CN208995537U - 一种可控水空间歇端部淬火模拟试验装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种可控水空间歇端部淬火模拟试验装置，包括底座、支架Ⅰ、水箱、PLC装置、弧杆固定架、弧杆、试样固定夹、支架Ⅱ、水管、流量计、伺服阀、伺服阀固定杆、水泵、套筒、螺栓Ⅰ；本实用新型将大型旋转喷淬时的三维传热简化为一维传热过程，简化分析模型，可用于不同旋转喷淬条件下工件表面换热系数和材料淬透性的测定，为大型旋转喷淬装置喷嘴分布设计及工件喷淬工艺参数制定提供数据支持。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种可控水空间歇端部淬火模拟试验装置，属于热处理试验设备技术领域。
背景技术
淬火是工业生产中常用的锻件热处理改性工艺。大型锻件在淬火过程中表面和内部温差大，表面冷却快，内部冷却慢，组织转变不同步，易引起锻件的变形和开裂。常采用旋转喷淬技术进行淬火，使喷水与工件发生相对转动，以此达到均匀淬火、减小开裂倾向的目的。为了更好的改善大型锻件的组织和性能，锻件表面换热系数及材料的淬透性成为制定喷淬工艺制定的决定性因素。实际工业生产中，由于喷嘴的排列、水空间歇频率、喷水速率、喷淬接触角等因素的不同，大型锻件表面都会同时存在被水覆盖的区域及空冷区域；另外，界面换热系数较难准确测定，对喷淬均匀性影响较大，往往会造成锻件性能上的差异。而对大型锻件的性能评估过程中，通常采用小试样在相同参数下进行淬火，并研究喷淬水空比及喷淬表面接触角对工件性能的影响，以此来模拟研究大锻件的性能，进而改进生产工艺，提高产品的合格率。采用伺服阀可以准确地控制水的流量和水空间歇频率。在端淬实验的基础上，加入伺服阀控制水空间歇频率，测定大型锻件的表面淬硬层深度，可以更好地表征大型锻件在旋转喷淬过程中的淬透性。
发明内容
为了研究实验中喷淬的水空间歇频率对界面换热的影响，本实用新型提供一种可控水空间歇端部淬火模拟试验装置，包括底座1、支架Ⅰ2、水箱3、PLC装置4、弧杆固定架6、弧杆7、试样固定夹8、支架Ⅱ9、水管10、流量计11、伺服阀12、伺服阀固定杆13、水泵14、套筒15、螺栓Ⅰ16，
底座1上设有支架Ⅰ2、支架Ⅱ9、水箱3，支架Ⅰ2和支架Ⅱ9对称设置在水箱3两侧；水箱3内设有水泵14；水箱3上面设有水管10，水管10上设置流量计11和伺服阀12，PLC装置4通过导线5与伺服阀12连接；支架Ⅱ9上设置套筒15，套筒15上开有通孔和螺纹孔，支架Ⅱ9还上开有滑槽22，伺服阀12设置在伺服阀固定杆13一端，伺服阀固定杆13另一端穿过套筒15上的通孔进入支架Ⅱ9上的滑槽22内，套筒15沿支架Ⅱ9上下滑动，螺栓Ⅰ16穿过套筒15上的螺纹孔将套筒15固定在支架Ⅱ9上，套筒15滑动时，带动伺服阀固定杆13和伺服阀12上下移动；水管10上方设有弧杆固定架6、弧杆7、试样固定夹8，两个弧杆固定架6分别设置在支架Ⅰ2和支架Ⅱ9上，弧杆7设置在两个弧杆固定架6之间，试样固定夹8设置在弧杆7上。
所述弧杆7是圆心角为直角的弧形结构，弧形结构的中间开有试样孔20，弧形结构的圆心与水管10出口在一条直线上。
所述试样固定夹8包括两个试样固定夹组件，每个试样固定夹组件包括2个垫片18、2个螺栓Ⅱ19，每个垫片18上有两个螺纹孔，2个垫片18对称放置在弧杆7上下面，螺栓Ⅱ19穿过上下两个垫片18上的螺纹孔，拧紧螺栓Ⅱ19，试样17穿过弧杆7上的试样孔20中并位于两个试样固定夹组件之间，可将试样17进行固定。
