CN1938435A

CN1938435A - 金属部件的冷却方法、金属部件的制造方法以及金属部件的冷却装置

Info

Publication number: CN1938435A
Application number: CNA200580009904XA
Authority: CN
Inventors: 山方三郎; 村上博充; 横田秀雄; 须田聪; 星野浩之; 柘植秀树; 寺坂宏一
Original assignee: ORIENT ENGINEERING CORP; Nippon Oil Corp
Current assignee: ORIENT ENGINEERING CORP; Eneos Corp
Priority date: 2004-04-07
Filing date: 2005-04-07
Publication date: 2007-03-28
Anticipated expiration: 2025-04-07
Also published as: CN100497663C; WO2005098055A1; EP1736555A4; EP1736555A1; US20070175549A1; EP1736555B1; JPWO2005098055A1

Abstract

本发明提供了一种金属部件的冷却方法、金属部件的制造方法以及金属部件的冷却装置。其课题是通过均匀破坏当冷却液在金属部件的表面上汽化时所形成的蒸汽膜来均匀地冷却金属部件。为解决该课题，对形成在金属部件表面上的蒸汽膜施加振动，从而破坏蒸汽膜，而无需搅动冷却液(1)。并且，在蒸汽膜开始被破坏后搅动冷却液(1)，从而使由蒸汽膜破坏形成的气泡扩散在冷却液(1)中。

Description

金属部件的冷却方法、金属部件的制造方法以及金属部件的冷却装置

技术领域

本发明涉及一种通过将金属部件浸入冷却液中来冷却金属部件的方法、一种通过使用该冷却方法来制造金属部件的方法以及一种金属部件的冷却装置。

背景技术

淬火处理和固溶化处理都是涉及将加热至高温的金属部件浸入由矿物油(淬火油)、水或水溶性冷却剂的水溶液等构成的冷却液中，以迅速冷却该金属部件的热处理。虽然这些冷却液具有优异的冷却稳定性和成本效率，但是应该注意以下几点问题。即，将加热至高温的金属部件浸入这些冷却液的瞬间，这些冷却液将会在与金属部件的界面处汽化，在金属部件表面产生蒸汽的膜(下文称为“蒸汽膜”)。由于蒸汽膜会阻碍金属部件的冷却，特别是，当由于金属部件的形状、金属部件在冷却槽中的布置等使蒸汽膜变得局部稳定时，金属部件将会不均匀地冷却并在金属部件中出现变形和软点(硬度差)。

为了解决该问题，以往的实践是利用尽可能强的对流来搅动浸入有金属部件的冷却液，以便在蒸汽膜和冷却液之间的界面处发生积极的热交换，并降低金属部件表面的温度，从而快速破坏蒸汽膜。

在JP2003-286517A(下文称为专利文献1)中，提出了这样一种方法，其中通过振动和喷流来搅动浸入有金属部件的冷却液，在冷却液中产生水平和竖直流动，从而破坏蒸汽膜，并使由被破坏的蒸汽膜产生的气泡扩散在冷却液中并消失。

但是，在上述专利文献1所述的方法中，当破坏蒸汽膜时需要搅动冷却液，因此会在冷却液中产生很强的流动，这容易阻碍对蒸汽膜的均匀破坏。因此，专利文献1中所述方法在均匀冷却部件方面尚存在进一步改善的空间。

因此，鉴于上述情况而作出了本发明，其目的是提供通过均匀破坏由金属部件表面上冷却液的汽化而形成的蒸汽膜来均匀冷却金属部件的方法。

发明内容

为了解决该问题，本发明人进行了深入的研究，结果发现由金属部件表面上冷却液的汽化而形成的蒸汽膜通过该膜内部的压力而保持稳定，通过破坏该蒸汽膜的稳定性，可以有效地破坏该蒸汽膜。

