CN114354680A - 一种pag淬火介质冷却性能分析方法 - Google Patents
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Abstract
一种PAG淬火介质冷却性能分析方法，所述方法包括步骤：配置冷却装置、温度传感器和冷却速度仪；配制预设浓度的PAG淬火介质溶液；加热所述PAG淬火介质溶液至第一温度；将所述PAG淬火介质溶液转移至所述冷却装置中；加热所述温度传感器至第二温度；保温所述温度传感器第一预设时间；使用所述冷却装置对所述PAG淬火介质溶液进行搅板；冷却所述温度传感器至第三温度；将所述温度传感器置于所述PAG淬火介质溶液中冷却；保持冷却时间至第二预设时间；冷却所述温度传感器至第四温度；使用所述冷却速度仪检测所述PAG淬火介质溶液的冷却性能参数。本申请可避免零件在淬火热处理过程中因浓度不稳定而产生的淬火裂纹或淬火效果差的风险。
Description
技术领域
本发明属于淬火介质浓度检测技术领域，具体涉及一种PAG淬火介质冷却性能分析方法。
背景技术
PAG类高分子聚合物是一类水溶性淬火介质，作为淬火介质在中低合金钢领域的热处理生产中(特别是在优质碳素结构钢、优质合金结构钢、弹簧钢等热处理领域)运用已是较成熟的工艺，与传统的油淬工艺相比，其具有淬火零件质量好、无油烟等优点。PAG淬火介质的浓度及其冷却性能是决定零件热处理质量好坏的关键指标之一。
目前，对PAG类高分子聚合物淬火介质浓度检测的方法主要有折光仪浓度法、粘度测试法等，折光仪浓度法难以避免向淬火介质中添加剂，而粘度测试法不能适用于老化变质的聚合物溶液，所以两种方法均容易造成产品批次质量问题。
折光仪浓度法是检测PAG淬火介质浓度常用方法之一，其主要的技术方案为：选取量程合适的折光仪，在测量前先用蒸馏纯净水对折光仪进行校准至零位，然后取少量淬火介质溶液至折光仪中进行测量，读出浓度值。
专利CN103589831A提供了一种悬式绝缘子超低温钢脚的生产工艺中的淬火介质配制方法，其PAG淬火介质的浓度控制方法为采用折光仪进行检测，具体配制工艺为：先在淬火槽中加入淬火液总量45％的自来水(约淬火槽正常液面的50％)，再加入10％的PAG原液，搅拌均匀后加入其余35％的自来水，然后充分搅拌循环，再加入5％的W901防锈剂、0.5％的XJ-103消泡剂、1.5％的G801防腐杀菌剂和3％的RQ322H表面活性剂，再次充分搅拌，用折光仪检测浓度，适当再加入自来水或PAG原液，将PAG原液浓度调整为11％。
由于淬火介质溶液中不仅含有PAG，还含有消泡剂、杀菌剂、抑菌剂、防锈剂等高分子聚合物，利用折光仪测出的浓度是包含PAG、消泡剂、杀菌剂、抑菌剂、防锈剂等的浓度总和，当随着这些添加剂的浓度累积或变化，会造成测试的PAG的浓度不准确，造成零件热处理质量不合格，严重时会出现批量开裂的风险，造成较严重的经济损失。
利用折光仪检测有机高分子聚合物淬火介质的浓度，在使用初期其结果较准确；但随着使用时间的增长，一方面，工件会带出高分子聚合物，另一方面，溶液中的水也会有蒸发；因此，淬火介质的浓度需要定期检测并进行调整。此时，淬火介质中其他成分会对浓度的检测结果造成影响，会带来检测结果不准确的问题。
发明内容
鉴于上述问题，本发明提供克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种PAG淬火介质冷却性能分析方法。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种PAG淬火介质冷却性能分析方法，所述方法包括步骤：
配置冷却装置、温度传感器和冷却速度仪；
配制预设浓度的PAG淬火介质溶液；
加热所述PAG淬火介质溶液至第一温度；
将所述PAG淬火介质溶液转移至所述冷却装置中；
加热所述温度传感器至第二温度；
