RU2685567C1 - Устройство закалки тонкостенных длинномерных деталей из легированных сталей в управляемом потоке воздуха - Google Patents
Устройство закалки тонкостенных длинномерных деталей из легированных сталей в управляемом потоке воздуха Download PDFInfo
- Publication number
- RU2685567C1 RU2685567C1 RU2017146499A RU2017146499A RU2685567C1 RU 2685567 C1 RU2685567 C1 RU 2685567C1 RU 2017146499 A RU2017146499 A RU 2017146499A RU 2017146499 A RU2017146499 A RU 2017146499A RU 2685567 C1 RU2685567 C1 RU 2685567C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- air flow
- housing
- case
- air
- sides
- Prior art date
Links
- 229910000851 Alloy steel Inorganic materials 0.000 title 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 title 1
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 claims abstract description 20
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000010791 quenching Methods 0.000 claims description 13
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 claims description 11
- 238000001816 cooling Methods 0.000 abstract description 18
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 9
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 229910000975 Carbon steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010962 carbon steel Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 230000004807 localization Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 208000014674 injury Diseases 0.000 description 1
- 238000011031 large-scale manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 1
- 238000010422 painting Methods 0.000 description 1
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005496 tempering Methods 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/62—Quenching devices
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
- Heat Treatments In General, Especially Conveying And Cooling (AREA)
Abstract
Изобретение относится к устройствам для закалки тонкостенных длинномерных деталей из легированной стали в управляемом потоке воздуха. Устройство содержит замкнутый с четырех сторон корпус, выполненный с возможностью размещения внутри него по меньшей мере одной закаливаемой детали, вентилятор, формирующий протекающий сквозь корпус воздушный поток, направляющие воздушного потока, прикрепленные с внутренней стороны к боковым стенкам корпуса в нижней его части и отклоняющие воздушный поток в центральную часть корпуса. Устройство снабжено системой удержания по меньшей мере одной закаливаемой детали, расположенной в центральной части корпуса. В верхней части корпуса по периметру трех его сторон выполнены вентиляционные отверстия, к которым одним концом подведен герметичный вентиляционный канал, выходящий другим концом за пределы рабочего помещения, обеспечивающий вывод воздушного потока за счет вытяжной вентиляции, на четвертой стороне корпуса по всей ее высоте выполнены дверцы. С четырех сторон в нижней части корпуса выполнены проемы для подачи воздуха, а в верхней части устройства - крышка и люк с затвором. Технический результат заключается в увеличении скорости охлаждения закаливаемых деталей. 2 з.п.ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к термической обработке длинномерных тонкостенных деталей из легированных сталей в управляемом потоке воздуха и может быть использовано в машиностроительной и радиотехнической промышленности. Предлагаемый способ применим для длинномерных деталей с толщиной стенки до 10 мм.
К аналогам предлагаемого изобретения следует отнести «Способ правки стальных тонкостенных труб, совмещенный с закалкой» [1]. Способ включает в себя нагрев трубы, в нагретом состоянии проведение операции правки с помощью приспособлений и закалку сжатым воздухом. К недостаткам данного способа следует отнести:
- производящуюся поштучно закалку труб, что нерационально в условиях средне и крупносерийного производства;
- использование как минимум двух приспособлений для правки детали с момента выемки из печи замедляет ее скорость охлаждения, и вызывает эффект подстуживания перед процессом закалки, за счет этого снижается качество закалки;
- закалку сжатым воздухом, подаваемым на наружную часть трубы и способствующим рассеиванию выделившегося из разогретой трубы тепла в рабочее помещение, что ухудшает микроклимат цеха.
Поэтому, применение данного способа справедливо в случае, когда нет возможности производить нагрев труб в подвешенном вертикальном состоянии, чтобы исключить коробление, а также для труб, изготовленных из таких марок сталей, которые способны закаливаться на воздухе. Согласно [1] в данном случае охлаждение сжатым воздухом не является обязательной операцией.
Известна камера для закалки воздухом [2], состоящая из камеры охлаждения, и систем подачи сжатого воздуха, расположенных друг против друга, а также регулируемой системы вытяжной вентиляции, расположенной рядом с системой подачи сжатого воздуха. На закаливаемую деталь подается холодный сжатый воздух, при контакте с деталью разогревается и, впоследствии, удаляется из камеры в сопло вытяжной вентиляции.
К недостаткам данного аналога следует отнести то, что деталь охлаждается в горизонтальном положении, что вызовет ее коробление из-за неравномерного охлаждения, а также, ввиду особенностей конструкции - зональное охлаждение детали.
Общим недостатком аналогов следует считать то, что охлаждение обеспечивается за счет подачи воздуха на объект закалки. В данном случае неизбежны турбулентные потоки, за счет соприкосновения воздушного потока с обрабатываемой деталью, элементами конструкции, а также сопротивления воздуха при естественной конвекции. Турбулентность значительно снижает скорость охлаждения детали [3].