也就是说，本发明提供了一种通过将经加热的金属部件浸入冷却液中来冷却金属部件的冷却方法，其特征在于，通过对当冷却液在金属部件表面上汽化时所形成的蒸汽膜施加反复变化的压力来破坏蒸汽膜，而无需搅动冷却液。

根据该冷却方法，当对蒸汽膜施加反复变化的压力时，该蒸汽膜反复膨胀和收缩并波动，以膜厚因该波动而减小的部分作为起点，使该蒸汽膜受到破坏。此时，通过对蒸汽膜施加反复变化的压力而不搅动冷却液，在冷却液中会产生像自然对流般较弱的流动，但不会像搅动冷却液时那样产生很强的流动。因此，可以均匀地破坏蒸汽膜。

在本发明的冷却方法中，对蒸汽膜施加反复变化的压力的方法的实例包括对冷却液施加振动的方法、改变冷却液的液面压力的方法以及通过组合这两种方法施加反复变化的压力的方法。作为对蒸汽膜施加反复变化的压力的方法，还可以举出使金属部件摇动的方法。此外，施加到蒸汽膜上的压力可以是连续变化的，也可以是类似脉冲振动那样的间歇变化。

在本发明的冷却方法中，对冷却液施加振动的方法并不受特别限制，只要不会在冷却液中产生很强的流动即可，对冷却液施加振动的方法的实例包括例如以下方法，该方法涉及在冷却槽中提供诸如振动板和旋转体等振动器，并使振动板进行往复运动或使旋转体进行旋转运动。对冷却液施加振动的方法的实例还包括以下方法，该方法涉及在冷却槽中提供多个振动器，并使这些振动器振动。根据该方法，可以通过多个振动器的共振来对冷却液施加振动，并且可以在冷却槽内施加部分不同的振动。

此外，在本发明的冷却方法中，当采用涉及对冷却液施加振动的方法作为对蒸汽膜施加反复变化的压力的方法时，振动的振幅或频率至少其中之一可以根据蒸汽膜的厚度进行调节。

蒸汽膜的厚度根据金属部件的尺寸、温度和形状、冷却液的种类和温度、施加在该液体上的压力等而变化。例如，当蒸汽膜较厚时，优选使振幅较大，当蒸汽膜较薄时，优选使频率较高。

此外，在本发明的冷却方法中，当采用涉及对冷却液施加振动的方法作为对蒸汽膜施加反复变化的压力的方法时，振动的振幅或频率至少其中之一可以根据冷却液的状态进行调节。

冷却液的状态按以下顺序变化：

(1)蒸汽膜阶段，在此阶段蒸汽膜存在于金属部件表面上，(2)沸腾阶段，在此阶段该蒸汽膜被破坏并从金属部件表面除去，结果使金属部件暴露并且与该暴露表面相接触的冷却液沸腾，以及(3)对流阶段，在此阶段沸腾结束且对流开始。例如，在蒸汽膜稳定存在的蒸汽膜阶段的前期，优选使振幅较大，而从蒸汽膜开始破坏的蒸汽膜阶段的后期至转变到沸腾阶段之前，优选使频率较高。

在本发明的冷却方法中，如果施加至冷却液的振动的振幅太小，则预计无法获得蒸汽膜的破坏效果；另一方面，如果振幅太大，则冷却液的液面会变为波状，有时会产生很强的流动。有鉴于此，当通过使用振动板施加振动时，优选以振动板的摆动宽度表示的振幅大于或等于2mm。当通过压力施加振动时，优选由压力变化量表示的振幅大于或等于在未施加振动的状态下施加至冷却液的压力的1％(例如，大于或等于100Pa)。

如果施加至冷却液的频率太低，则压力变化和缓，蒸汽膜不会波动，结果预计无法获得蒸汽膜的破坏效果。另一方面，如果施加至冷却液的频率太高，则蒸汽膜的波动过于细微，结果预计无法获得蒸汽膜的破坏效果。从这一点上看，当采用由URAS TECHNO生产的配有振动马达的振动装置(商品名：URAS TECHNO VIBRATOR)时，施加至冷却液的振动频率优选为5Hz～80Hz，更优选为20Hz～30Hz。

