專利名稱：一種真空淬火方法及所用的真空淬火裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種真空淬火方法及所用的真空淬火裝置，屬于真空淬火技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
鈦合金具有密度小，強(qiáng)度高的特點(diǎn)，廣泛運(yùn)用于航空、航天設(shè)備。但鈦合金在熱處理時(shí) ，對(duì)熱處理設(shè)備的要求極其嚴(yán)格，在熱處理過(guò)程中要求零部件受到氧、氫、碳、氮的污染程 度最小，并保證零件熱處理后滿足有關(guān)規(guī)定?，F(xiàn)有技術(shù)中對(duì)鈦合金進(jìn)行熱處理的設(shè)備優(yōu)先采 用真空爐，要求真空爐內(nèi)的絕對(duì)壓強(qiáng)不大于7X10—2Pa。鈦合金固溶熱處理要求轉(zhuǎn)移時(shí)間小 于6秒。但目前，用于鈦合金淬火的真空水淬爐的真空度要求和轉(zhuǎn)移時(shí)間都不能滿足使用的 要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種真空淬火方法及所用的真空淬火裝置，以滿足鈦合金在熱 處理時(shí)對(duì)真空度的要求和轉(zhuǎn)移時(shí)間的要求，并保證產(chǎn)品在淬火過(guò)程中不直接與空氣接觸，避 免淬火零部件受氧污染。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明的一種真空淬火方法為，該方法是將需要淬火的零部件裝 入抽真空的爐管中加熱；淬火時(shí)將爐管翻轉(zhuǎn)，使?fàn)t管的管口完全沉入淬火槽的淬火液中，打 開密封法蘭，使零部件在與空氣隔絕狀態(tài)下由爐管直接落入淬火液中進(jìn)行淬火。
上述的真空淬火方法中，所述爐管的加熱是通過(guò)可移動(dòng)的淬火爐對(duì)爐管進(jìn)行加熱；加熱 時(shí)淬火爐前移，使?fàn)t管伸入淬火爐內(nèi)加熱；淬火時(shí)淬火爐后移，使?fàn)t管從淬火爐內(nèi)退出，使 爐管能夠翻轉(zhuǎn)。
用于本發(fā)明的方法的一種真空淬火裝置為其構(gòu)成包括爐管，爐管一端封閉，另一端開 口；爐管的開口端設(shè)有密封法蘭，爐管開口端的下方設(shè)有淬火槽，爐管封閉端設(shè)有淬火爐； 爐管與翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)連接，爐管一側(cè)設(shè)有真空泵。
上述的真空淬火裝置中，所述翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的構(gòu)成包括設(shè)在淬火槽一端的支撐桿，支撐桿與 爐管鉸接，爐管上設(shè)有支板，支板與設(shè)在淬火槽兩側(cè)的翻轉(zhuǎn)液壓缸的活塞桿連接，翻轉(zhuǎn)液壓 缸的缸體與淬火槽連接。
前述的真空淬火裝置中，所述淬火爐下部設(shè)有爐體滾輪，爐體滾輪與爐體軌道滾動(dòng)連接 ，爐體軌道一端設(shè)有爐體擋板，爐體擋板與爐體移動(dòng)缸的缸體連接，爐體移動(dòng)缸的活塞桿與淬火爐連接。
前述的真空淬火裝置中，所述真空泵下部設(shè)有泵滾輪，泵滾輪與泵軌道滾動(dòng)連接，泵軌 道一端設(shè)有泵擋板，泵擋板與泵移動(dòng)缸的缸體連接，泵移動(dòng)缸的活塞桿與真空泵連接。
前述的真空淬火裝置中，所述爐管的中段設(shè)有密封臺(tái)階，在密封臺(tái)階與爐管的開口端之 間設(shè)有兩個(gè)冷卻水套；在兩個(gè)冷卻水套之間設(shè)有真空接口、支板和連接座。
前述的真空淬火裝置中，所述淬火爐的構(gòu)成包括爐殼，爐殼上設(shè)有爐體口，淬火爐的上 方設(shè)有活動(dòng)爐蓋，活動(dòng)爐蓋上設(shè)有熱電偶；爐殼內(nèi)設(shè)有爐襯，爐襯形成的空腔內(nèi)設(shè)有加熱器