所述可控水空间歇端部淬火模拟试验装置还包括1个以上热电偶21和热电偶控制器，热电偶21预先设置在试样17上，用于测量喷淬过程中试样的温度变化，热电偶21与热电偶控制器连接，热电偶控制器用于记录热电偶21的温度，热电偶控制器为常规市购PLC控制器，型号为S7-200。
所述水箱3内装有淬火液，淬火液包括但不限于水。
本实用新型PLC装置4为常规市购PLC控制器，型号为S7-200，伺服阀12为常规市购产品，型号为穆格D634-317。
使用时，根据所需角度，先将两个试样固定夹组件分别固定在角度对应刻度线的两边，两个试样固定夹组件中间在弧杆7上的试样孔20预留出试样17的位置，拧紧螺栓Ⅱ19将试样固定夹8固定住，根据淬火标准设置试样垂直时底端与水管10的水口之间的距离为12.5mm，根据试样17的长度，移动伺服阀固定杆13，使试样17和水管10的距离符合要求，拧紧套筒15上的螺栓Ⅰ16，固定好伺服阀12的位置和试样17与水管10之间的距离，将试样17穿过弧杆7上的试样孔20中并位于两个试样固定夹组件之间，试样17固定好后，试样17的中轴线与水管10的中轴线相交，水泵14将水箱3内的淬火液抽出，PLC装置4开启伺服阀12，开始进行水空间歇端部淬火模拟试验；流量计11记录出水量，PLC装置4控制伺服阀12进而控制出水时间和停止出水时间，便可以知道水空间歇时间和频率；根据热电偶控制器上显示的热电偶21测得的试样17的温度，可以得出试样在淬火过程中的温度梯度变化，进而分析淬火的组织转变。
本实用新型的有益效果：本实用新型中的伺服阀是一种用微型电机来控制水流量的装置，受进水温度的影响比较小，温度易控制，流量比较精确；本实用新型装置既可以通过PLC装置来控制伺服阀精准控制水空间歇，还可以改变试样端部放置的角度，从而达到出水管与接触面形成不同角度的目的；本实用新型将大型旋转喷淬火时的三维传热简化为一维传热过程，简化分析模型，可用于不同旋转喷淬条件下工件表面换热系数和淬透性的测定，为大型旋转喷淬装置喷嘴分布设计及工件喷淬工艺参数制定提供数据支持。
附图说明
图1是本实用新型实施例1装置的结构示意图（试样垂直放置）;
图2是本实用新型实施例1套筒、支架Ⅱ连接处的示意图；
图3是本实用新型实施例1弧杆结构示意图；
图4是本实用新型实施例1弧杆俯视图；
图5是本实用新型实施例1弧杆、试样固定夹、垂直试样的结构示意图；
图6是本实用新型实施例1弧杆、试样固定夹、垂直试样的俯视图；
图7是本实用新型实施例2装置的结构示意图（试样倾斜20°角放置）；
图中，1-底座；2-支架Ⅰ；3-水箱；4-PLC装置；5-导线；6-弧杆固定架；7-弧杆；8-试样固定夹；9-支架Ⅱ；10-水管；11-流量计；12-伺服阀；13-伺服阀固定杆；14-水泵；15-套筒；16-螺栓Ⅰ；17-试样；18-垫片；19-螺栓Ⅱ；20-试样孔；21-热电偶；22-滑槽。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例式对本实用新型进一步说明。
实施例1
一种可控水空间歇端部淬火模拟试验装置，如图1、2、3、4、5、6所示，包括底座1、支架Ⅰ2、水箱3、PLC装置4、导线5、弧杆固定架6、弧杆7、试样固定夹8、支架Ⅱ9、水管10、流量计11、伺服阀12、伺服阀固定杆13、水泵14、套筒15、螺栓Ⅰ16、试样17、垫片18、螺栓Ⅱ19、热电偶21、热电偶控制器；
