CN1948518A - 刀剪产品的热处理装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种刀剪产品真空热处理的装置及方法，利用三室真空热处理炉，采用标准的闭环控制系统、智能控制，工艺精度高，有效解决刀具制造中的光洁度和硬度不足的两大难题，达到刃口锋利、不易磨损、不易崩口的要求。通过这种真空热处理工艺加工的刀剪，产品无氧化、无脱碳、表面工艺优良、变形微小，热处理综合力学性能优异，使用寿命长。保证了刀剪产品的光洁度和硬度，达到刃口锋利、不易磨损、不易崩口的要求。并且，它与现有技术相比，还具有降低生产耗电，缓解部分用电矛盾；降低生产成本，提高产品性能及寿命，节约能源，提高生产效率的优点。

Description

刀剪产品的热处理装置及方法

技术领域

本发明涉及刀剪产品的热处理技术领域，特别是一种对刀剪进行真空加热并进行油淬或气冷的一体化真空热处理的装置及方法。

背景技术

在刀剪的生产过程中，热处理是最关键的核心技术，直接影响刀剪的产品质量。目前国内刀剪生产厂家除少部分仍用十分落后的燃煤气炉加热外，大部分采用电阻炉进行热处理，但这些热处理方法存在着热效率低、能耗大、控制精度不高、产品质量不稳定、生产的刀剪档次低等缺点。并且由于这些方法中均是在空气中直接对刀剪产品加热，容易造成氧化和脱炭，这对于热处理后零件的表面性能产生不利的影响，造成光洁度和表面硬度不够。并且由于直接加热，使得零件内外温差较大，从而刀剪产品经热处理后变形较大，直接影响刀剪产品的质量。在工艺上，现有的刀剪热处理工艺需要进行两次热处理工艺参数的选择，包括淬火工艺参数、回火工艺参数，对在热处理温度、热处理时间、淬火、回火等工艺作业过程难以做到科学系统的控制，造成热处理后刀剪产品质量不稳定。中国专利200420000295.4介绍了一种双室真空水或水基介质热处理炉，但它只采用了一个冷却室加一个加热室的双室结构，使得其效率相对较低。并且由于采用水或水基介质进行热处理时，在高温下会分解氧气，从而同样会影响到产品的质量。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种刀剪产品的真空热处理装置及方法方法，采用标准的闭环控制系统、智能控制，工艺精度高，有效解决刀具制造中的光洁度和硬度不足的两大难题，达到刃口锋利、不易磨损、不易崩口的要求。

本发明通过以下技术方案来实现：一种多室真空热处理炉，包括加热室、冷却室、电控系统、快速转移装置以及与加热室和冷却室相连的排气、充气系统和冷却系统，加热室和冷却室相连，两者之间设有可开启和关闭的隔热门，快速转移装置穿过隔热门往复于加热室和冷却室之间，所述电控系统与快速转移装置、排气、充气系统、冷却系统和隔热门通过机械和/或电气元件连接，其特征在于：所述冷却室共两个，分别设置在加热室的两端。

所述冷却室包括油淬室和/或气淬室。

所述油淬室下部设有油槽，该油槽内设有搅拌器以及加热装置，所述搅拌器与加热装置与电控系统电连接。

所述气淬室上部设有风机和散热装置，所述风机和散热装置与电控系统电连接。

应用上述这种热处理装置的热处理方法，其特征在于：将刀剪产品放入具有闭环控温回路的真空炉内对刀剪产品进行真空热处理。

该工艺方法包括以下步骤：

(1)将待热处理的刀剪产品经清洗、干燥后置于料筐中；

(2)将料筐送入真空炉的冷却室的料车上，关闭炉门，开启水冷系统；

(3)启动低真空机组和机械泵，对冷却室抽真空至133Pa，使刀剪产品预热至200℃；

(4)打开冷却室和加热室之间的隔热门，将料筐送入加热室，并关闭隔热门，启动高真空机组，对加热室抽真空至不低于1.33Pa，通电加热到1000℃～1100℃，并保温30至40分钟；