由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，現(xiàn)有技術(shù)的臥式內(nèi)熱式真空爐，轉(zhuǎn) 移時(shí)間在12s左右，達(dá)不到完全固溶的效果，時(shí)效后強(qiáng)度不能滿足產(chǎn)品技術(shù)要求。本發(fā)明 成功解決了轉(zhuǎn)移時(shí)間短的瓶頸問(wèn)題。本發(fā)明采用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)快速轉(zhuǎn)移，由現(xiàn)有的轉(zhuǎn)移時(shí)間 12秒，縮短至轉(zhuǎn)移時(shí)間小于或等于3秒。本發(fā)明在加熱和冷卻過(guò)程中零部件均不接觸空氣， 成功解決了零部件受到氧、氫、碳、氮的污染。產(chǎn)品在加熱時(shí)為真空或氬氣保護(hù)加熱，在冷 卻時(shí)，爐罐翻轉(zhuǎn)至20度時(shí)產(chǎn)品不會(huì)掉出來(lái)，爐口沉入淬火液后，回充大于l個(gè)大氣壓的氬氣 沖開爐門，繼續(xù)翻轉(zhuǎn)至45 60度，產(chǎn)品掉入淬火槽中進(jìn)行冷卻。在整個(gè)翻轉(zhuǎn)過(guò)程中，產(chǎn)品隔 絕了空氣，切斷了空氣來(lái)源。本發(fā)明在冷態(tài)時(shí)的極限真空可達(dá)1.0X10—3Pa， 95(TC保溫時(shí)的 工作真空可達(dá)3.2X10—3Pa。滿足進(jìn)行真空固溶熱處理時(shí)，真空爐內(nèi)絕對(duì)壓強(qiáng)允許不大于 2. 7Pa，或依靠限量滲入氬氣(或氦氣)維持在1.33X10—4a 13. 3Pa范圍。本發(fā)明還具有 操作簡(jiǎn)單， 一次性投資少；設(shè)備穩(wěn)定化和自動(dòng)化程度高，實(shí)用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明也可用于 作為黑色金屬材料的水淬、油淬及退火設(shè)備。本發(fā)明裝置的保溫性能好，熱量損失低的特點(diǎn) ，節(jié)能效果明顯。本發(fā)明開創(chuàng)了真空淬火爐的新發(fā)展方向，是鈦合金真空淬火爐發(fā)展的一個(gè) 新起點(diǎn)，采用本發(fā)明將促進(jìn)真空熱處理爐的快速發(fā)展，使鈦合金及其制品在工業(yè)制造中扮演 越來(lái)越重要的角色。


圖l是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本發(fā)明翻轉(zhuǎn)時(shí)的示意圖； 圖3是本發(fā)明爐管的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4是本發(fā)明淬火爐的結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖中的標(biāo)記為l-爐管，2-密封法蘭，3-淬火槽，4-淬火爐，5-真空泵，6-支撐桿， 7-支板，8-翻轉(zhuǎn)液壓缸，9-爐體滾輪，10-爐體軌道，11-爐體擋板，12-爐體移動(dòng)缸，13-泵
5滾輪，14-泵軌道，15-泵擋板，16-泵移動(dòng)缸，17-波紋管，20-法蘭，21-密封臺(tái)階，22-冷 卻水套，23-真空接口， 24-連接座，25-爐殼，26-爐體口， 27-活動(dòng)爐蓋，28-熱電偶，29-爐襯，30-加熱器。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，但并不作為對(duì)本發(fā)明做任何限制 的依據(jù)。
具體實(shí)施例方式實(shí)施本發(fā)明的一種真空淬火方法時(shí)，如圖1和圖2所示，將需要淬火的 零部件裝入抽真空的爐管中加熱；淬火時(shí)將爐管翻轉(zhuǎn)，使?fàn)t管的管口完全沉入淬火槽的淬火 液中，打開密封法蘭，使零部件在與空氣隔絕狀態(tài)下由爐管直接落入淬火液中進(jìn)行淬火。爐 管的加熱是通過(guò)可移動(dòng)的淬火爐對(duì)爐管進(jìn)行加熱；加熱時(shí)淬火爐前移，使?fàn)t管伸入淬火爐內(nèi) 加熱；淬火時(shí)淬火爐后移，使?fàn)t管從淬火爐內(nèi)退出，使?fàn)t管能夠翻轉(zhuǎn)。
