CN116716574B - 一种低碳钢微渗碳等温淬火系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种低碳钢微渗碳等温淬火系统，属于低碳钢渗碳技术领域，解决了现有技术中耗时长且浪费能源的问题。其包括渗碳槽以及盖板，渗碳槽中设置有承载板以及集料槽，盖板上设置有升降装置，集料槽连接有驱动装置，集料槽的底部环形设置有排料口，承载板的底部连接有环形挡块。向集料槽添加固体渗碳剂时，集料槽转动可以使固体渗碳剂均匀的布置在工件的周围；渗碳完毕后，升降装置驱动承载板上升并排出固体渗碳剂，再驱动环形挡块抵接在集料槽底部，再次转动集料槽并带动承载板一起转动，使工件上附着的固体渗碳剂脱离，固体渗碳剂清理过程在密闭的渗碳槽中进行，清理后的工件可直接进行等温处理，节约了再次加热的时间以及加热的能源。
Description
技术领域
本发明属于低碳钢渗碳技术领域，具体属于一种低碳钢微渗碳等温淬火系统。
背景技术
渗碳：是对金属表面处理的一种，采用渗碳的多为低碳钢或低合金钢，具体方法是将工件置入具有活性渗碳介质中，加热到880--950摄氏度的单相奥氏体区，保温足够时间后，使渗碳介质中分解出的活性碳原子渗入钢件表层，从而获得表层高碳，心部仍保持原有成分，相似的还有低温渗氮处理。这是金属材料常见的一种热处理工艺。
采用固体渗碳的方法对低碳钢进行渗碳处理，变形小，还可以减少或避免氢脆带来的危害，同时使用过的固体渗碳剂还可以回收利用或者做无害化处理。在渗碳时，需要用渗碳剂将工件全部覆盖并加热到一定温度，以保证工件的全面渗碳；渗碳结束后人工将工件从加热炉中取出并清除工件上的固体渗碳剂，清除完毕后再将工件放置到等温淬火槽进行等温处理，最后再将工件放入到淬火槽中进行淬火。由于人工操作清除工件上的渗碳剂需要将工件暴露在常温下一段时间，工件在等温处理之前温度损失较多达不到等温处理的温度要求，因此在等温处理前需要再对工件进行加热，导致整个处理工艺耗时较长且浪费加热的能源。
发明内容
针对上述问题,本发明的目的在于提供一种低碳钢微渗碳等温淬火系统，向集料槽添加固体渗碳剂覆盖工件时，集料槽转动可以使固体渗碳剂均匀的布置在工件的周围；渗碳完毕后，升降装置驱动承载板上升，排出集料槽中的固体渗碳剂，再驱动环形挡块抵接在集料槽底部，再次转动集料槽并带动承载板一起转动，使工件上附着的固体渗碳剂脱离，固体渗碳剂清理过程在密闭的渗碳槽中进行，清理后的工件可直接进行等温处理，节约了再次加热的时间以及加热的能源。
本发明采用的技术方案如下：
一种低碳钢微渗碳等温淬火系统，包括渗碳槽以及活动设置在渗碳槽上端开口处的盖板，所述渗碳槽中设置有用于固定工件的承载板以及用于容纳承载板的集料槽，所述盖板上设置有与承载板转动连接且用于驱动承载板升降的升降装置，所述集料槽连接有用于驱动集料槽绕竖直方向转动的驱动装置，所述集料槽的底部环形设置有排料口，所述承载板的底部连接有用于封堵排料口的环形挡块。
优选的，还包括等温淬火槽、淬火槽以及与盖板连接并用于将承载板移动到等温淬火槽和淬火槽中的移动机构。
优选的，所述移动机构包括导轨以及设置在导轨上的横移装置，所述导轨的连接有支架，所述横移装置连接有与盖板连接的伸缩装置。
优选的，所述承载板为网板。
优选的，所述升降装置包括设置在盖板上的丝杆升降机，所述丝杆升降机啮合连接有丝杆，所述丝杆活动贯穿盖板并转动连接有固定在承载板中心处的连接杆，所述连接杆与丝杆转动连接处位于集料槽的上方。
优选的，所述盖板上设置有加料口，所述加料口处设置有密封盖。
优选的，所述驱动装置包括连接在集料槽底部的驱动轴，所述驱动轴活动密封贯穿渗碳槽底部并连接有电机。
优选的，所述集料槽的底部为W型，且排料口位于集料槽的底部最低点。
优选的，所述环形挡块不与集料槽接触的表面为倾斜设置。
