的处置装置，其特征在于，所述喷淋组件包括安装在炉体（1）内侧的喷淋板（24）和安装在炉体（1）外部一侧的转输泵（23），所述转输泵（23）输出端与喷淋板（24）通过管道连接。
9.根据权利要求8所述的一种能够提升钢材配件硬度的热处理工艺的处置装置，其特征在于，所述联动机构包括安装在底板（12）底部的多个第二齿轮（16）、套接在多个第二卡接板（18）顶部外壁的外齿环（20）和固接在炉体（1）内侧的第一内齿环（17）与第二内齿环（21），所述第一内齿环（17）位于喷淋板（24）的下方、并与多个第二齿轮（16）相互配合，多个第二齿轮（16）的顶部中心均固接有连杆，多个连杆的顶部均延伸在底板（12）的顶部、并与第一卡接板（15）的底部中心固接，所述第二内齿环（21）位于加热板（22）的顶部、并与多个外齿环（20）相互配合。
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| CN202111335746.4A CN114164320A (zh) | 2021-11-12 | 2021-11-12 | 一种能够提升钢材配件硬度的热处理工艺 |
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| JP2010110725A (ja) * | 2008-11-08 | 2010-05-20 | Sg:Kk | 表面処理用自公転治具 |
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2021
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