具體的說(shuō)是如圖1所示，在淬火槽3的一側(cè)設(shè)有用支撐桿6支撐著一個(gè)可以翻轉(zhuǎn)的爐管1 ，在爐管1的尾端設(shè)有一個(gè)通過(guò)爐體移動(dòng)缸12帶動(dòng)的可以在爐體軌道10上移動(dòng)的淬火爐4對(duì)爐 管1進(jìn)行加熱。加熱前，爐管1一側(cè)的真空泵5經(jīng)波紋管17與爐管1上的真空接口23軟性連接， 將爐管l內(nèi)的空氣抽出，以達(dá)到需要的真空度，極限真空度可達(dá)到5X10—3Pa。加熱時(shí)，淬火 爐4套住爐管1的大部份，使?fàn)t管1上的密封臺(tái)階21緊靠著淬火爐4上的爐體口26邊緣，起到定 位和密封作用。然后接通淬火爐4內(nèi)的加熱器30電源，對(duì)爐管l伸入淬火爐內(nèi)的部分進(jìn)行加熱 ，使?fàn)t管l內(nèi)的零部件也同時(shí)被加熱。當(dāng)加熱溫度達(dá)到淬火溫度(淬火溫度是通過(guò)淬火爐上 的熱電偶測(cè)溫，再通過(guò)顯示裝置顯示的)，并保溫足夠時(shí)間后，切斷加熱電源。通過(guò)爐體移 動(dòng)缸12帶動(dòng)淬火爐4沿爐體軌道10后移，使?fàn)t管1從淬火爐4內(nèi)移出。然后將爐管l上真空接口 23的閥門(圖中未顯出)關(guān)閉，打開真空泵5經(jīng)波紋管17與真空接口23的軟連接，通過(guò)泵移 動(dòng)缸16拉動(dòng)真空泵5遠(yuǎn)離爐管1。再接通翻轉(zhuǎn)液壓缸8使?fàn)t管1翻轉(zhuǎn)，爐管l在進(jìn)行翻轉(zhuǎn)時(shí)，以 支撐桿6與連接座24的連接點(diǎn)為支點(diǎn)旋轉(zhuǎn)，使?fàn)t管1管口沉入淬火槽3中淬火液的液體內(nèi)，然 后打開爐管1管口上密封法蘭2的密封螺栓，再將爐管1上的真空接口23與氬氣管道(圖中未 顯示)連接，對(duì)爐管l充氬氣，氬氣會(huì)將爐管1管口上的密封法蘭2沖開，使?fàn)t管l中的需要淬 火的零部件直接滑落至淬火液中，在整個(gè)淬火過(guò)程中使零部件無(wú)法與空氣接觸，以達(dá)到真空 淬火的目的，避免零部件在淬火過(guò)程中被氧化。
上述真空淬火方法所用的真空淬火裝置，其構(gòu)成包括爐管l，爐管l采用ZGCr25Ni20Si2 鋼管而成，厚度15mm，內(nèi)壁光潔度Ra6.3。爐管l一端封閉，爐管l的封閉端采用一次性沖壓 成型封頭結(jié)構(gòu)，受熱變形小、使用壽命長(zhǎng)。爐管l一端封閉，另一端開口；爐管l的中段設(shè)有密封臺(tái)階21，在密封臺(tái)階21與爐管1的開口端之間設(shè)有兩個(gè)冷卻水套22;在兩個(gè)冷卻水套22 之間設(shè)有真空接口23、支板7和連接座24。密封臺(tái)階21與爐體口26結(jié)合，爐管l開口端設(shè)有法 蘭20，法蘭20與密封法蘭2連接，與密封法蘭2連接的一端為出料口，出料口端帶法蘭密封螺 栓四件。在密封臺(tái)階21與爐管1的開口端之間設(shè)有兩個(gè)冷卻水套22;在兩個(gè)冷卻水套22之間 設(shè)有真空接口23、氬氣接口 (圖中未示出)、支板7和連接座24，連接座24上帶軸承。
爐管l一端封閉，另一端開口；爐管1的開口端設(shè)有密封法蘭2，密封法蘭2帶水冷卻，進(jìn) 出水咀方向與爐管長(zhǎng)度方向垂直，帶四個(gè)螺栓開口，手動(dòng)操作。爐管l開口端的下方設(shè)有淬 火槽3，爐管1封閉端設(shè)有淬火爐4;爐管l與翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)連接，爐管1一側(cè)設(shè)有真空泵5。翻轉(zhuǎn)機(jī) 構(gòu)采用不銹鋼材料，翻轉(zhuǎn)采用液壓，轉(zhuǎn)角45 60度；翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的構(gòu)成包括設(shè)在淬火槽3—端 的支撐桿6，支撐桿6經(jīng)連接座24與爐管1鉸接，連接座24上帶軸承。爐管1上設(shè)有支板7，支 板7與設(shè)在淬火槽3兩側(cè)的翻轉(zhuǎn)液壓缸8的活塞桿鉸接，翻轉(zhuǎn)液壓缸8的缸體與淬火槽3鉸接。 翻轉(zhuǎn)液壓缸8的行程通過(guò)行程開關(guān)控制。淬火爐4下部設(shè)有爐體滾輪9，爐體滾輪9與爐體軌道 IO滾動(dòng)連接，爐體軌道10—端設(shè)有爐體擋板11，爐體擋板11與爐體移動(dòng)缸12的缸體連接，爐 體移動(dòng)缸12的活塞桿與淬火爐4連接。通過(guò)爐體移動(dòng)缸12可以使淬火爐4在爐體軌道10上前后 移動(dòng)，爐體移動(dòng)缸12的行程通過(guò)行程開關(guān)控制。真空泵5下部設(shè)有泵滾輪13，泵滾輪13與泵 軌道14滾動(dòng)連接，泵軌道14一端設(shè)有泵擋板15，泵擋板15與泵移動(dòng)缸16的缸體連接，泵移動(dòng) 缸16的活塞桿與真空泵5連接。通過(guò)泵移動(dòng)缸16可以使真空泵5在泵軌道14上前后移動(dòng)，泵移 動(dòng)缸16的行程通過(guò)行程開關(guān)控制。