此外，当施加至冷却液的振动具有较低的频率和较大的振幅时，则必须防止冷却液的液面变为波状，因此，冷却槽的构造变得复杂。当将作为超声波的具有较小振幅和较高频率的振动施加至冷却液时，则蒸汽膜的波动会变得过于细微，因此，预计无法获得蒸汽膜的破坏效果。

在本发明的冷却方法中，优选在蒸汽膜开始被破坏后搅动冷却液，以使由蒸汽膜的破坏所形成的气泡扩散在冷却液中。

作为其结果，可以使由被破坏的蒸汽膜形成的气泡均匀、迅速地扩散在冷却液中并消失，结果使金属部件的冷却均匀、迅速地进行。在需要使气泡快速扩散时，例如在同时冷却大量金属部件的情况下，在冷却具有较大体积的金属部件的情况下等，这种对冷却液的搅动特别有效。

搅动冷却液的方法的实例包括喷射搅动，优选采用由下向上在冷却液中形成均匀流动的方法。优选搅动冷却液的开始时刻与蒸汽膜开始被破坏的时间点同步。

可以在停止对蒸汽膜施加变化的压力后，或在持续对蒸汽膜施加变化的压力的同时进行搅动。至于采用何种方法，需要根据要冷却的金属部件的尺寸、种类或量来选择其中任意一种方法。

例如，当冷却易于变形的金属部件时，为了在冷却液的对流阶段时冷却比较和缓，优选在停止对蒸汽膜施加变化的压力之后进行搅动。也就是说，优选在搅动冷却液期间不施加振动。另一方面，在同时冷却大量金属部件时或在冷却具有很大体积的金属部件时，为了即使在冷却液对流阶段也能够进行强烈冷却，优选在对蒸汽膜施加变化的压力下进行搅动。也就是说，优选在搅动冷却液的同时施加振动。

此外，在本发明的冷却方法中，优选根据冷却液的状态以及冷却液中金属部件的状态，对搅动强度和由搅动产生的流动的方向中的至少一方进行调节。

在冷却液的沸腾阶段，优选使由被破坏的蒸汽膜形成的气泡在冷却液中均匀、迅速地扩散并消失。因此，优选从蒸汽膜开始破坏的蒸汽膜阶段的后期至转变到沸腾阶段之前进行强烈搅动。此外，在将金属部件的纵向在冷却液中朝向垂直方向布置的情况中，优选确保由搅动产生的流动的方向为垂直方向，在将金属部件的纵向在冷却液中朝向水平方向布置的情况中，优选确保由搅动产生的流动的方向为水平方向。

附带提及，本发明的冷却方法可以有利地用在金属部件的淬火处理和固溶化处理中。

本发明还提供了一种制造金属部件的方法，其特征在于，该制造方法包括加热金属部件的步骤和在加热金属部件后通过将其浸入冷却液中而对该金属部件进行冷却的步骤，并且其特征在于，在冷却步骤中，通过对在金属部件表面上冷却液汽化时所形成的蒸汽膜施加反复变化的压力来破坏蒸汽膜，而无需搅动冷却液。

按照该制造方法，可以提高金属部件冷却的均匀性，使其不易于发生变形或产生软点。因此可以获得高精度、高品质的金属部件。

附带提及，在本发明的制造方法中，与上述冷却方法相同，对蒸汽膜施加反复变化的压力的方法的实例包括对冷却液施加振动的方法、改变冷却液的液面压力的方法、通过组合这两种方法施加反复变化的压力的方法以及摇动金属部件的方法。

此外，作为对冷却液施加振动的方法，与上述冷却方法相同，可以举出使一个或多个振动器振动的方法。

此外，在本发明的制造方法中，当采用对冷却液施加振动的方法作为对蒸汽膜施加反复变化的压力的方法时，与上述冷却方法相同，可以根据蒸汽膜的厚度和冷却液的状态来调节振动的振幅和频率中的至少一方。