В качестве прототипа выбрано устройство для закалки в потоке воздуха [4], включающее в себя корпус, систему перемещения деталей внутрь корпуса, вентилятор для принудительной подачи воздуха, а также систему направляющих, обеспечивающих движение воздушного потока в направлении от края непосредственно к закаливаемым деталям.
Из материалов [4] следует, что система перемещения деталей в корпус представляет собой решетчатый поддон, перемещающийся на роликах. Наличие такого поддона внутри корпуса будет препятствовать ламинарному течению потока воздуха, проходящего через поддон, и способствовать образованию зон, не контактирующих с воздушным потоком.
В конструкции прототипа охлаждение деталей происходит за счет принудительного нагнетания воздуха в корпус.
Оба вышеперечисленных фактора способствуют образованию турбулентных потоков, в результате чего, будет снижаться скорость охлаждения деталей.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является увеличение скорости охлаждения закаливаемых деталей. Дополнительным техническим результатом является упрощение конструкции устройства закалки, снижение стоимости устройства.
Технический результат достигается за счет того, что в прототип, содержащий замкнутый с четырех сторон корпус, внутрь которого помещается как минимум одна закаливаемая деталь, вентилятор, формирующий воздушный поток, протекающий сквозь корпус, направляющие воздушного потока, прикрепленные с внутренней стороны к боковым стенкам корпуса в нижней его части и отклоняющие воздушный поток в центральную часть корпуса, дополнительно введено система удержания как минимум одной закаливаемой детали в центральной части корпуса, вентиляционные отверстия в верхней части корпуса, к которым подведен герметичный вентиляционный канал, выходящий другим концом за пределы рабочего помещения, кроме того воздушный поток обеспечивается за счет вытяжной вентиляции.
На фигуре 1 представлен эскиз предлагаемого устройства и применены следующие обозначения:
| 1 - крышка; | 6 - корпус; |
| 2 - люк; | 7 - направляющие воздушного потока; |
| 3 - вентиляционные отверстия; | |
| 4 - полки; | 8 - проемы для подачи воздуха; |
| 5 - дверцы; | 9 - вентиляционный канал. |
Устройство закалки включает в себя корпус 6, состоящий из трех вертикально расположенных стенок, дверцы 5 прикрепленные к стенкам корпуса 6, необходимые для установки и извлечения охлаждаемых деталей, система удержания, представляющей собой, например, полки 4, на которые устанавливается приспособление, с прикрепленными к ней закаливаемыми деталями. Полки 4 расположены на внутренних стенках корпуса 6 с трех сторон. Проемы для подачи воздуха 8 расположены в нижней части кабины. К нижней части стенок корпуса 6 и к дверцам 5 присоединены направляющие 7. В верхней части корпуса прикреплена система вытяжной вентиляции с вентиляционными отверстиями 3, которая укрывается крышкой 1 и люком 2.
Вытяжной вентилятор (не изображен на фигуре) располагается за пределами рабочего помещения и связан с предлагаемым устройством закалки вентиляционным каналом 9.
Поток воздуха обеспечиваются за счет П-образной вытяжной вентиляции, вентиляционные отверстия 3 которой расположены в верхней части кабины. Забор воздуха из кабины обеспечивается с трех сторон. С целью исключения забора воздуха извне, в верхней части кабины предусмотрена крышка 1 и люк 2 с затвором. Люк 2 необходим для перемещения, например, с помощью кран-балки садки. После отсоединения садки крюк отводится, и люк закрывается.
В нижней части кабины установлены направляющие воздушного потока 7 с целью направления потоков воздуха к садке. Для обеспечения притока холодного воздуха в кабину предусмотрены проемы 8, расположенные с четырех сторон.
Корпус устройства может быть выполнен, например, следующим образом. Корпус состоит из каркаса, обшитого во внутренней части листом из нержавеющей стали, а с наружи листом из углеродистой стали с последующей покраской. Между листами предусмотрена теплоизоляция. Необходимость применения коррозионностойкой стали обусловлено контактом внутренней части кабины с высокими температурами. Теплоизоляция обеспечивает тепловой барьер для исключения передачи тепла на наружные стенки, тем самым, исключая вероятность ожога персонала при касании кабины. С целью экономии наружные стенки обшиты листом из углеродистой стали. Для исключения коррозии сталь окрашивается термостойкой краской.
