高真空水淬固溶爐系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及高真空水淬固溶爐系統(tǒng)，尤其與能夠提高處理過(guò)程中真空度的高真空水淬固溶爐系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)有關(guān)。
【背景技術(shù)】
[0002]鈦合金以比重小、強(qiáng)度高的特點(diǎn)，在航空工業(yè)及部分民用領(lǐng)域內(nèi)得到廣泛應(yīng)用。在鈦合金零件的加工成型后，要達(dá)到高強(qiáng)度，必須進(jìn)行固溶處理。另外一些特殊合金材料，為獲得所需的金相組織，或達(dá)到合金成分均勻的效果，以保證零件的設(shè)計(jì)性能，也需要進(jìn)行固溶處理。固溶處理是將合金加熱到固態(tài)相變點(diǎn)以上的溫度，然后進(jìn)行急速冷卻的熱處理工藝。合金材料的固溶處理有3個(gè)要點(diǎn):1、需要在高真空狀態(tài)下進(jìn)行加熱，因?yàn)槌霈F(xiàn)氧化或微量的氧含量將導(dǎo)致合金性能的明顯下降；2、要有極快的冷卻速度，常規(guī)處理中最快的冷卻方式是水冷；3、零件從熱區(qū)轉(zhuǎn)移到水槽里時(shí)間要快，過(guò)長(zhǎng)的時(shí)間會(huì)導(dǎo)致零件溫度下降，局部低于固溶所需溫度，則達(dá)不到預(yù)期處理效果。
[0003]采用全金屬隔熱屏的真空熱處理爐，配置帶擴(kuò)散栗的高真空機(jī)組，可以滿足鈦合金高真空下加熱的要求。然而，真空熱處理常采用的氣冷、油冷的方式，難以滿足合金材料固溶處理對(duì)冷卻速度的需要，水冷是合金材料固溶處理最理想的冷卻方式。但是，水的飽和蒸汽壓較高，極容易汽化，有水的環(huán)境下無(wú)法獲得高真空，這是真空水淬固溶爐最根本的難點(diǎn)所在。
[0004]圖1示出了目前該領(lǐng)域采用的真空水淬固溶爐1，其基本采用真空雙室油淬爐改裝而成，將油槽中的淬火油換成水。如圖1所示，真空水淬固溶爐I的一側(cè)是加熱室11，另一側(cè)是冷卻室12，中間通過(guò)可密封和隔熱的閘板閥13隔開(kāi)，冷卻室12底部是冷卻水槽121。工件14在加熱室11內(nèi)的高真空環(huán)境下進(jìn)行加熱后，打開(kāi)中間閘板閥13，利用轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)構(gòu)15將工件14從加熱室11轉(zhuǎn)運(yùn)至冷卻室12冷卻水槽121的上方，關(guān)閉中間閘板閥13后，將工件14沉入冷卻水槽121進(jìn)行冷卻。這種設(shè)備由于沒(méi)有解決有水環(huán)境下的抽空問(wèn)題，無(wú)法在工件14轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中，使冷卻室12達(dá)到高的真空狀態(tài)，所以存在很多無(wú)法克服的問(wèn)題。
[0005]1、冷卻室12內(nèi)因?yàn)橛兴嬖冢荒塬@得8000Pa(絕對(duì)壓強(qiáng))左右的真空度。這個(gè)真空度對(duì)熱態(tài)的大多數(shù)合金材料來(lái)說(shuō)，是會(huì)造成嚴(yán)重氧化的。因?yàn)榇蟛糠止ぜ诩訜徇^(guò)程中所需的真空度是10-2?10-3Pa級(jí)的，相比kPa級(jí)的真空度，存在5?6個(gè)數(shù)量級(jí)的差別，所以冷卻室8000Pa左右的真空度對(duì)工件處理而言，是嚴(yán)重不足的。
[0006]2、從加熱室11將工件轉(zhuǎn)運(yùn)至冷卻室12時(shí)，需要先將中間的閘板閥13打開(kāi)。閘板閥13打開(kāi)時(shí)，冷卻室12內(nèi)殘余的大量氧化性氣體(空氣和水汽)將進(jìn)入高溫(1000°C左右)的加熱室11，加熱室11內(nèi)的加熱元件和隔熱材料將被嚴(yán)重氧化。這會(huì)引起加熱室11內(nèi)元器件的過(guò)渡損耗，極大影響了加熱元件和隔熱元件的壽命，導(dǎo)致加熱室11更換周期極短，設(shè)備的運(yùn)行成本非常高。
[0007]3、加熱室11內(nèi)被反復(fù)氧化的金屬隔熱屏和加熱元件光亮度喪失，表面吸附的氣體較多，會(huì)影響后期處理時(shí)的抽空性能，設(shè)備的真空指標(biāo)將快速退化。在實(shí)際工作中，就需要更長(zhǎng)的抽真空時(shí)間來(lái)保證工件14處理所需的真空指標(biāo)，或者降低指標(biāo)使用，這將導(dǎo)致設(shè)備生產(chǎn)效率嚴(yán)重下降或處理工件14品質(zhì)下降。
