CN219861509U - 一种铝合金圆形锻件淬火冷却组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种铝合金圆形锻件淬火冷却组件，包括淬火池；支撑组件，包括环形阵列分布的至少三个支撑锥辊，各支撑锥辊的周向外缘具有相同的支撑公切面且位于支撑公切面的下方；定位组件，包括环形阵列分布于淬火池内的至少三个定位单元，定位单元包括定位辊、驱动定位辊移动的平移单元，至少其中一个定位辊连接有驱动其旋转的驱动装置。该铝合金圆形锻件淬火冷却组件通过将圆形锻件平放于支撑锥辊上，利用定位辊靠近圆形锻件并由驱动装置带动其中一个定位辊转动，使得圆形锻件相对于支撑锥辊和定位辊旋转，以消除淬火时圆形锻件底面和周向外缘上形成的蒸汽膜，提高水淬质量，无需高速水流冲击，从而降低能耗且保证了作用范围。

Description

一种铝合金圆形锻件淬火冷却组件

技术领域

本实用新型涉及锻件生产技术领域，尤其是涉及一种铝合金圆形锻件淬火冷却组件。

背景技术

淬火冷却技术是指金属材料与构件被加热到某一温度后，按预定的方式和速率冷却，以获得预期的组织与性能的技术，相比于油淬。水淬具有更快的冷却效率。但是在水淬初期，由于水被加热而汽化，工件表面形成导热性能极差的蒸汽膜，而锻件释放的热量大于水从蒸汽膜吸收的热量，导致蒸汽膜不断增厚，不仅降低了冷却效率，而且使得锻件内外冷热不均，容易发生变形，进而导致锻件的组织均匀性下降，影响锻件的稳定性能，最终降低产品质量。

为此，公告号为CN201793643U和CN213037804U的中国实用新型专利公开了两种淬火冷却装置，上述淬火冷却装置运行时，通过控制水槽内的水流动，冲击破坏锻件表面的蒸汽膜，从而提高淬火质量，保证锻件的力学性能。

但是，上述淬火冷却装置中，由于依靠水流破坏锻件表面的蒸汽膜，因此，淬火过程中，需要保证有足够的水流速度和冲击破坏力，从而导致装置能耗增加，并且，对于尺寸越大的锻件，所需要的水流速度以及能耗要求也越高，否则，难以保证水流冲击作用范围，导致在锻件淬火过程中，在锻件外表面水流作用不到的位置或者水流作用力较小的位置，仍有蒸汽膜残留，使得锻件该位置部分冷热不均匀，影响产品质量。

因此，有必要对现有技术中的锻件淬火冷却组件进行改进。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种降低能耗、保证作用范围并提高水淬质量的铝合金圆形锻件淬火冷却组件。

为实现上述技术效果，本实用新型的技术方案为：一种铝合金圆形锻件淬火冷却组件，包括：淬火池，所述淬火池顶部敞口；支撑组件，所述支撑组件包括以旋转轴线为中心线环形阵列分布于所述淬火池内且绕自身轴心线转动的至少三个支撑锥辊，所述支撑锥辊朝向所述旋转轴线并用于支撑平放于所述淬火池内的圆形锻件，各支撑锥辊的周向外缘具有相同的支撑公切面且位于所述支撑公切面的下方，所述支撑公切面与所述旋转轴线垂直；定位组件，所述定位组件包括以所述旋转轴线为中心线环形阵列分布于所述淬火池内的至少三个定位单元，所述定位单元包括沿平行于所述旋转轴线方向延伸的定位辊、驱动所述定位辊移动以靠近或远离所述旋转轴线移动的平移单元，至少其中一个定位辊连接有驱动其旋转的驱动装置。

优选的，为了便于圆形锻件的平稳放置，所述支撑公切面水平设置。

优选的，为了便于定位辊的快速移动，以变快速放置圆形锻件或者取出圆形锻件，所述平移单元驱动所述定位辊沿平行于所述定位辊轴心线和所述旋转轴线的方向移动。

优选的，为了保证圆形锻件放置后，通过定位辊调节其位置，是圆形锻件的轴心线与旋转轴线重合，所述淬火池内还设置环形阵列分布且朝向所述中心轴心的至少三个距离传感器，所述距离传感器紧邻于所述支撑公切面的上方。