底座1上设有支架Ⅰ2、支架Ⅱ9、水箱3，支架Ⅰ2和支架Ⅱ9对称设置在水箱3两侧；水箱3内设有水泵14；水箱3内装有淬火液，淬火液为水，水箱3上面设有水管10，水管10上设置流量计11和伺服阀12，伺服阀12为常规市购产品，型号为穆格D634-317；PLC装置4通过导线5与伺服阀12连接，PLC装置4为常规市购PLC控制器，型号为S7-200，PLC装置4控制伺服阀12的开启、关闭；支架Ⅱ9上设置套筒15，套筒15上开有通孔和螺纹孔，支架Ⅱ9还上开有滑槽22，伺服阀12设置在伺服阀固定杆13一端，伺服阀固定杆13另一端穿过套筒15上的通孔进入支架Ⅱ9上的滑槽22内，套筒15沿支架Ⅱ9上下滑动，套筒15滑动时，带动伺服阀固定杆13和伺服阀12上下移动，螺栓Ⅰ16穿过套筒15上的螺纹孔后抵在支架Ⅱ9上，将套筒15固定在支架Ⅱ9上；水管10上方设有弧杆固定架6、弧杆7、试样固定夹8，两个弧杆固定架6分别焊接设置在支架Ⅰ2和支架Ⅱ9上，弧杆7设置在两个弧杆固定架6之间，弧杆7是圆心角为直角的弧形结构，弧形结构中间开有试样孔20，试样孔20为条形，弧形结构的圆心与水管10的出口在一条直线上，试样固定夹8设置在弧杆7上；试样固定夹8包括两个试样固定夹组件，每个试样固定夹组件包括2个垫片18、2个螺栓Ⅱ19，每个垫片18上有两个螺纹孔，2个垫片18对称放置在弧杆7上下面，螺栓Ⅱ19穿过上下两个垫片18上的螺纹孔，拧紧螺栓Ⅱ19，试样17穿过弧杆7上的试样孔20中并位于两个试样固定夹组件之间，可将试样17进行固定；试样17上设有1个热电偶21，热电偶21预先焊在试样17上，用于测量喷淬过程中试样的温度变化，热电偶21与热电偶控制器连接，热电偶控制器用于记录热电偶21的温度，热电偶控制器为常规市购PLC控制器，型号为S7-200。
以0°角水空间歇端部淬火为例，使用时，先将两个试样固定夹组件分别固定在0°刻度线的两边，两个试样固定夹组件中间在弧杆7上的试样孔20预留出试样17的位置，拧紧螺栓Ⅱ19将试样固定夹8固定住，根据淬火标准设置试样垂直时底端与水管10的水口之间的距离为12.5mm，根据试样17的长度，移动伺服阀固定杆13，使试样17和水管10的距离符合要求，拧紧套筒15上的螺栓Ⅰ16，固定好伺服阀12的位置和试样17与水管10之间的距离；将试样17垂直穿过弧杆7上的试样孔20中并位于两个试样固定夹组件之间，试样17固定好后，试样17的中轴线与水管10的中轴线重合，水泵14将水箱3内的淬火液抽出，PLC装置4开启伺服阀12，开始进行水空间歇端部淬火模拟试验，流量计11记录出水量，PLC装置4控制伺服阀12进而控制出水时间和停止出水时间，便可以知道水空间歇时间和频率；根据热电偶控制器上显示的热电偶21测得的试样17的温度，可以得出试样在淬火过程中的温度梯度变化，进而分析淬火的组织转变。
实施例2
一种可控水空间歇端部淬火模拟试验装置，热电偶21的数量为2个，2个热电偶均与热电偶控制器相连，水箱3内装有淬火液，淬火液为0#柴油，其他与实施例1相同。
以20°角水空间歇端部淬火为例，使用时，如图7所示，先将两个试样固定夹组件分别固定在20°刻度线的两边，两个试样固定夹组件中间在弧杆7上的试样孔20预留出试样17的位置，拧紧螺栓Ⅱ19将试样固定夹8固定住，根据淬火标准设置试样垂直时底端与水管10的水口之间的距离为12.5mm，根据试样17的长度，移动伺服阀固定杆13，使试样17和水管10的距离符合要求，拧紧套筒15上的螺栓Ⅰ16，固定好伺服阀12的位置和试样17与水管10之间的距离；将试样17倾斜穿过弧杆7上的试样孔20中并位于两个试样固定夹组件之间，试样17固定好后，试样17的中轴线与水管10的中轴线相交，水泵14将水箱3内的淬火液抽出，PLC装置4开启伺服阀12，开始进行水空间歇端部淬火模拟试验，流量计11记录出水量，PLC装置4控制伺服阀12进而控制出水时间和停止出水时间，便可以知道水空间歇时间和频率；根据热电偶控制器上显示的热电偶21测得的试样17的温度，可以得出试样在淬火过程中的温度梯度变化，进而分析淬火的组织转变。