保温所述温度传感器第一预设时间；
使用所述冷却装置对所述PAG淬火介质溶液进行搅板；
冷却所述温度传感器至第三温度；
将所述温度传感器置于所述PAG淬火介质溶液中冷却；
保持冷却时间至第二预设时间；
冷却所述温度传感器至第四温度；
使用所述冷却速度仪检测所述PAG淬火介质溶液的冷却性能参数。
优选地，所述冷却装置包括：槽体、桨式搅拌器、回流管和导流器，其中，所述槽体具有两个腔室，所述回流管连接两个所述腔室，所述桨式搅拌器插置于所述腔室中，所述导流器设置于所述腔室内，且靠近所述桨式搅拌器。
优选地，所述冷却装置还包括：支架，所述支架设置于所述槽体的外侧壁上，所述桨式搅拌器设置于所述支架上。
优选地，所述第一温度为30℃-40℃。
优选地，所述第二温度为840℃-880℃。
优选地，所述第一预设时间为5min-15min。
优选地，所述冷却装置中桨式搅拌器的转速为900rpm-1100rpm。
优选地，所述第三温度为810℃-830℃。
优选地，所述第二预设时间为60s-80s。
优选地，所述第四温度小于等于60℃。
本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：本申请提供的一种PAG淬火介质冷却性能分析方法，根据PAG类高分子聚合物溶液的冷却特性，通过模拟零件热处理过程中的加热及冷却过程，在给定的试验条件及试验参数下检测淬火介质的冷却特性，并对各冷却特性参数值进行分析，选取典型的能够代表浓度变化的特性值来与浓度建立联系，以更加精确的反应浓度，从而实现制造过程中淬火介质浓度的有效控制，解决了热处理过程中PAG淬火介质浓度控制精度的问题，使淬火介质浓度的评价及检测更为精确，实现在特定的加热条件和冷却条件下基于冷却特性对淬火介质的浓度进行评价并进而调整，从而避免了零件在淬火热处理过程中因浓度不稳定而产生的淬火裂纹或淬火效果差的风险，在汽车转向节、曲轴、前轴等零件的热处理过程中可得到广泛应用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本发明实施例提供的一种PAG淬火介质冷却性能分析方法中冷却装置的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的一种PAG淬火介质冷却性能分析方法中冷却装置的结构示意图。
具体实施方式
下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。
在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
在本申请实施例中，本发明提供了一种PAG淬火介质冷却性能分析方法，所述方法包括步骤：
配置冷却装置、温度传感器和冷却速度仪；
配制预设浓度的PAG淬火介质溶液；
加热所述PAG淬火介质溶液至第一温度；
将所述PAG淬火介质溶液转移至所述冷却装置中；
加热所述温度传感器至第二温度；
保温所述温度传感器第一预设时间；
使用所述冷却装置对所述PAG淬火介质溶液进行搅板；
冷却所述温度传感器至第三温度；
将所述温度传感器置于所述PAG淬火介质溶液中冷却；
保持冷却时间至第二预设时间；
冷却所述温度传感器至第四温度；
使用所述冷却速度仪检测所述PAG淬火介质溶液的冷却性能参数。
如图1和2，在本申请实施例中，所述冷却装置包括：槽体1、桨式搅拌器2、回流管3和导流器，其中，所述槽体1具有两个腔室，所述回流管3连接两个所述腔室，所述桨式搅拌器2插置于所述腔室中，所述导流器设置于所述腔室内，且靠近所述桨式搅拌器2。
在本申请实施例中，槽体1用于存储PAG淬火介质溶液，回流管3用于实现两个腔室内的PAG淬火介质溶液的循环回流，桨式搅拌器2可对腔室内的桨式搅拌器2进行搅板，导流器用于引导PAG淬火介质溶液沿预设方向在槽体1内循环回流。温度传感器可以插置于槽体1上并伸入PAG淬火介质溶液中，对其温度进行检测。