优选的，所述集料槽的外壁设置有楔形块，所述渗碳槽的内壁铰接有捶打件，所述捶打件的铰接处设置有扭簧。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、设置盖板封堵渗碳槽上端开口，便于渗碳槽内加热升温和保温；设置可转动的集料槽，向集料槽添加固体渗碳剂覆盖工件时，集料槽转动可以使固体渗碳剂均匀的布置在工件的周围，以提高渗碳的效果；在渗碳完毕后，升降装置驱动承载板脱离固体渗碳剂后，环形挡块也打开排料口排出集料槽中的固体渗碳剂，再通过升降装置驱动承载板向集料槽中运动，使环形挡块抵接在集料槽底部，再次转动集料槽，环形挡块与集料槽之间的摩擦力带动承载板一起转动，使工件上附着的固体渗碳剂脱离，整个固体渗碳剂清理过程均在密闭的渗碳槽中进行，减少工件的温度损失，经过清理后的工件可以直接进行等温处理，节约了再次加热的时间以及加热的能源；整个操作过程均由机械装置完成，避免了人工操作被烫伤。
2、集料槽上的楔形块与捶打件配合，在集料槽旋转的同时产生振动，进一步使固体渗碳剂紧密的贴合在工件表面，提高渗碳效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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他相关的附图。
图1为本发明实施例提供的渗碳状态示意图；
图2为本发明实施例提供的去除渗碳剂状态示意图；
图3为本发明实施例提供的等温处理状态示意图；
图4为本发明实施例提供的淬火处理状态示意图；
图5为本发明实施例提供的渗碳槽与集料槽的俯视示意图；
图6为本发明实施例提供的温度折线图；
图7为本发明实施例提供的淬火后工件表面到心部的硬度变化图。
附图说明：1-支架；2-导轨；3-横移装置；4-伸缩装置；5-等温淬火槽；6-渗碳槽；61-加热装置；62-排料管；63-电机；64-驱动轴；65-集料槽；66-排料口；67-楔形块；68-捶打件；69-连接件；7-承载板；71-环形挡块；72-连接杆；73-丝杆；74-丝杆升降机；75-盖板；76-加料口；77-密封盖；8-工件；9-淬火槽；10-保温装置。
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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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。
在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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装置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。
下面结合图1-图7对本发明作详细说明。
实施例
一种低碳钢微渗碳等温淬火系统，包括渗碳槽6以及活动设置在渗碳槽6上端开口处的盖板75，渗碳槽6中设置有用于固定工件8的承载板7以及用于容纳承载板7的集料槽65，盖板75上设置有与承载板7转动连接且用于驱动承载板7升降的升降装置，集料槽65连接有用于驱动集料槽65绕竖直方向转动的驱动装置，集料槽65的底部环形设置有排料口66，承载板7的底部连接有用于封堵排料口66的环形挡块71。
在工件8脱离集料槽65后，环形挡块71也不再封堵排料口66，集料槽65中的固体渗碳剂从排料口66排出，实现固体渗碳剂的自动排出，以便用于下次渗碳时的固体渗碳剂填充，排出固体渗碳剂后，环形挡块71与集料槽65的底部接触，集料槽65转动并通过环形挡块71与集料槽65之间的摩擦力带动承载板7一起转动，实现清理固体渗碳剂的操作。如图5所示，排料口66处设置有连接件69，用于连接排料口66两侧的集料槽65底板。如图1所示，承载板7上设置夹持机构对工件8进行夹持固定。渗碳槽6的侧壁中设置有加热装置61。
进一步的，可在环形挡块71的底部设置一个插杆，在环形挡块71与集料槽65底部接触时，插杆插入到排料口66中，在集料槽65转动时，插杆与连接件69配合，使承载板7与集料槽65同步转动，以保证承载板7的转动。