Устройство работает следующим образом. Включают вытяжной вентилятор, с производительностью не менее 0,4 м3/сек. Разогретые до температуры аустенизации длинномерные детали, вертикально подвешенные на консоль и формирующие тем самым садку, перемещают из шахтной печи через открытые дверцы 5 в центр корпуса 6 для охлаждения. Перемещение садки может быть осуществлено, например, с помощью кран-балки. Садку устанавливают в центре корпуса 6 с помощью системы удержания, представляющей собой, например, полки 4 на которые опирается консоль садки. После чего садку открепляют от кран-балки, закрывают люк 2 и дверцы 5. Время охлаждения садки, массой около 300 кг с температуры аустенизации до температуры производственного помещения не превышает 20-25 минут. Закрывание дверцы 5 и люка 2 обеспечивает необходимое направление потока воздуха, а также увеличивает его скорость.
Вытяжной вентилятор генерирует воздушный поток, который подается из проемов для подачи воздуха 8 внизу корпуса 6, затем отклоняется направляющими воздушного потока 7 в центральную часть корпуса 6, после чего устремляется непосредственно через детали вверх, плавно их обтекая и двигаясь вдоль них. В верхней части корпуса 6 воздушный поток засасывается в вентиляционные отверстия 3, расположенные по периметру трех сторон корпуса, 6 П-образно. После чего воздушный поток через герметичный вентиляционный канал 9 выводится вытяжным вентилятором за пределы рабочего помещения, отводя вместе с собой выделяемое садкой тепло. Причем, направление движения вытяжного потока воздуха совпадает с движением воздуха при естественной конвекции.
П-образное расположение вентиляционных отверстий и образование воздушного потока за счет вытяжной вентиляции обеспечивает его ламинарность, что способствует увеличению скорости охлаждения садки.
Организация движения потоков снизу вверх также увеличивает скорость охлаждения садки.
Высокие скорости продувки садки способствуют растворению в воздушном потоке и выводу за пределы зоны охлаждения максимального количества тепла, выделяемого разогретой деталью. При этом, удаляемый поток воздуха из кабины, в виду высокой скорости, не нагревается до критических температур, способствующих выводу из строя вытяжной вентиляции и травмированию персонала.
Перемещение садки в устройство способствует локализации выделяемого тепла, что благоприятно сказывается на микроклимате рабочего помещения, и, следовательно, на здоровье рабочего персонала.
В настоящее время кабина изготовлена и внедрена в производство.
Таким образом, за счет ламинарного относительно деталей движения потока воздуха увеличивается скорость охлаждения закаливаемых деталей. Исключение из конструкции решетчатого поддона позволило упростить конструкцию и снизить ее стоимость, а также убрать препятствие для ламинарного течения потока воздуха. Кроме того, локализация выделяемого тепла и перенос горячего воздуха за пределы рабочего помещения улучшило микроклимат рабочего помещения.
Список цитируемой литературы:
1. Патент на изобретение RU 2537981 С1 «Способ правки стальных тонкостенных труб, совмещенный с закалкой»;
2. Патент США на изобретение US 6074599 «Air quenching chamber» (Камера для закалки воздухом);
3. «Закалка в управляемом потоке масла - новый взгляд на привычные проблемы», В.Я. Сыропятов, Е.В. Ильичев, ж. «Оборудование и инструмент для профессионалов» №5, 2008 г;
4. Заявка на изобретение США US 20160362758 A1 «System and method for improving quench air flow» (Способ и устройство для улучшения закалки потоком воздухом).
Claims (3)
1. Устройство для закалки тонкостенных длинномерных деталей из легированной стали в управляемом потоке воздуха, содержащее замкнутый с четырех сторон корпус, выполненный с возможностью размещения внутри него по меньшей мере одной закаливаемой детали, вентилятор, формирующий протекающий сквозь корпус воздушный поток, направляющие воздушного потока, прикрепленные с внутренней стороны к боковым стенкам корпуса в нижней его части и отклоняющие воздушный поток в центральную часть корпуса, отличающееся тем, что оно снабжено системой удержания по меньшей мере одной закаливаемой детали, расположенной в центральной части корпуса, при этом в верхней части корпуса по периметру трех его сторон выполнены вентиляционные отверстия, к которым одним концом подведен герметичный вентиляционный канал, выходящий другим концом за пределы рабочего помещения, обеспечивающий вывод воздушного потока за счет вытяжной вентиляции, на четвертой стороне корпуса по всей ее высоте выполнены дверцы, при этом с четырех сторон в нижней части корпуса выполнены проемы для подачи воздуха, а в верхней части устройства - крышка и люк с затвором.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что система удержания выполнена в виде расположенных на боковых стенках корпуса полок, на которых устанавливается садка.