(5)保温结束后，断电停止加热，打开真空隔热门，将料筐移入冷却室，并立即关闭隔热门，向冷却室充氮；

(6)淬火结束保温，保温后卸压，打开炉盖，取出料筐。

所述步骤(5)中的冷却室为油淬室，其中氮气压力小于或等于0.16Mpa；并将料筐降至油槽中，启动油搅拌器，对刀剪产品进行油淬。所述冷却室为油淬室或气淬室，刀剪产品经油淬室预热，加热室加热保温，再在油淬室内油淬；或刀剪产品经气淬室预热，加热室加热保温，再由油淬室内油淬。

或者，所述步骤(5)中的冷却室为气淬室，其中氮气压力至0.06Mpa时启动风机，使压力最高到0.5Mpa，对刀剪产品进行油淬。所述冷却室为油淬室或气淬室，刀剪产品经油淬室预热，加热室加热保温，再在气淬室内气淬；或刀剪产品经气淬室预热，加热室加热保温，再由气淬室内气淬。

通过这种真空热处理装置及工艺加工的刀剪，产品无氧化、无脱碳、表面工艺优良、变形微小，热处理综合力学性能优异，使用寿命长。保证了刀剪产品的光洁度和硬度，达到刃口锋利、不易磨损、不易崩口的要求。并且，它与现有技术相比，还具有降低生产耗电，缓解部分用电矛盾；降低生产成本，提高产品性能及寿命，节约能源的优点。由于它为三室真空热处理炉，使得工件的热处理效率大大提高。

附图说明

下面结合附图对本发明刀剪产品得热处理方法作进一步说明：

附图1：本发明所采用得多室真空热处理炉的结构示意图；

附图2：本实用新型多室真空热处理炉淬火(第一炉)曲线图；

附图3：本实用新型多室真空热处理炉淬火(第二至N炉)曲线图。

具体实施方式

实施例一：

如附图1所示，真空热处理炉包括加热室1、油淬室2、气淬室3、电控系统、快速转移装置以及与加热室1和冷却室相连的排气、充气系统和冷却系统，油淬室2、气淬室3分别设置在加热室1的两端，加热室1和油淬室2、气淬室3相连，两者之间设有可开启和关闭的隔热门5、8，快速转移装置中的工件车4可穿过隔热门5、8往复于加热室1和油淬室2、气淬室3之间，电控系统与工件车4、排气、充气系统、冷却系统和隔热门5、8通过机械和/或电气元件连接。

在油淬室2下部设有油槽21，该油槽21内设有搅拌器22以及加热装置23，它们均与电控系统电连接。在气淬室3上部设有风机31和散热装置32，它们也与电控系统电连接。在油淬室2上还连接有油室阀11和油室真空泵10，在气淬室3上还连接有气室阀13和气室真空泵12，该油室阀11和气室阀13分别与真空机组相连，该真空机组包括扩散泵16、维持泵17、罗茨泵18以及热室真空泵19，在扩散泵16与其他三者之间设有主路阀14，扩散泵16通过高真空阀9连接至加热室1，对加热室1抽真空。维持泵17、罗茨泵18以及热室真空泵19还可以之间通过旁路阀15之接连接至加热室1。在加热室1上还连接油渗碳泵25。

将需要处理的刀剪制品置于料筐中，该料筐在油淬室2加热后，通过快速移动装置从油淬室2快速进入加热室1，在冷却时，从加热室1快速移至气淬室3。该快速移动装置主要包括工件车4、带有活动导轨的输送机构。料筐和零件经过清洗，去除油污并保持干燥，将准备好的零件和料筐放于工件车4上，关闭翻板阀，打开油淬室2的放气阀6，待炉内外压力平衡，关放气阀6，打开炉门20，将工件车4与输送机构的活动导轨对接，将料筐送入油淬室2，关闭炉门20。打开水冷系统各开关，保证回水畅通(现有技术，图中未示出)。如果油淬室2内的真空淬火油是第一次使用，还必须对该真空淬火油除气。也就是关闭油淬室2的隔热门5及真空机组的高真空阀9，启动油室真空泵10，打开油室阀11，使炉内真空度在1330至13.3Pa之间启动油搅拌器22的电机以及加热装置23。调试搅拌器22同时观察油面，当油面沸腾时停止抽真空，不沸腾时再重复抽真空，直到油面不再沸腾时为止，并且关闭搅拌器22的电机。