淬火爐4的構(gòu)成包括爐殼25，爐殼25上設(shè)有爐體口26，淬火爐4的上方設(shè)有活動(dòng)爐蓋27， 活動(dòng)爐蓋27上設(shè)有熱電偶28;爐殼25內(nèi)設(shè)有爐襯29，爐襯29形成的空腔內(nèi)設(shè)有加熱器30。
爐殼25采用臥式結(jié)構(gòu)，爐殼用型鋼和板材組焊而成長(zhǎng)方體架體，爐殼鋼板組焊于架體上 ，架體下方帶有爐體滾輪9。爐襯29采用新型的節(jié)能材料砌筑；爐體四周為全纖維結(jié)構(gòu)，全 纖維采用優(yōu)質(zhì)高純鋁硅酸鋁耐火纖維模塊(折疊壓縮成形)，其容重230kg/m3，用錨固件固 定在爐殼25上，具有熱損失小、可靠耐用、節(jié)能顯著等優(yōu)點(diǎn)；首先在爐殼25上錯(cuò)縫平鋪兩層 耐火纖維毯作為絕熱墊層，而后安裝高純鋁耐火纖維模塊，并用耐熱鋼錨固件將其錨固于爐 殼25上制作成全纖維爐襯，最后在纖維表面噴涂一層高溫固化劑。爐襯29形成的空腔內(nèi)設(shè)有 加熱器30。加熱器30采用裸露式電加熱輻射管，鼠籠狀電阻絲及陶瓷芯組成，裸露式電加熱 管共12支，電阻絲材質(zhì)為0Cr21AL6Nb ，電阻絲選取較小的表面負(fù)荷，以延長(zhǎng)使用壽命；加 熱元件的布置根據(jù)爐口、中部及后部的不同特點(diǎn)，布置不同的功率密度，以確保爐溫均勻性本發(fā)明的控制系統(tǒng)均采用現(xiàn)有技術(shù)中的控制系統(tǒng)，所用的控制系統(tǒng)包括電控系統(tǒng)、溫控 系統(tǒng)、真空控制系統(tǒng)和可編程序控制器(PLC)組成的機(jī)械動(dòng)作程序控制，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化程 序控制及手動(dòng)控制。溫控系統(tǒng)采用兩表制控溫(即由日本進(jìn)口儀控溫，中長(zhǎng)圖記錄儀記錄溫 度兼作超溫報(bào)警)，固態(tài)繼電器PID調(diào)功真空控制系統(tǒng)主要對(duì)真空機(jī)組、真空計(jì)、充氣系統(tǒng) 等進(jìn)行控制，控制柜上設(shè)有模擬板，可直觀的顯示真空爐的工作狀態(tài)。真空爐有故障的自診 斷功能?？删幊绦蚩刂破?PLC)主要對(duì)真空爐爐體移動(dòng)、真空系統(tǒng)移動(dòng)、機(jī)械泵、擴(kuò)散泵 、電磁閥、翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、循環(huán)泵等機(jī)械動(dòng)作進(jìn)行PLC控制，可編程序控制器采用CPM2控制器， 對(duì)機(jī)械動(dòng)作進(jìn)行控制，可實(shí)現(xiàn)抽真空、真空閥開閉、各機(jī)械動(dòng)作等動(dòng)作的全自動(dòng)控制。淬火 槽主要由槽體、循環(huán)系統(tǒng)、排水裝置、料筐及升降機(jī)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種真空淬火方法，其特征在于該方法是將需要淬火的零部件裝入抽真空的爐管中加熱；淬火時(shí)將爐管翻轉(zhuǎn)，使?fàn)t管的管口完全沉入淬火槽的水中，打開密封法蘭，使零部件在與空氣隔絕狀態(tài)下由爐管直接落入淬火液中進(jìn)行淬火。
2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的真空淬火方法，其特征在于所述爐管的加 熱是通過(guò)可移動(dòng)的淬火爐對(duì)爐管進(jìn)行加熱；加熱時(shí)淬火爐前移，使?fàn)t管伸入淬火爐內(nèi)加熱； 淬火時(shí)淬火爐后移，使?fàn)t管從淬火爐內(nèi)退出，使?fàn)t管能夠翻轉(zhuǎn)。