[0008]4、負(fù)責(zé)冷卻室12抽空的真空機(jī)組，由于抽出大量的水汽，這些水汽進(jìn)入栗腔后，會(huì)重新變成液態(tài)，在與真空栗油混合后，使真空栗油失效。真空栗油失效造成的結(jié)果是真空栗的抽空性能急劇下降，以及真空栗的轉(zhuǎn)子磨損，甚至很快就損壞。
[0009]目前的設(shè)備有的采用在打開(kāi)中間閘板閥13時(shí)，向加熱室11充入高純氮?dú)獾霓k法，來(lái)緩解這些問(wèn)題，但效果并不明顯。因?yàn)槔鋮s室12殘余的氧化性氣體太多，工件14又必須要進(jìn)入到冷卻室12內(nèi)，因此對(duì)于工件14氧化的幫助不大。另外，中間閘板閥13開(kāi)口較大，冷卻室12和加熱室11之間的氣體相互擴(kuò)散避免不了，加熱室11內(nèi)高溫元器件的氧化雖然會(huì)有所緩解，但也僅僅是略有改善而已。通常這類設(shè)備加熱室11整體更換的周期會(huì)縮短到正常壽命的1/10。
[0010]為了克服上述問(wèn)題，還有的合金零件生產(chǎn)采取另一個(gè)辦法，在零件加工之前，直接在常規(guī)設(shè)備里面對(duì)原材料進(jìn)行固溶處理，然后加工成零件。采用這種方式加工零件，對(duì)原材料的浪費(fèi)較大，處理后的合金材料機(jī)加工也比較困難，零件的總制造成本非常高。
[0011]此外，常規(guī)的真空水淬固溶爐I在工件14從加熱室11轉(zhuǎn)移至冷卻水槽121時(shí)，需經(jīng)過(guò)開(kāi)閘板閥13—一轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)構(gòu)15進(jìn)入加熱室11一一轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)構(gòu)15托起工件14一一轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)構(gòu)15退出加熱室11一一關(guān)閉閘板閥13—一轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)構(gòu)15下沉入水幾個(gè)動(dòng)作。從“轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)構(gòu)15退出”動(dòng)作開(kāi)始，直到工件14入水，這幾個(gè)動(dòng)作需要在短時(shí)間內(nèi)完成，且越快越好。因?yàn)楣ぜ?4進(jìn)入冷卻室12后，溫度會(huì)急劇下降，當(dāng)工件14的溫度下降至相變點(diǎn)以下，固溶處理的效果就受到很大影響，特別是小型零件。目前的設(shè)備能做到8?1s完成動(dòng)作，這個(gè)速度對(duì)小型零件來(lái)說(shuō)是不夠的。
[0012]由于真空水淬固溶爐沒(méi)有解決以上問(wèn)題，目前市場(chǎng)上并不存在真正意義上的真空水淬固溶爐。廣大用戶所使用的設(shè)備都是簡(jiǎn)單的利用真空雙室油淬爐，將油槽內(nèi)的油換成水來(lái)使用的。這種設(shè)備處理效果不好，故障率高，加熱室壽命短，因此，研發(fā)真正意義上的高真空水淬固溶爐對(duì)航空、軍工、特種材料等行業(yè)有著十分重要的意義。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0013]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本實(shí)用新型的目的為提供一種能夠提高處理過(guò)程中真空度，從而提高產(chǎn)品質(zhì)量、延長(zhǎng)設(shè)備壽命的高真空水淬固溶爐系統(tǒng)。
[0014]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下:
[0015]—種高真空水淬固溶爐系統(tǒng)，包括相互之間能夠通斷的加熱室和冷卻室，所述冷卻室內(nèi)設(shè)置有冷卻水槽和儲(chǔ)水箱，所述儲(chǔ)水箱位于所述冷卻水槽上方，所述儲(chǔ)水箱用于在冷卻工件時(shí)向所述冷卻水槽方向快速注水，所述冷卻水槽在非冷卻工件時(shí)為干燥狀態(tài)。
[0016]在一可選的實(shí)施例中，所述儲(chǔ)水箱朝向所述冷卻水槽的方向上設(shè)置有控制注水的擋板閥組。
[0017]在一可選的實(shí)施例中，所述冷卻水槽設(shè)置有排水裝置和水槽加熱裝置，所述排水裝置用于排出所述冷卻水槽中的冷卻水，所述水槽加熱裝置用于對(duì)所述冷卻水槽進(jìn)行烘干。
[0018]在一可選的實(shí)施例中，所述冷卻室還包括有水循環(huán)系統(tǒng)，所述水循環(huán)系統(tǒng)一端連通所述排水裝置，另一端連通所述儲(chǔ)水箱。