一种低碳钢微渗碳等温淬火系统，还包括等温淬火槽5、淬火槽9以及与盖板75连接并用于将承载板7移动到等温淬火槽5和淬火槽9中的移动机构。工件8在渗碳槽6中进行渗碳和清理固体渗碳剂后，通过移动机构将工件8移动到等温淬火槽5中进行的等温处理，再移动到淬火槽9中进行淬火处理，实现自动化操作，节省人工以及避免操作人员被烫伤。其中等温淬火槽5还设置有保温装置10，保温装置10为等温淬火槽5加热并保温，使等温淬火槽5中的介质保持一定的温度，可在等温淬火槽5上罩设一个隔热盖，以减少等温淬火槽5中温度的损失，在使用时再打开隔热盖。
如图1所示，移动机构包括导轨2以及设置在导轨2上的横移装置3，导轨2的连接有支架1，横移装置3连接有与盖板75连接的伸缩装置4。横移装置3在导轨2上可以自由的移动，从而带动盖板75以及工件8从渗碳槽6移动到等温淬火槽5和淬火槽9中，伸缩装置4控制盖板75以及工件8的升降，使工件8快速取出渗碳槽6再放入到等温淬火槽5中；如图3所示，移动机构将工件8移动到等温淬火槽5中，如图4所示，工件8移动到淬火槽9中。其中横移装置3和伸缩装置4均为现有技术。
为避免承载板7带起固体渗碳剂，将承载板7设置为网板，在承载板7提升到一定高度后，固体渗碳剂从承载板7的网孔中漏下并收集到渗碳槽6中，减少固体渗碳剂的浪费。
升降装置包括设置在盖板75上的丝杆升降机74，丝杆升降机74啮合连接有丝杆73，丝杆73活动贯穿盖板75并转动连接有固定在承载板7中心处的连接杆72，连接杆72与丝杆73转动连接处位于集料槽65的上方。如图1所示，设置的连接杆72在与承载板7转动的同时可以保持承载板7不发生摆动而撞击到集料槽65的侧壁，并且连接杆72的上端转动连接处突出于集料槽65，可以避免固体渗碳剂影响连接杆72的稳定转动。如图2所示，丝杆升降机74驱动丝杆73进行提升，从而在盖板75不打开的情况下(避免渗碳槽6中的温度损失)，使工件8脱离固体渗碳剂的覆盖，承载板7和工件8上的固体渗碳剂掉落到集料槽65中，再将驱动丝杆73下降，将环形挡块71抵接在集料槽65底部，旋转的集料槽65通过摩擦力带动承载板7一起转动，从而可以有效甩掉工件8上的大部分附着的固体渗碳剂，避免附着的固体渗碳剂影响工件8的淬火。其中丝杆升降机构可以替换成其他可以实现升降的装置，例如液压伸缩杆；由于丝杆为金属件且驱动机构位于渗碳槽6的外侧，渗碳槽6内的高温不易影响丝杆升降机构的正常运行，因此优选使用丝杆升降机构。
盖板75上设置有加料口76，固体渗碳剂从加料口76向集料槽65中加入，在添加固体渗碳剂的同时，使集料槽65和工件8转动，从而让固体渗碳剂均匀散布在工件8的周围，在固体渗碳剂添加完毕后，及时使用密封盖77封堵加料口76，保证渗碳槽6的升温。
驱动装置包括连接在集料槽65底部的驱动轴64，所述驱动轴64活动密封贯穿渗碳槽6底部并连接有电机63。电机63带动驱动轴64转动从而驱动集料槽65转动。
将集料槽65的底部设置为W型，且排料口66位于集料槽65的底部最低点，在固体渗碳剂排出时，固体渗碳剂可以全部从集料槽65中落出，方便回收利用固体渗碳剂；同时全部排出固体渗碳剂后还可以使环形挡块71可以更好的贴合在集料槽65的底部，增大环形挡块71与集料槽65之间的摩擦力，若无上述插杆的情况下，也可以使承载板7更好的转动。W型的集料槽65底部可以对环形挡块71起到导向和支撑作用，以减轻连接杆72的负荷。
进一步的，为避免固体渗碳剂堆积在环形挡块71上，将环形挡块71不与集料槽65接触的表面设置为倾斜面，使固体渗碳剂自动滚落到集料槽65中。
如图5所示，集料槽65的外壁设置有楔形块67，渗碳槽6的内壁铰接有捶打件68，捶打件68的铰接处设置有扭簧。在集料槽65转动的同时，楔形块67与捶打件68接触并使捶打件68转动，使得扭簧发生弹性变形，在楔形块67不与捶打件68接触后，扭簧的弹力驱动捶打件68敲击集料槽65的侧壁，从而使集料槽65产生振动，使固体渗碳剂更紧密贴合在工件8的表面。
渗碳槽6的底部为倾斜设置，且在底部的最低点设置有排料管62，排料管62设置有阀门。使用后的固体渗碳剂排放到渗碳槽6的底部，并从排料管62排出，方便进行固体渗碳剂的收集再次使用或者无害化处理。