优选的，为了保证定位辊的作用长度范围，所述定位辊的顶部和底部分设于所述支撑公切面的上方和下方。

优选的，为了消除淬火过程中形成于锻件顶面的蒸汽膜，提高水淬质量，还包括升降组件，所述升降组件的输出端连接有下压组件，所述下压组件包括以所述旋转轴线为中心线环形阵列分布于所述淬火池内且绕自身轴心线转动的至少三个下压锥辊，所述下压锥辊朝向所述旋转轴线并用于下压平放于所述淬火池内的圆形锻件，各下压辊的周向外缘具有相同的下压公切面且位于所述下压公切面的下方，所述下压公切面与所述旋转轴线垂直。

优选的，为了节约淬火过程中在水平方向上的占用空间，所述支撑锥辊和所述下压锥辊一一对应，所述下压锥辊设置于自身对应的支撑锥辊的正上方，二者的轴心线在水平面上的投影重合。

优选的，为了保证支撑锥辊和下压锥辊转速趋于一致，减少与圆形锻件之间的磨损，所述支撑锥辊的锥度和所述下压锥辊的锥度相同。

优选的，为了进一步提高水槽质量，所述支撑锥辊的周向外缘和/或所述下压锥辊的周向外缘设置有扰流槽。

优选的，为了便于检测淬火池内的水温，所述淬火池内还设置有温度传感器。

综上所述，本实用新型铝合金圆形锻件淬火冷却组件与现有技术相比，通过将圆形锻件平放于支撑锥辊上，利用定位辊靠近圆形锻件并由驱动装置带动其中一个定位辊转动，使得圆形锻件相对于支撑锥辊和定位辊旋转，以消除淬火时圆形锻件底面和周向外缘上形成的蒸汽膜，提高水淬质量，无需高速水流冲击，从而降低能耗且保证了作用范围。

附图说明

图1是第一实施例的结构示意图；

图2是图1的俯视图；

图3是第一实施例省略淬火池的结构示意图；

图4是图3的正视图；

图5是第二实施例的结构示意图；

图6是图5的俯视图；

图7是图6的A-A向剖面图；

图8是图5省略淬火池和固定架后的结构示意图；

图9是图8的正视图；

图10是第三实施例支撑锥辊的结构示意图；

图中：100、淬火池；101、排水管；102、排水阀；200、支撑锥辊；201、支撑架；300、定位辊；301、定位架；400、平移单元；500、驱动装置；600、距离传感器；700、升降组件；701、升降油缸；702、固定架；703、升降架；800、下压锥辊；801、下压架；900、扰流槽；110、温度传感器；120、圆形锻件；130、滑轨；140、控制器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

第一实施例

如图1-图4所示，本实用新型第一实施例的铝合金圆形锻件淬火冷却组件，包括：

淬火池100，淬火池100顶部敞口；

支撑组件，支撑组件包括以旋转轴线为中心线环形阵列分布于淬火池100内且绕自身轴心线转动的至少三个支撑锥辊200，支撑锥辊200朝向旋转轴线并用于支撑平放于淬火池100内的圆形锻件120，各支撑锥辊200的周向外缘具有相同的支撑公切面且位于支撑公切面的下方，支撑公切面与旋转轴线垂直；

定位组件，定位组件包括以旋转轴线为中心线环形阵列分布于淬火池100内的至少三个定位单元，定位单元包括沿平行于旋转轴线方向延伸的定位辊300、驱动定位辊300移动以靠近或远离旋转轴线移动的平移单元400，至少其中一个定位辊300连接有驱动其旋转的驱动装置500。

