一种可实现气流上下交替切换的真空高压气淬炉炉胆结构

摘要

本发明公开了一种可实现气流上下交替切换的真空高压气淬炉炉胆结构，采用方形密闭结构，包括由金属筒体及隔热层组成的外框架、由均匀分布的石墨棒组成的发热体、钼封边、上部和下部的双侧推拉开合封门、封门导轨、上下部负载热电偶、控温热电偶、料台立柱和横梁等。隔热层由陶瓷纤维、软碳毡和硬碳毡组成，配合均匀分布的发热体可保证炉温均匀性；上下封门用于在炉胆加热空间和冷却通风过道的切换；上下部负载热电偶用于控制气流上下交替切换。该炉胆结构有利于保证气淬过程中工件不同位置处冷却速度的均匀性，可提升工件热处理后的组织性能、硬度、变形量等指标和均匀性，减少变形。

权利要求

1.一种可实现气流上下交替切换的真空高压气淬炉炉胆结构，其特征在于，炉胆包括方形结构的外框架，炉胆内设有发热体、负载热电偶和控温热电偶，所述外框架的上部和下部分别设有开孔，所述开孔的两侧设有封门导轨，所述封门导轨上设有封门，所述外框架下部的开孔部位设有料台立柱和料台横梁；

所述开孔尺寸与炉胆内工作区的横截面尺寸相匹配，上部封门和下部封门外部正对风冷系统的喷风口；

所述控温热电偶设于炉胆中部，所述控温热电偶的上方和下方分别设有负载热电偶，当按工作区上下温差进行切换时，所述负载热电偶进行温度实时测量反馈，当所述负载热电偶温差大于设定值时，进行风向上下交替，循环往复，保证工件在整个高压气淬过程中的冷却均匀。

2.根据权利要求1所述的可实现气流上下交替切换的真空高压气淬炉炉胆结构，其特征在于，所述封门由气缸驱动沿导轨滑动。

3.根据权利要求2所述的可实现气流上下交替切换的真空高压气淬炉炉胆结构，其特征在于，所述封门与开孔的边缘设有钼封边。

说明书

一种可实现气流上下交替切换的真空高压气淬炉炉胆结构

技术领域

[0001] 本发明涉及一种对工件进行高压气淬冷却的真空热处理炉，尤其涉及一种可实现气流上下交替切换的真空高压气淬炉炉胆结构。

背景技术

[0002] 热处理是通过改变工件内部的显微组织，或改变工件表面的化学成分，赋予或改善工件的服役性能，充分发挥材料潜力的一种工艺技术。真空高压气淬技术采用高纯氮气或氩气等惰性气体作为淬火介质，具有清洁、无油污污染、不需后续清洗处理，淬火强度易于调节控制，工件变形小等优点，近年来发展迅速。真空高压气淬工艺主要用于提高工件硬度、耐磨性和疲劳强度，已成为零件表面强化处理的发展趋势，在航空航天、军工、汽车等领域得到广泛应用。

[0003] 工件淬火硬度、硬度均匀性及变形是工件热处理后性能评价的三个关键技术指标。淬火硬度可通过提高真空高压气淬炉冷却强度实现；硬度均匀性及变形的主要影响因素是工件热处理过程，特别是气淬过程中工作区各部位温度的一致性，可通过提高炉温均匀性、改善冷却气体喷向工件的均匀程度提高热处理硬度均匀性和减小热处理变形。真空高压气淬炉设计、制造过程中，冷却气体喷嘴在炉胆上的分布务求尽量均匀。

[0004] 目前真空高压气淬设备炉胆通常采用冷却气流单向循环结构，冷却气流从一侧进入炉胆内部，和工件进行热交换，吸收工件热量，温度升高，从另一侧吹出炉胆，与换热器换热之后经风机驱动再次进入炉胆，如此循环往复，直至工件完全冷却。采用单向循环炉胆结构进行气淬时，一个冷却循环周期内，工作区先接触和后接触冷却气流的部位热交换强度不一致，这会造成工件冷却过程工作区内各部位冷却速度不一致，温度不均匀，导致工件热处理后硬度不均匀、热处理变形难以控制，影响工件热处理后的力学性能和服役性能。

发明内容

[0005] 本发明的目的是提供一种可实现气流上下交替切换的真空高压气淬炉炉胆结构。

[0006] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

[0007] 本发明为可实现气流上下交替切换的真空高压气淬炉炉胆结构，该炉胆结构包括方形结构的外框架，炉胆内设有发热体、负载热电偶和控温热电偶，所述外框架的上部和下部分别设有开孔，所述开孔的两侧设有封门导轨，所述封门导轨上设有封门，所述外框架下部的开孔部位设有料台立柱和料台横梁。

[0008] 由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的可实现冷却气流方向上下交替切换的真空高压气淬炉炉胆结构，能有效控制加热过程炉温均匀性及气淬过程的冷却性能。确保热处理后工件组织、性能及变形达到设计要求。

附图说明

[0009] 图1a、图1b分别为本发明实施例提供的可实现气流上下交替切换的真空高压气淬炉炉胆结构的正面剖视和侧面剖视示意图。

[0010] 图2a、图2b分别为本发明实施例的气流上下交替切换的状态示意图。

[0011] 图中：

[0012] 1.外框架，2.发热体，3.钼封边，4.上下封门，5.封门导轨，6.负载热电偶，7.控温热电偶，8.料台立柱，9.料台横梁。

具体实施方式

[0013] 下面将对本发明实施例作进一步地详细描述。本发明实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