此外，在本发明的制造方法中，优选冷却方法包括在蒸汽膜开始被破坏后搅动冷却液，以使由蒸汽膜的破坏形成的气泡扩散在冷却液中。此时，与上述冷却方法相同，优选根据冷却液的状态以及冷却液中金属部件的状态，对搅动强度和由搅动产生的流动的方向中的至少一方进行调节。

此外，本发明还提供了一种金属部件的冷却装置，其特征在于，该冷却装置包含在加热金属部件后通过将其浸入冷却液中而冷却所述金属部件的单元，并且其特征在于所述冷却单元对在金属部件表面上冷却液汽化时所形成的蒸汽膜施加反复变化的压力，并破坏蒸汽膜，而无需搅动冷却液。

根据该冷却装置，可以提高金属部件冷却的均匀性，使其不易于发生变形或产生软点。因此可以获得高精度、高品质的金属部件。

附带提及，在本发明的冷却装置中，与上述冷却方法相同，对蒸汽膜施加反复变化的压力的方法的实例包括对冷却液施加振动的方法、改变冷却液的液面压力的方法、通过组合这两种方法施加反复变化的压力的方法以及摇动金属部件的方法。此外，施加到蒸汽膜上的压力可以是连续变化的，也可以是类似脉冲振动那样的间歇变化。

此外，在本发明的冷却装置中，作为对冷却液施加振动的方法，与上述冷却方法相同，可以举出使一个或多个振动器振动的方法。

此外，在本发明的冷却装置中，当采用对冷却液施加振动的方法作为对蒸汽膜施加反复变化的压力的方法时，与上述冷却方法相同，可以根据蒸汽膜的厚度和冷却液的状态来调节振动的振幅和频率中的至少一方。

此外，在本发明的冷却装置中，优选在蒸汽膜开始被破坏后上述冷却单元搅动冷却液，以使由蒸汽膜的破坏形成的气泡扩散在冷却液中。此时，优选根据冷却液的状态以及冷却液中金属部件的状态，对搅动强度和由搅动产生的流动的方向中的至少一方进行调节。

附图说明

图1是显示与本发明有关的金属部件的冷却方法中所使用的冷却装置的一个实例的结构示意图；

图2显示了在该实施方案的冷却装置中当开动振动装置时冷却液中所发生的压力变化的图；

图3显示了在该实施方案的冷却装置中当开动搅拌器时冷却液中所发生的压力变化的图；

图4是显示与本发明有关的金属部件的冷却方法中所使用的冷却装置的另一实例的结构示意图；

图5显示了进行了第1号至第4号冷却处理的由不锈钢制成的圆棒试样的侧面上的冷却曲线图；以及

图6显示了进行了第5号和第6号冷却处理的由不锈钢制成的圆棒试样的侧面上的冷却曲线图。

具体实施方式

下面将参照附图描述本发明的实施方案。

在该实施方案中，将对通过使用与本发明有关的金属部件的冷却装置制造的金属部件的情况进行说明。

图1是显示与本发明有关的金属部件的冷却方法中所使用的冷却装置的一个实例的结构示意图。

如图1所示，该冷却装置配备有盛有冷却液1的冷却槽2、容纳金属部件的容器3、两个振动装置10、搅拌器20和控制器30。在该冷却装置的上部，布置有加热金属部件的加热装置40。通过使用图中未示出的升降设备，将用该加热装置40加热的金属部件所在的容器3浸入到冷却槽2的中部。

振动装置10配备有一个振动板11和驱动单元12，所述驱动单元12使用规定的振幅和规定的频率，使振动板11产生振动。将振动板11竖直地布置于冷却槽2中容器3的侧面附近，使其板面朝向容器3。当开动该振动装置10时，振动板11进行水平的往复运动并产生振动4。将振动4施加到冷却液1上。通过调节两个振动装置10各自的频率和振幅，可以施加由两个振动板11共振产生的振动或者在容器3两侧不同的振动。