本实施例中，淬火池100池身的水平截面形状为尺寸固定的圆环形，淬火池100顶部敞口，方便加入淬火用水，淬火池100的底部一侧设置有排水管101，排水管101连接有排水阀102，在淬火过程中，排水阀102关闭，淬火用水使用完毕或者需要更换用水时，打开排水阀102，使得淬火池100内的水流能够排出。

为了节约淬火冷却成本，本实施例中，定位单元和支撑锥辊200均设置有三个，且以旋转轴线为中心线等间隔环形阵列分布，旋转轴线与淬火池100的轴心线重合，且沿铅垂方向延伸，三个支撑锥辊200相切于同一支撑公切面的下方，该支撑公切面水平设置，使得放置于三个支撑锥辊200上的圆形锻件120能够保持水平的状态，且此时圆形锻件120的底面与支撑公切面位于同一水平面。

支撑锥辊200转动连接有支撑架201，二者的相对转动轴心线与支撑锥辊200的轴心线重合，支撑架201固定于淬火池100内的底部；同理，定位辊300转动连接有定位架301；驱动装置500为旋转电机，用于驱动其中一个定位辊300绕自身轴心线旋转，旋转电机的机壳固定于该定位辊300所对应的定位架301上。

在采用上述结构后，使用该淬火冷却组件对圆形锻件120淬火处理时，淬火池100内预先装入淬火用水，将圆形锻件120放置于三个支撑锥辊200上，三个支撑锥辊200的周向外缘共同作用于圆形锻件120的底面，使得圆形锻件120保持水平的状态；而后三个定位单元共同作用，通过平移单元400带动自身对应的定位辊300靠向旋转轴线移动，使得定位辊300与圆形锻件120的周向外缘接触，并推动圆形锻件120在支撑公切面上移动，调整圆形锻件120的位置，使得圆形锻件120的轴心线与旋转轴线重合。

在执行上述操作后，驱动装置500启动，带动其中一个定位辊300转动，通过摩擦作用于圆形锻件120上，使得圆形锻件120以自身轴心线，也即旋转轴线为中心线进行转动，由于圆形锻件120的底面与支撑锥辊200接触，圆形锻件120的周向外缘与定位辊300接触，使得剩余两个定位辊300和其他三个支撑锥辊200均绕自身轴心线转动且与圆形锻件120接触，在此状态下，圆形锻件120转动后，底面和侧面所形成的蒸汽膜能够分别被支撑锥辊200和定位辊300所破坏，从而减少了圆形锻件120在冷淬时冷热不均匀导致容易产生变形的情况，进而提高了冷淬质量。相比于控制水流破坏蒸汽膜的方式，该实施例利用支撑锥辊200和定位辊300直接与圆形锻件120接触，对圆形锻件120表面的蒸汽膜进行破坏，无需产生高速水流，节约了能耗，且保证了作用范围，支撑锥辊200和定位辊300转动过程中，还能够带动水流流动，促进热量的流动，从而进一步提高冷淬质量。

在淬火完成后，平移单元400带动定位辊300远离旋转轴线，使得定位辊300脱离圆形锻件120，方便取出淬火完成的圆形锻件120。

进一步的改进是，平移单元400驱动定位辊300沿平行于定位辊300轴心线和旋转轴线的方向移动。采用该结构设计后，使得平移单元400能够驱动定位辊300快速靠向圆形锻件120或者远离圆形锻件120。

具体而言，平移单元400包括平移油缸，平移油缸的缸筒固定于淬火池100的顶部，避免了平移油缸与高温的圆形锻件120或者淬火池100内的水接触，影响平移油缸的稳定运行，平移油缸的活塞杆与定位架301固定连接，定位架301的底部滑动配合有U形的滑轨130，滑轨130的两端固定于淬火池100内的顶部，如此，使得平移单元400运行，能够带动定位架301沿着旋转轴线和定位辊300轴心线分布方向进行平稳的移动。