可以根据需要，通过调整试样17在弧杆7上的位置来调整试样17与水管10中轴线之间形成的夹角，模拟不同水喷射角度下的水空间歇端部淬火实验；实施过程中可根据需要增加热电偶的个数，测量不同部位的温度。
Claims (5)
1.一种可控水空间歇端部淬火模拟试验装置，其特征在于，包括底座（1）、支架Ⅰ（2）、水箱（3）、PLC装置（4）、弧杆固定架（6）、弧杆（7）、试样固定夹（8）、支架Ⅱ（9）、水管（10）、流量计（11）、伺服阀（12）、伺服阀固定杆（13）、水泵（14）、套筒（15）、螺栓Ⅰ（16），
底座（1）上设有支架Ⅰ（2）、支架Ⅱ（9）、水箱（3）；支架Ⅰ（2）和支架Ⅱ（9）对称设置在水箱（3）两侧；水箱（3）内设有水泵（14）；水箱（3）上面设有水管（10），水管（10）上设置流量计（11）和伺服阀（12），PLC装置（4）与伺服阀（12）连接；支架Ⅱ（9）上设置套筒（15），套筒（15）上开有通孔和螺纹孔，支架Ⅱ（9）上开有滑槽（22），伺服阀（12）设置在伺服阀固定杆（13）一端，伺服阀固定杆（13）另一端穿过套筒（15）上的通孔进入支架Ⅱ（9）上的滑槽，套筒（15）沿支架Ⅱ（9）上下滑动，螺栓Ⅰ（16）穿过套筒（15）上的螺纹孔将套筒（15）固定在支架Ⅱ（9）上；水管（10）上方设有弧杆固定架（6）、弧杆（7）、试样固定夹（8）；两个弧杆固定架（6）分别设置在支架Ⅰ（2）和支架Ⅱ（9）上，弧杆（7）设置在两个弧杆固定架（6）之间，试样固定夹（8）设置在弧杆（7）上。
2.根据权利要求1所述可控水空间歇端部淬火模拟试验装置，其特征在于，所述弧杆（7）是圆心角为直角的弧形结构，弧形结构的中间开有试样孔（20），弧形结构的圆心与水管（10）出口在一条直线上。
3.根据权利要求1所述可控水空间歇端部淬火模拟试验装置，其特征在于，所述试样固定夹（8）包括两个试样固定夹组件，每个试样固定夹组件包括2个垫片（18）、2个螺栓Ⅱ（19），每个垫片（18）上有两个螺纹孔，2个垫片（18）对称放置在弧杆（7）上下面，螺栓Ⅱ（19）穿过上下两个垫片（18）上的螺纹孔。
4.根据权利要求1所述可控水空间歇端部淬火模拟试验装置，其特征在于，还包括1个以上热电偶（21）和热电偶控制器，热电偶（21）设置在试样（17）上，热电偶（21）与热电偶控制器连接。
5.根据权利要求1所述可控水空间歇端部淬火模拟试验装置，其特征在于，水箱（3）内装有淬火液。
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| CN111004901A (zh) * | 2019-12-19 | 2020-04-14 | 昆明理工大学 | 一种高通量喷淬喷管装置 |
| CN111077178A (zh) * | 2020-01-16 | 2020-04-28 | 昆明理工大学 | 一种高通量喷淬试样装卡装置 |
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