搅拌器20装配有其轴朝向垂直方向布置的螺旋桨21、多个整流板22以及控制螺旋桨21的旋转运动的驱动单元23，这三个组件全部位于冷却槽2中振动板11的侧方。通过开动该搅拌器20，螺旋桨21进行旋转，搅动冷却液1，结果使得在冷却液1中产生向上的流动，该流动沿着整流板22从容器3的下方向上运动。

控制器30布置在冷却槽2的外部，并构造用于控制开动振动装置10的驱动单元12的时机和开动搅拌器20的驱动单元23的时机。此外，还构造控制器30用于根据蒸汽膜的厚度或冷却液1的状态来控制振动装置10的驱动单元12，同时用于根据冷却液1的状态或冷却液1中金属部件的状态来控制搅拌器20的驱动单元23。

将应变仪压力传感器安装在该冷却装置的冷却槽2中，在单独开动振动装置10和搅拌器20的情况中，测量冷却槽2内冷却液1中发生的压力变化。

图2显示了在频率为40Hz的条件下，开动振动装置的振动板时冷却液中发生的压力变化的曲线图。图3显示了在冷却液中产生的向上流动的流速达到30m³/h的条件下，开动搅拌器时冷却液中发生的压力变化的曲线图。在该图中，纵坐标上传感器的电动势的波动宽度表示压力变化量的大小(相对值)，传感器的电动势的数值表示冷却液中所产生的流动的强度(相对值)。

如图2和图3所示，当开动振动装置10时，传感器的电动势的变化为0.02V左右的该压力变化在冷却液中反复出现，而当开动搅拌器20时，冷却液中几乎不会发生压力变化。

由振动装置10在冷却液1中产生的流动比开动搅拌器20所产生的流动弱。从该事实可以确定，当开动振动装置10时，会对冷却液1施加反复变化的压力，而不会产生强烈流动，而通过开动搅拌器20，虽然会在冷却液1中形成强烈流动，但是却未施加变化的压力。

图4是显示与本发明有关的金属部件的冷却方法中所使用的冷却装置的另一实例的结构示意图。

如图4所示，该冷却装置配备有盛有冷却液1的冷却槽2、容纳要进行冷却处理的金属部件的容器3、将气体导入冷却槽2的气体导入管5、从冷却槽2中排出气体的气体排出管6、其中将螺旋桨21布置在冷却槽2内的侧方并使其轴朝向垂直方向的搅拌器20和布置在冷却槽2外部的控制器50。与上述图1中所显示的冷却装置相同，将用加热装置40加热的金属部件所在的容器3浸入到冷却槽2的中部。附带提及，与上述图1中所示的冷却装置部件相同的部分用相同的数字表示，并略去对这些部分的描述。

通过使用连接在控制器50上的电磁阀5a，气体导入管5可以将气体导入冷却槽2。

通过使用连接在控制器50上的电磁阀6a，气体排出管6可以排出冷却槽2中的气体。

构建控制器50以通过打开气体导入管5的电磁阀5a而将气体连续导入冷却槽2，并反复打开和关闭气体排出管6的电磁阀6a。这样就可以改变已进入到冷却槽2中的冷却液1的液面压力。此外，构建控制器50以用于在蒸汽膜开始被破坏时开始开动搅拌器20。

此外，构建控制器50以用于控制由气体导入管5导入的气体体积，以及根据蒸汽膜和冷却液1的状态来控制打开和关闭气体排出管6的电磁阀6a的时机，还用于根据冷却液1和冷却液1中的金属部件的状态来控制搅拌器20的驱动单元23。