进一步的改进是，淬火池100内还设置环形阵列分布且朝向中心轴心的至少三个距离传感器600，距离传感器600紧邻于支撑公切面的上方。

本实施例中，距离传感器600共设置有三个，三个距离传感器600均紧邻于支撑公切面的上方，并且三个距离传感器600均匀分布且固定于淬火池100的内壁上。通过减少距离传感器600的数量，降低了使用成本，并且距离传感器600可检测自身与圆形锻件120周向外缘的距离，从而判断圆形锻件120当前位置下，自身轴心线是否与旋转轴线重合。

进一步的改进是，淬火池100内还设置有温度传感器110。具体而言，温度传感器110固定于淬火池100内的底部，通过温度传感器110可检测淬火池100内的水温，以判断水温是否在合适的温度范围内，在水温过高时，可排出淬火用水，或者待水温冷却，或者向淬火池100内加入低温的冷淬用水，均能达到降温的效果。

为了进一步方便操作，淬火池100的外侧壁上设置有控制器140，平移单元400、距离传感器600和温度传感器110均与控制器140电连接，通过控制器140方便显示距离传感器600所检测的距离数据和温度传感器110所检测的温度数据，并控制平移单元400运行，以调整定位辊300的位置。

进一步的改进是，定位辊300的顶部和底部分设于支撑公切面的上方和下方。采用该设计，保证了定位辊300的长度，进而保证定位辊300的作用范围，使得定位辊300能够完全破坏圆形锻件120周向外缘上的蒸汽膜。

第二实施例

如图5-图9所示，本实用新型第二实施例的铝合金圆形锻件淬火冷却组件，基于第一实施例，区别在于，还包括升降组件700，升降组件700的输出端连接有下压组件，下压组件包括以旋转轴线为中心线环形阵列分布于淬火池100内且绕自身轴心线转动的至少三个下压锥辊800，下压锥辊800朝向旋转轴线并用于下压平放于淬火池100内的圆形锻件120，各下压辊的周向外缘具有相同的下压公切面且位于下压公切面的下方，下压公切面与旋转轴线垂直。

具体而言，升降组件700包括固定架702，固定架702为开口向下的U形架，两端固定于淬火池100的顶部，顶部设置有升降油缸701，升降油缸701的缸筒固定于固定架702的正上方，活塞杆贯穿固定架702的中部且固定连接有水平的升降架703，下压锥辊800转动连接有下压架801，下压架801固定于升降架703的下方；下压锥辊800共设置有三个。

采用上述结构，在进行淬火前，当在淬火池100内放入圆形锻件120，并调整圆形锻件120位置使其轴心线与旋转轴线重合后，升降油缸701通过升降架703带动下方的下压锥辊800转动，使得下压锥辊800的周向外缘与圆形锻件120的顶面接触，此时圆形锻件120的顶面与下压公切面位于同一平面后，随着定位辊300带动圆形锻件120转动，圆形锻件120上方的下压锥辊800发生转动，破坏圆形锻件120顶面形成的蒸汽膜，使得水流能够与圆形锻件120接触进行换热，进一步保证了圆形锻件120冷热均匀性，从而提高了对圆形锻件120的冷淬质量。

进一步的改进是，支撑锥辊200和下压锥辊800一一对应，下压锥辊800设置于自身对应的支撑锥辊200的正上方，二者的轴心线在水平面上的投影重合。

通过上述设计后，节约了淬火冷却组件在水平方向上的占用空间，方便安装定位单元，即该实施例中，定位单元在水平面上的投影与支撑锥辊200在水平面上的投影，或者下压锥辊800在水平面上的投影环形阵列分布且依次首尾间隔，如此，给定位辊300在水平方向上的活动腾出空间，方便定位辊300的平移运动。

进一步的改进是，支撑锥辊200的锥度和下压锥辊800的锥度相同。具体而言，支撑锥辊200的尺寸形状和下压锥辊800的尺寸形状相同，如此，使得圆形锻件120在转动后，支撑锥辊200和下压锥辊800在同一水平位置下的转速趋于一致，减少二者与圆形锻件120之间的磨损。

第三实施例

如图10所示，本实用新型第三实施例的铝合金圆形锻件淬火冷却组件，基于第二实施例，区别在于，支撑锥辊200的周向外缘和/或下压锥辊800的周向外缘设置有扰流槽900。