3. 一種真空淬火裝置，其特征在于其構(gòu)成包括爐管(1)，爐管( 1) 一端封閉，另一端開口；爐管(1)的開口端設(shè)有密封法蘭(2)，爐管(1)開口端的下 方設(shè)有淬火槽(3)，爐管(1)封閉端設(shè)有淬火爐(4);爐管(1)與翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)連接，爐管 (1) 一側(cè)設(shè)有真空泵(5)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的真空淬火裝置，其特征在于所述翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 的構(gòu)成包括設(shè)在淬火槽(3) —端的支撐桿(6)，支撐桿(6)與爐管(1)鉸接，爐管(1 )上設(shè)有支板(7)，支板(7)與設(shè)在淬火槽(3)兩側(cè)的翻轉(zhuǎn)液壓缸(8)的活塞桿連接， 翻轉(zhuǎn)液壓缸(8)的缸體與淬火槽(3)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的真空淬火裝置，其特征在于所述淬火爐(4) 下部設(shè)有爐體滾輪(9)，爐體滾輪(9)與爐體軌道(10)滾動(dòng)連接，爐體軌道(10) 一端設(shè)有爐體擋板(11)，爐體擋板(11)與爐體移動(dòng)缸(12)的缸體連接，爐體移動(dòng)缸( 12)的活塞桿與淬火爐(4)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的真空淬火裝置，其特征在于所述真空泵(5) 下部設(shè)有泵滾輪(13)，泵滾輪(13)與泵軌道(14)滾動(dòng)連接，泵軌道(14) 一端設(shè) 有泵擋板(15)，泵擋板(15)與泵移動(dòng)缸(16)的缸體連接，泵移動(dòng)缸(16)的活塞桿與 真空泵(5)連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的真空淬火裝置，其特征在于所述爐管(1 )的中段設(shè)有密封臺(tái)階(21)，在密封臺(tái)階(21)與爐管(1)的開口端之間設(shè)有兩個(gè)冷卻水套(22);在兩個(gè)冷卻水套(22)之間設(shè)有真空接口 (23)、支板(7)和連接座(24)
8 根據(jù)權(quán)利要求7所述的真空淬火裝置，其特征在于所述淬火爐( 4)的構(gòu)成包括爐殼(25)，爐殼(25)上設(shè)有爐體口 (26)，淬火爐(4)的上方設(shè)有活動(dòng) 爐蓋(27)，活動(dòng)爐蓋(27)上設(shè)有熱電偶(28);爐殼(25)內(nèi)設(shè)有爐襯(29)，爐襯( 29)形成的空腔內(nèi)設(shè)有加熱器(30)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種真空淬火方法及所用的真空淬火裝置，本發(fā)明將需要淬火的零部件裝入抽真空的爐管中加熱；淬火時(shí)將爐管翻轉(zhuǎn)，使?fàn)t管的管口完全沉入淬火槽的水中，打開密封法蘭，使零部件在與空氣隔絕狀態(tài)下由爐管直接落入淬火液中進(jìn)行淬火。本發(fā)明采用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)快速轉(zhuǎn)移，由現(xiàn)有的轉(zhuǎn)移時(shí)間12秒，縮短至轉(zhuǎn)移時(shí)間小于或等于3秒。本發(fā)明在加熱和冷卻過(guò)程中零部件均不接觸空氣，成功解決了零部件受氧、氫、碳、氮污染的問(wèn)題。本發(fā)明在冷態(tài)時(shí)的極限真空可達(dá)1.0×10^-3Pa，950℃保溫時(shí)的工作真空可達(dá)3.2×10^-3Pa。本發(fā)明還具有操作簡(jiǎn)單，自動(dòng)化程度高，實(shí)用性強(qiáng)的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)C22F1/02GK101586225SQ20091030179
公開日2009年11月25日 申請(qǐng)日期2009年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月23日
發(fā)明者胡隆偉, 謝丹賢, 玲 馬, 華 龔 申請(qǐng)人:貴州航天精工制造有限公司