通过使用具有上述结构的冷却装置，利用与本发明的实施方案相当的方法和利用与传统方法相当的方法对金属部件进行冷却。

将已经加热到830℃的直径为12mm的由不锈钢制成的圆棒试样(金属部件)浸入70℃的淬火油(冷却液)1中，使用如下所示的第1号至第5号的方法进行冷却。附带提及，在第1号至第3号和第5号及第6号中，通过使用上述图1中所示的冷却装置(下文称为“第一冷却装置”)进行冷却，而在第4号中，通过使用上述图4中所示的冷却装置进行冷却。附带提及，在第一冷却装置中施加至淬火油1的振动4的振幅由振动板11的摆动宽度来表示。附带提及，每种方法都通过执行预先存储在控制器30、50中的算法而自动进行。

在第1号中，首先开动振动装置10，从而使振动板11以40Hz的频率和4mm的振幅振动，并对淬火油1施加该振动2秒钟。然后，停止振动装置10，同时开动搅拌器20，从而通过流速为30m³/h的向上流动喷射搅动淬火油1。

在第2号中，开动振动装置10，从而使振动板11以40Hz的频率和4mm的振幅振动，并将该振动施加到淬火油1上。

在第3号中，开动振动装置10，从而使振动板11以40Hz的频率和4mm的振幅振动，同时开动搅拌器20，从而通过流速为30m³/h的向上流动喷射搅动淬火油1。

在第4号中，打开电磁阀5a，并由气体导入管5将氮气连续导入冷却槽2中。使淬火油1的液面压力保持在0.12Mpa，在15秒的时间段内，每秒打开和关闭气体排出管6的电磁阀6a两次，从而使施加至液面上的压力反复变化。

在第5号中，使淬火油1进行自然对流。

在第6号中，开动搅拌器20，从而通过流速为30m³/h的向上流动喷射搅动淬火油1。

在第1号至第6号冷却处理中，测量由不锈钢制成的圆棒试样的侧面上的温度，并作出每个试样的冷却曲线。结果如图5和图6所示。

图5显示了在第1号至第4号的条件下，由不锈钢制成的圆棒试样的侧面上的冷却曲线。图6显示了在第5号和第6号的条件下，由不锈钢制成的圆棒试样的侧面上的冷却曲线。

如图5所示，在涉及在对淬火油1施加振动后通过淬火油1的喷射搅动来进行冷却的第1号方法中，在将试样浸入在淬火油1中后1.9秒时，发生从和缓冷却到急剧冷却的变化。将该变化点称作“特性点”。

在涉及通过对淬火油1施加振动来进行冷却的第2号方法和涉及通过在喷射搅动淬火油1的同时对淬火油1施加振动来进行冷却的第3号方法中，均在将试样浸入到淬火油1后2.7秒时观察到了特性点。

在涉及通过反复改变淬火油1的液面压力来进行冷却的第4号方法中，在将试样浸入到淬火油1后2.7秒时，观察到了特性点。

可以认为，由于在第2号中，在对淬火油1施加振动后未对淬火油1进行喷射搅动，所以由蒸汽膜破坏形成的气泡需要时间进行扩散，结果观察到特性点时的时间点要滞后于第1号的时间点。

此外，可以认为，由于在第3号中，通过在喷射搅动淬火油1的同时对淬火油1施加振动来进行冷却，所以在冷却液中产生了强烈流动，阻止了蒸汽膜的均匀破坏，结果观察到特性点时的时间点要滞后于第1号的时间点。

此外，可以认为，由于在第4号中，在改变淬火油1的液面压力后未对淬火油1进行喷射搅动，所以由蒸汽膜破坏形成的气泡需要时间进行扩散，结果观察到特性点时的时间点要滞后于第1号的时间点。

另一方面，如图6所示，在涉及通过淬火油1的自然对流来进行冷却的第5号方法中，在将试样浸入淬火油1后3.8秒时，观察到了特性点。在涉及通过喷射搅动淬火油1来进行冷却的第6号方法中，在将试样浸入淬火油后3.5秒时，观察到了特性点。