具体的，支撑锥辊200的周向外缘和下压锥辊800的周向外缘均设置有扰流槽900，二者的结构相同，扰流槽900为螺旋状。

采用上述设计后，通过扰流槽900方便容纳水流，使得支撑锥辊200和下压锥辊800转动过程中，扰动水流，促进水流流动，提高淬火池100内的热量分布均匀性。当然，扰流槽900也可以是其他形状，并采用不同的分布方式，例如，扰流槽900的长度方向延伸支撑锥辊200(或者下压锥辊800)周向外缘的腰长方向，且扰流槽900以支撑锥辊200(或者下压锥辊800)的轴心线均匀分布，同样能够达到上述技术效果。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种铝合金圆形锻件淬火冷却组件，其特征在于，包括：

淬火池(100)，所述淬火池(100)顶部敞口；

支撑组件，所述支撑组件包括以旋转轴线为中心线环形阵列分布于所述淬火池(100)内且绕自身轴心线转动的至少三个支撑锥辊(200)，所述支撑锥辊(200)朝向所述旋转轴线并用于支撑平放于所述淬火池(100)内的圆形锻件，各支撑锥辊(200)的周向外缘具有相同的支撑公切面且位于所述支撑公切面的下方，所述支撑公切面与所述旋转轴线垂直；

定位组件，所述定位组件包括以所述旋转轴线为中心线环形阵列分布于所述淬火池(100)内的至少三个定位单元，所述定位单元包括沿平行于所述旋转轴线方向延伸的定位辊(300)、驱动所述定位辊(300)移动以靠近或远离所述旋转轴线移动的平移单元(400)，至少其中一个定位辊(300)连接有驱动其旋转的驱动装置(500)。

2.根据权利要求1所述的铝合金圆形锻件淬火冷却组件，其特征在于：所述支撑公切面水平设置。

3.根据权利要求1所述的铝合金圆形锻件淬火冷却组件，其特征在于：所述平移单元(400)驱动所述定位辊(300)沿平行于所述定位辊(300)轴心线和所述旋转轴线的方向移动。

4.根据权利要求1所述的铝合金圆形锻件淬火冷却组件，其特征在于：所述淬火池(100)内还设置环形阵列分布且朝向所述中心轴心的至少三个距离传感器(600)，所述距离传感器(600)紧邻于所述支撑公切面的上方。

5.根据权利要求1所述的铝合金圆形锻件淬火冷却组件，其特征在于：所述定位辊(300)的顶部和底部分设于所述支撑公切面的上方和下方。

6.根据权利要求1所述的铝合金圆形锻件淬火冷却组件，其特征在于：还包括升降组件(700)，所述升降组件(700)的输出端连接有下压组件，所述下压组件包括以所述旋转轴线为中心线环形阵列分布于所述淬火池(100)内且绕自身轴心线转动的至少三个下压锥辊(800)，所述下压锥辊(800)朝向所述旋转轴线并用于下压平放于所述淬火池(100)内的圆形锻件，各下压辊的周向外缘具有相同的下压公切面且位于所述下压公切面的下方，所述下压公切面与所述旋转轴线垂直。

7.根据权利要求6所述的铝合金圆形锻件淬火冷却组件，其特征在于：所述支撑锥辊(200)和所述下压锥辊(800)一一对应，所述下压锥辊(800)设置于自身对应的支撑锥辊(200)的正上方，二者的轴心线在水平面上的投影重合。

8.根据权利要求7所述的铝合金圆形锻件淬火冷却组件，其特征在于：所述支撑锥辊(200)的锥度和所述下压锥辊(800)的锥度相同。

9.根据权利要求6所述的铝合金圆形锻件淬火冷却组件，其特征在于：所述支撑锥辊(200)的周向外缘和/或所述下压锥辊(800)的周向外缘设置有扰流槽(900)。

10.根据权利要求1所述的铝合金圆形锻件淬火冷却组件，其特征在于：所述淬火池(100)内还设置有温度传感器(110)。