3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что для приподнятия корпуса над поверхностью пола он установлен на ножки.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017146499A RU2685567C1 (ru) | 2017-12-27 | 2017-12-27 | Устройство закалки тонкостенных длинномерных деталей из легированных сталей в управляемом потоке воздуха |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017146499A RU2685567C1 (ru) | 2017-12-27 | 2017-12-27 | Устройство закалки тонкостенных длинномерных деталей из легированных сталей в управляемом потоке воздуха |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2685567C1 true RU2685567C1 (ru) | 2019-04-22 |
Family
ID=66314403
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017146499A RU2685567C1 (ru) | 2017-12-27 | 2017-12-27 | Устройство закалки тонкостенных длинномерных деталей из легированных сталей в управляемом потоке воздуха |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2685567C1 (ru) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU353982A1 (ru) * | Государственный институт проектированию заводов строительного | Устройство для охлаждения отливок | ||
| RU2292402C2 (ru) * | 2005-03-05 | 2007-01-27 | Открытое акционерное общество "Северсталь" (ОАО "Северсталь") | Способ охлаждения горячекатаных полос в рулонах и устройство для его реализации |
| RU2304173C2 (ru) * | 2003-07-17 | 2007-08-10 | Юнайтид Текнолоджиз Копэрейшн | Устройство для охлаждения металлических деталей (варианты), способ охлаждения и способ термической обработки поковки |
| JP2008069432A (ja) * | 2006-09-15 | 2008-03-27 | Nissan Motor Co Ltd | 焼入れ装置および焼入れ方法 |
| EP1531185B1 (de) * | 2003-11-12 | 2010-03-10 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Vorrichtung zum Abschrecken von Werkstücken |
| US20160362758A1 (en) * | 2015-06-12 | 2016-12-15 | Consolidated Engineering Company, Inc. | System and method for improving quench air flow |
-
2017
- 2017-12-27 RU RU2017146499A patent/RU2685567C1/ru active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU353982A1 (ru) * | Государственный институт проектированию заводов строительного | Устройство для охлаждения отливок | ||
| RU2304173C2 (ru) * | 2003-07-17 | 2007-08-10 | Юнайтид Текнолоджиз Копэрейшн | Устройство для охлаждения металлических деталей (варианты), способ охлаждения и способ термической обработки поковки |
| EP1531185B1 (de) * | 2003-11-12 | 2010-03-10 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Vorrichtung zum Abschrecken von Werkstücken |
| RU2292402C2 (ru) * | 2005-03-05 | 2007-01-27 | Открытое акционерное общество "Северсталь" (ОАО "Северсталь") | Способ охлаждения горячекатаных полос в рулонах и устройство для его реализации |
| JP2008069432A (ja) * | 2006-09-15 | 2008-03-27 | Nissan Motor Co Ltd | 焼入れ装置および焼入れ方法 |
| US20160362758A1 (en) * | 2015-06-12 | 2016-12-15 | Consolidated Engineering Company, Inc. | System and method for improving quench air flow |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN205170928U (zh) | 一种立式淬火炉 | |
| JPS60184625A (ja) | 工業用真空炉 | |
| KR20180014070A (ko) | 스틸 시트의 비접촉 냉각 방법 및 이를 위한 장치 | |
| JPS6410579B2 (ru) | ||
| CN107916382B (zh) | 一种用于航空或军工铝材的变向喷流式热处理工艺 | |
| JP4736000B2 (ja) | 熱処理炉 | |
| CN106222383A (zh) | 一种可控气氛多用炉生产设备 | |
| RU2685567C1 (ru) | Устройство закалки тонкостенных длинномерных деталей из легированных сталей в управляемом потоке воздуха | |
| JP2008214721A (ja) | 等温処理装置 | |
| JP2010281555A5 (ru) | ||
| CN113755670B (zh) | 贝氏体钢辙叉心轨淬火冷却方法 | |
| JP4441903B2 (ja) | 高速循環ガス冷却式真空熱処理炉 | |
| JPS5980731A (ja) | 連続物品の冷却装置及び該冷却装置を有する焼なまし炉 | |
| CN205893373U (zh) | 一种转底式可控气氛加热渗碳炉 | |
| CN207276657U (zh) | 一种节能退火炉 | |
| CN207050434U (zh) | 一种网带式烧结炉 | |
| CN207259542U (zh) | 一种天然气托轴式淬火正火生产线 | |
| JP7100428B2 (ja) | 油焼入れ装置および熱処理設備 | |
| CN216192539U (zh) | 一种连续式利用正火余热退火炉 | |
| CN110398155A (zh) | 一种加热炉及实现该加热炉加热均匀性的方法 | |
| RU2598021C1 (ru) | Способ термической обработки литых изделий из низкоуглеродистых легированных сталей, устройство для реализации способа термической обработки | |
| JP6167453B2 (ja) | シンターハードニング方法 | |
| CN107447184B (zh) | 一种对流式气体渗碳炉 | |
| US3623714A (en) | Method of and apparatus for operating a furnace | |
| CN205576210U (zh) | 外置风冷装置的退火炉 |