从上述结果可以明显看出，通过不搅动淬火油1来破坏蒸汽膜，并在蒸汽膜开始被破坏后搅动淬火油1，可以快速冷却金属部件。

第1号的特性点是比第2号至第4号的特性点大约高20℃的温度，并且该温度比第5号和第6号的特性点大约高50℃。由这些结果，当在第1号的条件下进行冷却时，可以确定蒸汽膜的破坏是由蒸汽膜的稳定性被破坏所致，而不是因为金属部件表面温度下降所致。

接下来，对金属部件进行渗碳处理，然后使用本发明的方法和使用传统方法进行冷却。金属部件在热处理前后的尺寸变化如下进行研究。

首先制备由SCM420制成的环状材料(外径：70mm，内径：55mm，轴长：40mm)。将该环状材料布置在通过逐滴加入醇而引入还原气氛的920℃的加热炉中，将该材料的轴向配置在垂直方向上。接下来，在向该加热炉在还原气氛下加入丙烷气体的同时，进行60分钟的渗碳处理，使该气氛中的碳浓度保持在0.8％。然后，在加热炉中在还原气氛下将环状材料的温度降至850℃。

接下来，将该环状材料从图1所示的加热装置40中转移到冷却槽2中。该冷却槽2中盛有70℃的淬火油(冷却液)1，并使淬火油1上方的区域保持在非氧化性气氛中。将环状材料浸入该淬火油1中。在第10号至第15号的条件下进行冷却。

在第10号中，开动振动装置10，从而使振动板11以40Hz的频率和4mm的振幅振动，对淬火油1施加该振动60秒。

在第11号中，开动振动装置10，从而使振动板11以60Hz的频率和2mm的振幅振动，对淬火油1施加该振动60秒。

在第12号中，开动振动装置10，从而使振动板11以40Hz的频率和4mm的振幅振动，同时开动搅拌器20，从而通过流速为30m³/h的向上流动将淬火油1喷射搅动60秒。

在第13号中，首先，开动振动装置10，从而使振动板11以40Hz的频率和4mm的振幅振动，对淬火油1施加该振动2秒。然后，停止振动装置10，同时开动搅拌器20，从而通过流速为30m³/h的向上流动将淬火油1喷射搅动60秒。

在第14号中，开动搅拌器20，从而通过流速为30m³/h的向上流动将淬火油1喷射搅动60秒。

在第15号中，使淬火油1进行自然对流，并将环状材料浸入该淬火油1中5分钟。

对于冷却处理后的每个环状材料，测量轴向的两个末端部分和中间部分的外径和不圆度，研究热处理前后外径和不圆度的变化。结果如表1所示。

在表1中，标有“+”的外径数值表示热处理后尺寸增加，而标有“-”的外径数值表示热处理后尺寸减小。顶部、中部和底部之间尺寸变化的最大差值也显示在表1中。外径的最大差值越小，则热处理后环状材料轴向上的变形差值越小。

如表1所示，与涉及通过淬火油1的喷射搅动来进行冷却的第14号的方法和涉及通过淬火油1的自然对流进行冷却的第15号的方法相比，在涉及通过对淬火油1施加振动来进行冷却的第10号至第13号的方法中，外径的最大差值较小。

在第10号方法至第13号方法中，在涉及在对淬火油1施加振动后通过淬火油1的喷射搅动来进行冷却的第13号中外径最大差值非常小。在涉及通过对淬火油1施加具有高频率和小振幅的振动来进行冷却的第11号中，振动的效果较小，与第10号、第12号和第13号相比，显示出较大的外径最大差值。

在第10号至第13号中，不圆度的变化小于涉及通过淬火油1的喷射搅动来进行冷却的第14号，并且获得与涉及通过淬火油1的自然对流进行冷却的第15号中相同程度的不圆度。

从上述结果可以明显看出，通过不搅动淬火油来破坏蒸汽膜，并通过在蒸汽膜开始被破坏后搅动淬火油，可以改善所得金属部件轴向变形的不均匀性。

[表1]