工作过程：先将工件8固定在承载板7上，将盖板75盖在渗碳槽6上，使工件8和承载板7放置在集料槽65中。打开密封盖77从加料口76添加固体渗碳剂，同时开启电机63驱动集料槽65转动，经过旋转以及捶打件68的敲击，固体渗碳剂均匀紧密的覆盖在工件8的表面，之后开启加热装置61进行升温。
在渗碳结束后，控制丝杆73提升承载板7，使工件8脱离固体渗碳剂，同时集料槽65中的固体渗碳剂从排料口66排出集料槽65并汇集到渗碳槽6的底部；之后再控制丝杆73下降，将承载板7再次放置到集料槽65中，通过集料槽65的旋转和捶打件68敲击集料槽65后传递到工件8上的振动，清理掉工件8上附着的固体渗碳剂。整个固体渗碳剂清理过程均在密闭的渗碳槽6中进行，减少工件8的温度损失。
控制伸缩装置4收缩，将工件8取出渗碳槽6，横移装置3将工件8移动到等温淬火槽5上方，由伸缩装置4伸出，将工件8伸入到等温淬火槽5中进行等温处理，其中等温淬火槽5使用的是盐浴进行淬火。
在等温淬火槽5等温处理一段时间后再移动工件8到淬火槽9中进行淬火，淬火槽9中的淬火介质为聚合物，以减少油淬产生的环境污染。
如图6所示，渗碳槽6在渗碳时，温度上升至880℃，渗碳完成后转移到等温淬火介质中进行等温处理；其中880℃渗碳时，需保温2h，等温处理的温度为250℃且保温0.5h。等温处理结束后取出工件8进行淬火。
如图7所示，工件8的硬度曲线大致为先升高再降低；其中工件8最表层的残余奥氏体含量过高，导致硬度较低，因此在后续加工中需要将工件8的表层打磨掉。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (8)
1.一种低碳钢微渗碳等温淬火系统，其特征在于，包括渗碳槽(6)以及活动设置在渗碳槽(6)上端开口处的盖板(75)，所述渗碳槽(6)中设置有用于固定工件(8)的承载板(7)以及用于容纳承载板(7)的集料槽(65)，所述盖板(75)上设置有与承载板(7)转动连接且用于驱动承载板(7)升降的升降装置，所述集料槽(65)连接有用于驱动集料槽(65)绕竖直方向转动的驱动装置，所述集料槽(65)的底部环形设置有排料口(66)，所述承载板(7)的底部连接有用于封堵排料口(66)的环形挡块(71)；
低碳钢微渗碳等温淬火系统还包括等温淬火槽(5)、淬火槽(9)以及与盖板(75)连接并用于将承载板(7)移动到等温淬火槽(5)和淬火槽(9)中的移动机构；所述集料槽(65)的外壁设置有楔形块(67)，所述渗碳槽(6)的内壁铰接有捶打件(68)，所述捶打件(68)的铰接处设置有扭簧。
2.根据权利要求1所述的一种低碳钢微渗碳等温淬火系统，其特征在于，所述移动机构包括导轨(2)以及设置在导轨(2)上的横移装置(3)，所述导轨(2)的连接有支架(1)，所述横移装置(3)连接有与盖板(75)连接的伸缩装置(4)。
3.根据权利要求1所述的一种低碳钢微渗碳等温淬火系统，其特征在于，所述承载板(7)为网板。
4.根据权利要求1所述的一种低碳钢微渗碳等温淬火系统，其特征在于，所述升降装置包括设置在盖板(75)上的丝杆升降机(74)，所述丝杆升降机(74)啮合连接有丝杆(73)，所述丝杆(73)活动贯穿盖板(75)并转动连接有固定在承载板(7)中心处的连接杆(72)，所述连接杆(72)与丝杆(73)转动连接处位于集料槽(65)的上方。
5.根据权利要求1所述的一种低碳钢微渗碳等温淬火系统，其特征在于，所述盖板(75)上设置有加料口(76)，所述加料口(76)处设置有密封盖(77)。
6.根据权利要求1所述的一种低碳钢微渗碳等温淬火系统，其特征在于，所述驱动装置包括连接在集料槽(65)底部的驱动轴(64)，所述驱动轴(64)活动密封贯穿渗碳槽(6)底部并连接有电机(63)。
7.根据权利要求1所述的一种低碳钢微渗碳等温淬火系统，其特征在于，所述集料槽(65)的底部为W型，且排料口(66)位于集料槽(65)的底部最低点。
8.根据权利要求1所述的一种低碳钢微渗碳等温淬火系统，其特征在于，所述环形挡块(71)不与集料槽(65)接触的表面为倾斜设置。
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