按操作程序先通过油室阀11启动低真空机组，对油淬室2抽真空，刀剪产品预热至200℃，然后打开真空隔热门5，工件车4由高位进入加热室1，将料筐放在炉床上，工件车4低位退回油淬室1，关闭真空隔热门5。然后通过主路阀14启动高真空机组，对加热室1抽真空。在加热室1真空度达到1.33Pa以上时通电加热。刀剪产品在加热室加热到1060℃(升速和压力变化要匹配，忌在高压力下快速升温)，并保温30至40分钟。如附图2所示，刀剪产品第一炉的升温时间是140分钟，保温时间是40分钟，在油淬室2内的预热温度为200℃。如附图3所示，刀剪产品第二至第N炉的升温时间是100分钟，保温时间是30分钟，在油淬室2内的预热温度为200℃。保温结束后，关闭油淬室2的油室阀11，断电停止加热，打开真空隔热门5、8，工件车4低位进入加热室1，工件车1上升提起料筐，退回油淬室2，关闭油淬室2真空隔热门5。接着打开充气阀7向油淬室2充氮，氮气压力小于或等于0.16Mpa；与此同时，将工件车4降至油槽21中，启动油搅拌器22，对工件进行油淬。油淬结束保温，保温后，工件车4升起，油搅拌器22停止。然后打开油淬室2的放气阀6，使油淬室2与大气压力平衡，关闭放气阀6，打开炉盖20，将工件车4与输送机构的活动导轨对接，取出料筐。用车间吊车将料筐起吊运走，再将下一个装好待热处理工件的料筐放在炉车上，进行第二炉操作。

本发明所用的设备中的排气、充气系统为现有技术。通过该排气、充气系统可自动调整、显示加热室、油淬室、气淬室的压力，因该设备为现有技术，现不作详细描述。本发明所用的设备中的闸门、气缸、泵及阀均由电气控制系统自动控制。当然，特殊情况和维修状态另备有手动操作系统。

实施例二：

实施例二与实施例一相比，其区别在于将油淬改为气淬，其操作过程与油淬操作基本相同。也即工件从气淬室3预热，经过加热室1再返回气淬室3气淬。当工件车4从加热室1由高位回到气淬室3时，关闭中间隔热门8，快速充入氮气，充氮压力至0.06Mpa时，启动风机31、开启散热装置32继续充氮，压力最高到0.5Mpa，高压高流率冷风循环对工件进行气淬。

实施例三：

实施例三与实施例一相比，其区别在于将工件在气淬室3内进行预热，在油淬室1中进行油淬。也即工件从气淬室3进，经过加热室1再进入油淬室2油淬。当工件车4进入气淬室3时，对气淬室3抽真空、加热室1抽真空至不低于1.33Pa，当工件车4从加热室1由高位进到油淬室2时，关闭中间隔热门5，由充气阀7向油淬室2充氮，氮气压力小于或等于0.16Mpa；与此同时，将工件车4降至油槽中，启动油搅拌器22，对工件进行油淬。油淬结束后，工件车4升起，油搅拌器22停止。然后打开油淬室2的放气阀6，使油淬室2与大气压力平衡，关闭放气阀6，打开炉盖，将工件车4与输送机构的活动导轨对接，取出料筐。