如图1和2，在本申请实施例中，所述冷却装置还包括：支架4，所述支架4设置于所述槽体1的外侧壁上，所述桨式搅拌器2设置于所述支架4上。
在本申请实施例中，支架4用于固定桨式搅拌器2。
在本申请实施例中，所述第一温度为30℃-40℃。
在本申请实施例中，当加热PAG淬火介质溶液至第一温度时，第一温度不能太高以避免高分子聚合物提前析出，此时经过试验发现第一温度为30℃-40℃较为合适。
在本申请实施例中，所述第二温度为840℃-880℃。
在本申请实施例中，所述第一预设时间为5min-15min。
在本申请实施例中，当对温度传感器5进行加热时，需要保证加热温度和保温时间满足需要，此时经过试验发现第二温度为840℃-880℃、保温时间的第一预设时间为5min-15min较为合适。
在本申请实施例中，所述冷却装置中桨式搅拌器2的转速为900rpm-1100rpm。
在本申请实施例中，当启动冷却装置对PAG淬火介质溶液进行搅板时，需要确保桨式搅拌器2的转速满足要求，此时经过试验发现桨式搅拌器2的转速为900rpm-1100rpm较为合适。
在本申请实施例中，所述第三温度为810℃-830℃。
在本申请实施例中，当暂停对温度传感器加热时，温度传感器会自动冷却降温，为了保证后续步骤温度满足需要，此时经过试验发现温度传感器需要保持第三温度为810℃-830℃较为合适。
在本申请实施例中，所述第二预设时间为60s-80s。
在本申请实施例中，所述第四温度小于等于60℃。
在本申请实施例中，当将温度传感器置于所述PAG淬火介质溶液中冷却时，此时温度传感器的热电偶经历蒸汽膜、沸腾阶段及对流传热阶段温度会降低，为了保证后续步骤温度满足需要，此时经过试验发现第二预设时间为60s-80s、第四温度小于等于60℃较为合适。
下面以具体实施例对本申请进行详细描述。
实施例1
(1)配置0.5％比例的PAG淬火介质溶液；
(2)取1500ml的PAG淬火介质溶液，将溶液均匀加热至30℃；
(3)将溶液转移至冷却装置中；
(4)在圆柱形加热炉中将温度传感器加热至840℃，保温5分钟；
(5)启动冷却装置，调整桨式搅拌器2转速，确保转速在900rpm范围内；
(6)保温时间达到后，取出温度传感器，并在温度显示为810℃时放入冷却装置中；
(7)热电偶在淬火介质中冷却，冷却时间控制在60秒范围内，热电偶经历蒸汽膜、沸腾阶段及对流传热阶段，冷却至60℃以下时；
(8)使用冷却速度仪检测所述PAG淬火介质溶液的冷却性能参数；
(9)建立冷却特性参数与PAG淬火介质溶液浓度的联系。
实施例2
(1)配置1.0％比例的PAG淬火介质溶液；
(2)取2000ml的PAG淬火介质溶液，将溶液均匀加热至35℃；
(3)将溶液转移至冷却装置中；
(4)在圆柱形加热炉中将温度传感器加热至860℃，保温10分钟；
(5)启动冷却装置，调整桨式搅拌器2转速，确保转速在1000rpm范围内；
(6)保温时间达到后，取出温度传感器，并在温度显示为820℃时放入冷却装置中；
(7)热电偶在淬火介质中冷却，冷却时间控制在70秒范围内，热电偶经历蒸汽膜、沸腾阶段及对流传热阶段，冷却至60℃以下时；
(8)使用冷却速度仪检测所述PAG淬火介质溶液的冷却性能参数；
(9)建立冷却特性参数与PAG淬火介质溶液浓度的联系。
实施例3
(1)配置1.5％比例的PAG淬火介质溶液；
(2)取2500ml的PAG淬火介质溶液，将溶液均匀加热至40℃；
(3)将溶液转移至冷却装置中；
(4)在圆柱形加热炉中将温度传感器加热至880℃，保温15分钟；
(5)启动冷却装置，调整桨式搅拌器2转速，确保转速在1100rpm范围内；
(6)保温时间达到后，取出温度传感器，并在温度显示为830℃时放入冷却装置中；
(7)热电偶在淬火介质中冷却，冷却时间控制在80秒范围内，热电偶经历蒸汽膜、沸腾阶段及对流传热阶段，冷却至60℃以下时；