[0014] 本发明的可实现气流上下交替切换的真空高压气淬炉炉胆结构，其较佳的具体实施方式是：

[0015] 炉胆包括方形结构的外框架，炉胆内设有发热体、负载热电偶和控温热电偶，所述外框架的上部和下部分别设有开孔，所述开孔的两侧设有封门导轨，所述封门导轨上设有封门，所述外框架下部的开孔部位设有料台立柱和料台横梁。

[0016] 所述开孔尺寸与炉胆内工作区的横截面尺寸相匹配，上部封门和下部封门外部正对风冷系统的喷风口。

[0017] 所述封门由气缸驱动沿导轨滑动。

[0018] 所述封门与开孔的边缘设有钼封边。

[0019] 所述控温热电偶设于炉胆中部，所述控温热电偶的上方和下方分别设有负载热电偶，当按工作区上下温差进行切换时，所述负载热电偶进行温度实时测量反馈，当所述负载热电偶温差大于设定值时，进行风向上下交替，循环往复，保证工件在整个高压气淬过程中的冷却均匀。

[0020] 炉胆作为真空热处理设备的核心部件，其结构优劣不仅影响着整个设备的品质，也直接影响着工件热处理性能。气流上下交替切换的喷风方式有利于保证工件气淬过程中工作区内不同部位冷却速度和温度的均匀性，可提升工件热处理后的组织性能、硬度、变形量等指标和均匀性。

[0021] 本发明的可实现气流上下交替切换的真空高压气淬炉炉胆结构，中隔热层由陶瓷纤维、软碳毡和硬碳毡复合而成，配合均匀分布的发热体，可保证工件加热过程炉温均匀性；上下封门用于完成炉胆加热空间和冷却通风过道之间的通断切换；工作区上下端负载热电偶用于实时监测工作区上下部温度，以控制气流上下交替切换。能有效控制加热过程炉温均匀性及气淬过程的冷却性能。确保热处理后工件组织、性能及变形达到设计要求。

[0022] 具体实施例：

[0023] 如图1a、图1b、图2a、图2b所示，炉胆采用方形结构，包括：由金属筒体及隔热层组成的外框架1、由沿空间均匀分布的石墨棒组成的发热体2、钼封边3、上部和下部的双侧推拉开合封门4、封门导轨5、上下部负载热电偶6、控温热电偶7、料台立柱8和横梁9等组成。其中隔热层由陶瓷纤维、软碳毡和硬碳毡组成，配合均匀分布的发热体2可保证炉温均匀性；上下封门4用于完成炉胆加热空间和冷却通风过道之间的通断切换；封门导轨5用于上下封门4推拉过程中的限位导向；上下部负载热电偶6用于控制气流上下交替切换；控温热电偶7用于炉胆加热时的温度检测控制；料台立柱8和料台横梁9用于支撑工件。

[0024] 所述的外框架1上的隔热层在上下部开口处装有金属钼封边3，可抵抗气淬过程高压气流高速冲刷，避免开口处碳毡纤维吹落，造成炉胆短路绝缘破坏，提高炉胆使用寿命。

[0025] 所述的发热体2通过电极引出组件与加热变压器相连，实现均匀加热。

[0026] 所述的炉胆上部和下部的双侧推拉开合封门4分别由左右两侧的4个气缸推拉驱动，沿封门导轨5滑动，完成炉胆加热空间和冷却通风过道之间的通断切换。

[0027] 所述的炉胆上部和下部封门4外部是风冷系统的喷风口，与风冷系统气体循环管道紧密连接。

[0028] 所述的方形外框架上下部开口处固定有封门导轨5，兼有加强和导向作用。

[0029] 所述上下部负载热电偶6用于实时监测工作区上下端温度，真空高压气淬炉控制系统可根据预设的上下部负载热电偶的温差对风向进行切换，实现冷却气流对工件的上下交替喷风冷却。

[0030] 所述的真空高压气淬炉炉胆设有控温热电偶7，实时监测炉膛温度，控制真空热处理工艺过程的执行。

[0031] 所述的料台立柱8和料台横梁9的材质和强度能满足高温状态下大跨度布置和额定承载量需求。

[0032] 本发明涉及的一种可实现冷却气流方向上下交替切换的真空高压气淬炉炉胆结构，有利于保证气淬过程中工件不同位置冷却速度的均匀性，可提升工件热处理后的组织性能、硬度、变形量等指标和均匀性。

[0033] 具体实施例的工作原理是：

[0034] 如图1a、图1b所示，冷却过程中，各个供气和抽气阀门关闭，上下封门4打开，冷却气体通入，高压高速气体通过上下封门4由下而上(或由上而下)贯通工件，进行强力热交换。当冷却时间达到系统设定值或者上下负载热电偶6的温差超过设定值时，系统将进行气流方向切换。此时高压高速气体通过上下封门4由上而下(或由下而上)贯通工件，进行强力热交换。通过上述过程的循环往复，可以保证工件冷却均匀。当工件冷却到工艺设定温度时，可关闭风冷系统，关闭炉胆上下封门4，将炉内高压气体排出，完成冷却工艺过程。

[0035] 上部和下部的封门4开孔尺寸与工作区横截面尺寸相匹配，以保证冷却气流相对工作区无冷却“死区”，且对工作区各部位冷却均匀一致，以增加工件冷却均匀性以减少变形。

[0036] 真空高压气淬炉控制系统可按照工艺设定时间或工作区上下温差进行风向切换。当按工作区上下温差进行切换时，由布置于工件上下两端的负载热电偶6进行温度实时测量反馈，当上下负载热电偶温差大于设定值时，进行风向上下交替(见图2a、图2b)，循环往复，保证工件在整个高压气淬过程中的冷却均匀。

[0037] 料台立柱8和料台横梁9的大跨度布置方式最大程度地满足封门开孔尺寸。

[0038] 以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。