实施例四：

实施例四与实施例二相比，其区别在于将工件在油淬室2内进行预热，在气淬室3中进行气淬。也即工件从油淬室2进，经过加热室1再进入气淬室3。当工件车4进入油淬室2时，对油淬室2抽真空、加热室1抽真空至不低于1.33Pa，当工件车4从加热室1由高位进到气淬室3时，关闭中间隔热门8，由充气阀7向气淬室3充氮，充氮压力至0.06Mpa时，启动风机31及散热装置32继续充氮，压力最高到0.5Mpa，高压高流率冷风循环对工件进行气淬。气淬结束后，打开气淬室3的放气阀6，使气淬室3与大气压力平衡，关闭放气阀3，打开炉盖24，将工件车4与输送机构的活动导轨对接，取出料筐。

利用本发明的这种工艺方法，使得工艺精度、可靠性高；刀剪产品的热处理在真空下进行，产品无氧化、无脱碳、表面工艺优良、变形微小；热处理综合力学性能优异，使用寿命长。与传统的电阻炉相比，提高了能源利用率，减少了综合工艺时间，降低了成本，经济效益十分显著；工艺过程中清洁无污染，工作环境良好，符合工业环保要求。

Claims (10)

1.一种刀剪产品热处理装置，包括加热室、冷却室、电控系统、快速转移装置以及与加热室和冷却室相连的排气、充气系统和冷却系统，加热室和冷却室相连，两者之间设有可开启和关闭的隔热门，快速转移装置穿过隔热门往复于加热室和冷却室之间，所述电控系统与快速转移装置、排气、充气系统、冷却系统和隔热门通过机械和/或电气元件连接，其特征在于：所述冷却室共两个，分别设置在加热室的两端。

2.根据权利要求1所述的刀剪产品热处理装置，其特征在于：所述冷却室包括油淬室和/或气淬室。

3.根据权利要求2所述的刀剪产品热处理装置，其特征在于：所述油淬室下部设有油槽，该油槽内设有搅拌器以及加热装置，所述搅拌器与加热装置与电控系统电连接。

4.根据权利要求2所述的刀剪产品热处理装置，其特征在于：所述气淬室上部设有风机和散热装置，所述风机和散热装置与电控系统电连接。

5.一种应用权利要求1所述刀剪产品热处理装置的热处理方法，其特征在于：将刀剪产品放入具有闭环控温回路的真空炉内对刀剪产品进行真空热处理。

6.据权利要求5所述的刀剪热处理方法，其特征在于，该工艺方法包括以下步骤：

(1)将待热处理的刀剪产品经清洗、干燥后置于料筐中；

(2)将料筐送入真空炉的冷却室的料车上，关闭炉门，开启水冷系统；

(3)启动低真空机组和机械泵，对冷却室抽真空至133Pa，使刀剪产品预热至200℃；

(4)打开冷却室和加热室之间的隔热门，将料筐送入加热室，并关闭隔热门，启动高真空机组，对加热室抽真空至不低于1.33Pa，通电加热到1000℃～1100℃，并保温30至40分钟；

(5)保温结束后，断电停止加热，打开真空隔热门，将料筐移入冷却室，并立即关闭隔热门，向冷却室充氮；

(6)淬火后保温，保温结束卸压，打开炉盖，取出料筐。

7.根据权利要求6所述的刀剪热处理方法，其特征在于，所述步骤(5)中的冷却室为油淬室，其中氮气压力小于或等于0.16Mpa；并将料筐降至油槽中，启动油搅拌器，对刀剪产品进行油淬。

8.据权利要求7所述的刀剪热处理方法，其特征在于，所述步骤(5)中的冷却室为气淬室，其中氮气压力至0.06Mpa时启动风机，使压力最高到0.5Mpa，对刀剪产品进行油淬。

9.据权利要求8所述的刀剪热处理方法，其特征在于，所述冷却室为油淬室或气淬室，刀剪产品经油淬室预热，加热室加热保温，再在油淬室内油淬；或刀剪产品经气淬室预热，加热室加热保温，再由油淬室内油淬。

10.根据权利要求9所述的刀剪热处理方法，其特征在于，所述冷却室为油淬室或气淬室，刀剪产品经油淬室预热，加热室加热保温，再在气淬室内气淬；或刀剪产品经气淬室预热，加热室加热保温，再由气淬室内气淬。

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