淬火处理方法	外径的变化(μm)				不圆度的变化(μm)
	外径的变化(μm)				不圆度的变化(μm)				顶端	中部	底端	差值	顶端	中部	底端	差值
	10	+9	+1	+34	33	37	26	41	顶端	中部	底端	差值	顶端	中部	底端	差值	35
11	10	+9	+1	+34	33	37	26	41	-14	-3	+25	39	43	29	35	36	35
11	12	+6	+4	+36	32	41	33	40	-14	-3	+25	39	43	29	35	36	38
13	12	+6	+4	+36	32	41	33	40	+12	+8	+31	23	42	29	36	36	38
13	14	-28	-7	+32	60	53	34	45	+12	+8	+31	23	42	29	36	36	44
15	14	-28	-7	+32	60	53	34	45	-27	-10	+21	48	45	27	37	36	44

工业实用性

根据本发明，对形成在金属部件表面上的蒸汽膜施加反复变化的压力并破坏蒸汽膜而无需搅动冷却液，结果在冷却液中不产生强烈流动。因此，使均匀破坏蒸汽膜变得很容易。因此，可以提高金属部件冷却的均匀性，使其不易于发生变形或产生软点。作为其结果，易于获得高精度和高品质的金属部件。

Claims

1.一种通过将经加热的金属部件浸入冷却液中来进行冷却的金属部件的冷却方法，其特征在于，通过对当所述冷却液在所述金属部件的表面上汽化时所形成的蒸汽膜施加反复变化的压力来破坏所述蒸汽膜，而无需搅动所述冷却液。

2.如权利要求1所述的金属部件的冷却方法，其特征在于，通过对所述冷却液施加振动而对所述蒸汽膜施加反复变化的压力。

3.如权利要求1所述的金属部件的冷却方法，其特征在于，通过改变所述冷却液的液面压力而对所述蒸汽膜施加反复变化的压力。

4.如权利要求1所述的金属部件的冷却方法，其特征在于，通过将对所述冷却液施加振动与改变所述冷却液的液面压力相组合来对所述蒸汽膜施加反复变化的压力。

5.如权利要求2或4所述的金属部件的冷却方法，其特征在于，施加至所述冷却液的振动由多个振动器提供。

6.如权利要求2、4和5任一项所述的金属部件的冷却方法，其特征在于，根据所述蒸汽膜的厚度对振动的振幅和频率中的至少一方进行调节。

7.如权利要求2、4和5任一项所述的金属部件的冷却方法，其特征在于，根据所述冷却液的状态对振动的振幅和频率中的至少一方进行调节。

8.如权利要求1至7任一项所述的金属部件的冷却方法，其特征在于，在所述蒸汽膜开始被破坏后搅动所述冷却液，使由所述蒸汽膜破坏形成的气泡扩散在所述冷却液中。

9.如权利要求8所述的金属部件的冷却方法，其特征在于，根据所述冷却液的状态以及所述冷却液中的所述金属部件的状态对搅动强度和由所述搅动产生的流动的方向中的至少一方进行调节。

10.一种制造金属部件的方法，其特征在于，该制造方法包括加热金属部件的步骤和加热所述金属部件后，通过将所述金属部件浸入冷却液中而对该金属部件进行冷却的步骤，其中在冷却步骤中，通过对当所述冷却液在所述金属部件的表面上汽化时所形成的蒸汽膜施加反复变化的压力以破坏所述蒸汽膜，而无需搅动所述冷却液。

11.一种金属部件的冷却装置，其特征在于，所述冷却装置包含用于在加热金属部件后通过将所述金属部件浸入冷却液中对该金属部件进行冷却的单元，其中所述冷却装置对当所述冷却液在所述金属部件的表面上汽化时所形成的蒸汽膜施加反复变化的压力并破坏所述蒸汽膜，而无需搅动所述冷却液。