一種圓鋸片空氣淬火方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種圓鋸片空氣淬火方法和裝置。包括：機架、上、下壓盤，所述機架上對稱設置有可上下往復運動的上、下壓盤，所述上、下壓盤分別設置有空氣腔，所述上、下壓盤內(nèi)均勻分布有噴嘴口，所述噴嘴口與對應的空氣腔相連通，所述空氣腔分別與進氣管道相連。在整個淬火過程中，采用氣體及氣液霧化氣交替冷卻的方式，利用空氣介質(zhì)和霧化氣冷卻速度緩慢和可調(diào)節(jié)的特點，極大地減小鋸片淬火過程中的變形開裂，提高鋸片的性能質(zhì)量，同時整個淬火過程清潔，無廢氣產(chǎn)生，鋸片在淬火后無需清洗表面，符合綠色生產(chǎn)的要求。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)屬于熱處理領(lǐng)域，具體涉及一種圓鋸片空淬方法和裝置。
技術(shù)介紹
淬火工藝作為熱處理過程中的重要環(huán)節(jié)之一，對于材料性能的發(fā)揮、減少組織殘余應力和表面變形等方面起著重要作用。目前圓鋸片常用的淬火方式主要有油淬，鹽、堿浴淬火等。油浴和鹽、堿浴冷卻速度較快，但不能精確控制材料的淬火過程中各部分的冷卻速度，導致溫度均勻性差、冷卻速度控制困難，材料的變形和開裂傾向較大，同時鹽浴爐淬火、回火腐蝕周圍的環(huán)境、設備，對于環(huán)保要求高的現(xiàn)代工業(yè)是不適應的，并且操作也較為復雜。
技術(shù)實現(xiàn)思路
為了克服上述不足，本專利技術(shù)提供一種清潔、低成本、利于控制質(zhì)量及減小變形開裂的空淬方法和裝置。已有許多文獻對于氣淬作了大量的論證和研究，其目的在于利用氣體介質(zhì)的特性，在獲得期望冷卻速度的同時盡可能地減小由于淬火引起的變形和開裂情況。為達此目的，研究者選取換熱系數(shù)較高的氣體，并增加氣體速度和氣體壓力。從冷卻性能和經(jīng)濟角度考慮，目前較常用于氣淬的氣體為氮氣，它通常被用于高壓情況下的淬火。本專利技術(shù)推薦使用空氣，主要是因為其成本低，可隨意獲取，對于設備要求低。為了實現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)采用如下技術(shù)方案：一種圓鋸片空氣淬火裝置，包括：機架、上、下壓盤，所述機架上對稱設置有可上下往復運動的上、下壓盤，所述上、下壓盤分別設置有空氣腔，所述上、下壓盤內(nèi)均勻分布有噴嘴，所述噴嘴與對應的空氣腔相連通，所述空氣腔分別與進氣管道相連。與風冷裝置相比，單純地用風冷的方式淬火時無法達到鋸片對于冷速的要求，其冷卻能力明顯不足，淬火后無法得到期望的組織。本專利技術(shù)在空氣冷卻的基礎(chǔ)上，加入霧化氣體冷卻，這彌補了單純空冷冷卻能力低的缺陷。其次本專利技術(shù)裝置中的上下壓盤在鋸片淬火時能均勻地壓緊鋸片基體，進而有效地防止淬火時由于熱應力及組織應力造成的變形，同時保證了鋸片對于平面度的要求。優(yōu)選的，所述上、下壓盤內(nèi)還設置有環(huán)形導流槽。所述環(huán)形導流槽在鋸片淬火時壓緊鋸片，防止淬火過程中的鋸片變形，所述環(huán)形導流槽在淬火時引導氣流，使鋸片均勻冷卻。優(yōu)選的，所述進氣管道通過霧化閥與進水管道相連。優(yōu)選的，所述進氣管道和進水管道上分別設置有流量控制裝置。更優(yōu)選的，所述流量控制裝置為閥門。優(yōu)選的，所述空氣腔的直徑為所述進氣管道直徑的2.5～3.2倍。通過壓縮空氣流動，在霧化閥內(nèi)與從水管流入的水流作用形成水霧，霧化氣體通過管道流進空氣腔，然后經(jīng)過噴嘴噴向工件表面。優(yōu)選的，所述噴嘴以環(huán)形陣列的方式均勻排列在上、下壓盤上。所述環(huán)形陣列的圈數(shù)與環(huán)形導向槽圈數(shù)相等，且成一一對應關(guān)系。