(8)使用冷却速度仪检测所述PAG淬火介质溶液的冷却性能参数；
(9)建立冷却特性参数与PAG淬火介质溶液浓度的联系。
本申请提供的一种PAG淬火介质冷却性能分析方法，根据PAG类高分子聚合物溶液的冷却特性，通过模拟零件热处理过程中的加热及冷却过程，在给定的试验条件及试验参数下检测淬火介质的冷却特性，并对各冷却特性参数值进行分析，选取典型的能够代表浓度变化的特性值来与浓度建立联系，以更加精确的反应浓度，从而实现制造过程中淬火介质浓度的有效控制，解决了热处理过程中PAG淬火介质浓度控制精度的问题，使淬火介质浓度的评价及检测更为精确，实现在特定的加热条件和冷却条件下基于冷却特性对淬火介质的浓度进行评价并进而调整，从而避免了零件在淬火热处理过程中因浓度不稳定而产生的淬火裂纹或淬火效果差的风险，在汽车转向节、曲轴、前轴等零件的热处理过程中可得到广泛应用。
需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的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申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请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申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
总之，以上所述仅为本发明技术方案的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种PA6淬火介质冷却性能分析方法，其特征在于，所述方法包括步骤：
配置冷却装置、温度传感器和冷却速度仪；
配制预设浓度的PAG淬火介质溶液；
加热所述PAG淬火介质溶液至第一温度；
将所述PAG淬火介质溶液转移至所述冷却装置中；
加热所述温度传感器至第二温度；
保温所述温度传感器第一预设时间；
使用所述冷却装置对所述PAG淬火介质溶液进行搅板；
冷却所述温度传感器至第三温度；
将所述温度传感器置于所述PAG淬火介质溶液中冷却；
保持冷却时间至第二预设时间；
冷却所述温度传感器至第四温度；
使用所述冷却速度仪检测所述PAG淬火介质溶液的冷却性能参数。
2.根据权利要求1所述的PAG淬火介质冷却性能分析方法，其特征在于，所述冷却装置包括：槽体、桨式搅拌器、回流管和导流器，其中，所述槽体具有两个腔室，所述回流管连接两个所述腔室，所述桨式搅拌器插置于所述腔室中，所述导流器设置于所述腔室内，且靠近所述桨式搅拌器。
3.根据权利要求2所述的PAG淬火介质冷却性能分析方法，其特征在于，所述冷却装置还包括：支架，所述支架设置于所述槽体的外侧壁上，所述桨式搅拌器设置于所述支架上。
4.根据权利要求1所述的PAG淬火介质冷却性能分析方法，其特征在于，所述第一温度为30℃-40℃。
5.根据权利要求1所述的PAG淬火介质冷却性能分析方法，其特征在于，所述第二温度为840℃-880℃。
6.根据权利要求1所述的PAG淬火介质冷却性能分析方法，其特征在于，所述第一预设时间为5min-15min。
7.根据权利要求1所述的PAG淬火介质冷却性能分析方法，其特征在于，所述冷却装置中桨式搅拌器的转速为900rpm-1100rpm。
8.根据权利要求1所述的PAG淬火介质冷却性能分析方法，其特征在于，所述第三温度为810℃-830℃。
9.根据权利要求1所述的PAG淬火介质冷却性能分析方法，其特征在于，所述第二预设时间为60s-80s。
10.根据权利要求1所述的PAG淬火介质冷却性能分析方法，其特征在于，所述第四温度小于等于60℃。
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