[0019]在一可選的實(shí)施例中，所述系統(tǒng)還包括有轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)構(gòu)，所述轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)構(gòu)用于將位于所述加熱室中的工件轉(zhuǎn)運(yùn)至所述冷卻室中，并放入所述冷卻水槽中。
[0020]在一可選的實(shí)施例中，所述轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)構(gòu)上設(shè)置有料筐，所述工件放置于所述料筐中。
[0021]在一可選的實(shí)施例中，所述轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)構(gòu)承載所述工件至所述冷卻室后，所述加熱室與所述冷卻室之間斷開(kāi)連通，然后所述儲(chǔ)水箱向所述工件注水。
[0022]在一可選的實(shí)施例中，所述加熱室與所述冷卻室之間設(shè)置有閘板閥，所述閘板閥通過(guò)開(kāi)啟和關(guān)閉通斷所述加熱室與所述冷卻室之間的連通。
[0023]在一可選的實(shí)施例中，所述加熱室連通設(shè)置有加熱室真空機(jī)組，所述冷卻室連通設(shè)置有冷卻室真空機(jī)組。
[0024]在一可選的實(shí)施例中，所述冷卻室采用風(fēng)冷式真空栗抽真空。
[0025]本實(shí)用新型的有益效果在于，本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型中儲(chǔ)水箱位于冷卻水槽上方，并在冷卻工件時(shí)向冷卻水槽方向快速注水，冷卻水槽在非冷卻工件時(shí)，排空冷卻水并干燥處理，使得冷卻室在儲(chǔ)水箱注水前保持干燥，冷卻室真空度高，在加熱室與冷卻室連通后，不會(huì)影響加熱室的真空度，從而可以保證工件的固溶質(zhì)量，并提高加熱室的部件壽命。
【附圖說(shuō)明】
[0026]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明:
[0027]圖1為現(xiàn)有的真空水淬固溶爐的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖2為本實(shí)用新型的高真空水淬固溶爐系統(tǒng)一具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖3為本實(shí)用新型的高真空水淬固溶爐系統(tǒng)一具體實(shí)施例的工作原理示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]體現(xiàn)本實(shí)用新型特征與優(yōu)點(diǎn)的典型實(shí)施例將在以下的說(shuō)明中詳細(xì)敘述。應(yīng)理解的是本實(shí)用新型能夠在不同的實(shí)施例上具有各種的變化，其皆不脫離本實(shí)用新型的范圍，且其中的說(shuō)明及附圖在本質(zhì)上是當(dāng)作說(shuō)明之用，而非用以限制本實(shí)用新型。
[0031]本實(shí)用新型的高真空水淬固溶爐系統(tǒng)包括相互之間能夠通斷的加熱室和冷卻室，冷卻室內(nèi)設(shè)置有冷卻水槽和儲(chǔ)水箱，儲(chǔ)水箱位于冷卻水槽上方，并在冷卻工件時(shí)向冷卻水槽方向注水，冷卻水槽在非冷卻工件時(shí)，排空冷卻水并干燥處理。通過(guò)該結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)在冷卻室與加熱室連通時(shí)，冷卻室內(nèi)無(wú)水汽產(chǎn)生，從而保證冷卻室與加熱室同處高真空度環(huán)境，提高工件固溶質(zhì)量，還能夠保證加熱室中部件不受氧化作用影響。本實(shí)用新型中，加熱室和冷卻室的具體結(jié)構(gòu)并不作限制，只要能夠滿足上述功能即可。下面結(jié)合一個(gè)具體的實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型做展開(kāi)說(shuō)明，但本實(shí)用新型并不限于下述實(shí)施例的具體結(jié)構(gòu):
[0032]本實(shí)施例的高真空水淬固溶爐系統(tǒng)2結(jié)構(gòu)如圖2所示，工作原理如圖3所示。
[0033]本實(shí)施例的高真空水淬固溶爐系統(tǒng)2采用雙室結(jié)構(gòu)，即包括加熱室21和冷卻室22，加熱室21與冷卻室22之間通過(guò)閘板閥23隔開(kāi)。實(shí)際上，本實(shí)用新型