噴嘴與環(huán)形導向槽的對應設置，有效地引導噴出氣體在槽內(nèi)區(qū)域的流動，提高了冷卻效率。另一方面，淬火時導向槽壁以一定載荷壓緊鋸片表面，防止了鋸片在淬火過程中由于熱應力及組織應力引起的基體變形。優(yōu)選的，所述噴嘴軸線垂直于鋸片表面。優(yōu)選的，所述空氣腔的兩端同時設置有與進氣管道相連的進氣口。優(yōu)選的，所述裝置運行時，通入的氣體為空氣或霧化氣體。本專利技術(shù)中所屬霧化氣是一種空氣和水的兩相混合物。優(yōu)選的，本專利技術(shù)中所述的高壓氣和高壓水通過泵輸送。本專利技術(shù)還提供了一種圓鋸片空氣淬火方法，包括：在高通量的空氣環(huán)境中，將溫度為650℃以上的鋸片冷卻至450℃，得鋸片Ⅰ；在高通量的霧化氣環(huán)境中，將鋸片Ⅰ冷卻至400℃，得鋸片Ⅱ；在高通量的空氣環(huán)境中，將鋸片Ⅱ在空氣中冷卻至150℃以下，即得；所述鋸片的材料為碳合金鋼。對于不同規(guī)格的鋸片來說，其在淬火時對于冷卻速度的要求不同，而氣體壓力、水壓及氣水比將直接影響冷卻速度的大小，因此對于氣壓、水壓及氣水比的要求也不盡相同。在實際生產(chǎn)過程中，本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)具體的鋸片情況對以上參數(shù)進行常規(guī)選擇，充分發(fā)揮本專利技術(shù)冷卻速度可調(diào)節(jié)的優(yōu)勢。本專利技術(shù)中所述整個淬火過程中鋸片始終在在非密閉的環(huán)境下。所屬霧化氣是一種空氣和水的兩相混合物。本專利技術(shù)還提供了一種較優(yōu)的圓鋸片空氣淬火方法，具體包括如下步驟：a.上壓盤4和下壓盤2通過其上的環(huán)形導流槽13壓緊處于高溫狀態(tài)的鋸片基體；b.打開空氣閥門10，進氣管11通入高壓空氣，經(jīng)過氣管3進入上下壓盤的空氣腔15，然后通過噴嘴14，噴向鋸片表面，冷卻鋸片至650℃；c.打開水閥門8，液水管9通入高壓水，在霧化閥7中與空氣相互作用，形成水霧，通過氣管3流向兩壓盤，進而冷卻鋸片至400℃；d.關(guān)閉兩側(cè)的水閥門8，繼續(xù)由空氣單一冷卻，鋸片冷卻至150℃以下，關(guān)閉兩側(cè)空氣閥門10。其核心在于：空氣及霧化氣體以空氣-霧化氣-空氣交替的方式對鋸片進行淬火。本專利技術(shù)的淬火方法基于以下理論：當淬火工件浸入淬火介質(zhì)中，在過冷奧氏體穩(wěn)定性低的溫度范圍，即C曲線的鼻溫附近，冷卻速度應大于臨界冷卻速度，使工件能夠快速通過珠光體和貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)，工件淬火后得到足夠的硬度；碳鋼和低合金鋼淬火冷卻到650℃之前，奧氏體還比較穩(wěn)定，可以以較慢的速度冷卻，能夠減小工件因內(nèi)外溫差而引起的熱應力。在650-450℃范圍，要求有足夠快的冷卻速度(超過臨界冷卻速度)，低于400℃特別是在Ms點和A1點稍下的溫度，希望工件的冷卻速度盡量緩慢，以減少由于工件內(nèi)外溫度差而引起的熱應力和組織應力，從而可以有效地防止工件的變形和開裂。因此，根據(jù)上述理論，針對鋸片材料的特性，對其淬火過程分為三個階段：第一階段：在鋸片溫度650℃以上時，需要緩慢冷卻，以減小熱應力，因此利用噴射空氣進行冷卻。第二階段，在鋸片溫度在400℃以上時，由于空氣冷卻速度不足，該階段改為用霧化氣體冷卻，空氣和水以適當比例混合，通過較高氣壓的作用，從噴嘴噴出后形成水霧，霧化氣體的冷卻速率將提高數(shù)倍。第三階段，當鋸片經(jīng)過霧化氣體冷卻溫度下降至400℃時，關(guān)閉霧化裝置的水閥門，由空氣對鋸片進行冷卻。由于從此溫度開始，工件需要緩慢冷卻，以減少熱應力和組織應力，防止變形和開裂。而空氣的冷卻速率低，可以很好地滿足該階段對冷速要求。在第二階段，要求淬火介質(zhì)要有較快的冷速，快速躲過C曲線鼻溫區(qū)，然而空氣在此階段無法達到期望的冷卻速度，進而無法達到預期組織。利用水和空氣形成的霧化氣體可以滿足對冷卻速度的要求。本專利技術(shù)具有以下有益效果：(1)本專利技術(shù)所用裝置結(jié)構(gòu)簡單，易于制造，成本低。而淬火爐結(jié)構(gòu)復雜，制造成本較高，且在使用時對于周圍環(huán)境有較高的要求。換熱界面處沒有液化、氣化現(xiàn)象，換熱系數(shù)較普通淬火方式小。(2)本專利技術(shù)利用空氣-霧化氣交替淬火的方式，能極大地滿足淬火過程中各個階段對于冷卻速率不同的要求，進而有效降低淬火變形開裂，提高鋸片基體的質(zhì)量。淬火工件表面質(zhì)量高、不易氧化，工件內(nèi)應力較小，能最大限度地防止工件產(chǎn)生裂紋，保證制造和生產(chǎn)質(zhì)量。(3)氣體淬火沒有特定的介質(zhì)，輔助費用低廉，設備簡單，投資小。(4)氣體淬火過程清潔，無需清洗，不會污染環(huán)境，操作簡單。(5)氣淬參數(shù)可調(diào)節(jié)范圍廣、冷卻速度調(diào)節(jié)范圍大、冷速均勻，可以局部淬火，生產(chǎn)效率高。(6)氣淬時的工藝參數(shù)易于自動控制，提高生產(chǎn)率。(7)本專利技術(shù)裝置結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，對于現(xiàn)場工作人員要求不高，實用性強，易于推廣。附圖說明下面結(jié)合附圖對本專利技術(shù)作進一步說明。圖1是本專利技術(shù)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本專利技術(shù)壓盤的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本專利技術(shù)壓盤剖視圖。其中，1下支撐座、2下壓盤、3氣管、4上壓盤、5上支撐座、6液壓導柱、7霧化閥、8水閥門、9液體管、10氣體閥門本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種圓鋸片空氣淬火裝置，包括：機架、上、下壓盤，其特征在于，所述機架上對稱設置有可上下往復運動的上、下壓盤，所述上、下壓盤分別設置有空氣腔，所述上、下壓盤內(nèi)均勻分布有噴嘴，所述噴嘴與對應的空氣腔相連通，所述空氣腔分別與進氣管道相連。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種圓鋸片空氣淬火裝置，包括：機架、上、下壓盤，其特征在于，所述機架上對稱設置有可上下往復運動的上、下壓盤，所述上、下壓盤分別設置有空氣腔，所述上、下壓盤內(nèi)均勻分布有噴嘴，所述噴嘴與對應的空氣腔相連通，所述空氣腔分別與進氣管道相連。2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述上、下壓盤內(nèi)還設置有環(huán)形導流槽。3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述進氣管道通過霧化閥與進水管道相連。4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述噴嘴軸線垂直于鋸片表面。5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述噴嘴以環(huán)形陣列的方式均勻排列在上、下壓盤上，所述環(huán)形陣列的圈數(shù)與環(huán)形導向槽圈數(shù)相等，且成一一對應關(guān)系。6.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：曹永，張進生，張百年，高麗君，伊麗娜，
申請(專利權(quán))人：日照海恩鋸業(yè)有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：山東;37