大型金属构件喷淋式热处理装置及热处理方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种大型金属构件喷淋式热处理装置及热处理方法，所述热处理装置包括本体、喷淋部和控制部；由于本发明专利技术的大型金属构件喷淋式热处理装置具有流量调节机构的喷淋部和具有温度监控机构的控制部的配合，能够有效确保冷却速率始终保持在控制范围内，并消除大型整体构件存在的区域间组织、性能不均匀的问题。问题。问题。

【技术实现步骤摘要】
大型金属构件喷淋式热处理装置及热处理方法


[0001]本专利技术涉及金属材料增材制造
，尤其是涉及一种针对增材制造的大型金属构件喷淋式热处理装置及采用该装置进行的热处理方法。

技术介绍

[0002]随着现代工业的发展，航空航天、船舶、铁路等领域对于大型整体合金构件的需求俞加强烈。大型合金整体构件能够通过结构设计满足工程上对于结构件的高强度以及轻量化的要求，其性能主要受制备方法以及后续处理的影响。热处理作为金属材料最为重要的调控方法，极大程度影响了合金构件的力学性能，热处理过程中保温温度、时间以及降温速率是热处理过程最为重要的参数。
[0003]而对于大型合金构件，热处理过程中其保温温度以及保温时间较为容易控制，但由于各个区域厚度等尺寸差异很大，对于如钛合金等传热系数较低的合金，传统热处理方法会使构件不同区域温度变化差异较大，无法控制大型构件不同区域的冷却速率，从而导致试样不同区域组织与性能差异较大，严重影响大型合金整体构件的性能和长期服役。因此，需研发一种在热处理过程中可精准调控大型合金整体构件各个区域冷却速率，进而提高大型构件组织与性能均匀性的装置。

技术实现思路

[0004]本专利技术提出并设计了一种新的大型金属构件喷淋式热处理装置，以解决前述现有技术中所存在的大型金属构件热处理过程中的构件不同区域温度和冷速变化差异大的问题，从而提高大型合金整体构件的组织与力学性能的整体均匀性。本专利技术的大型金属构件喷淋式热处理装置，通过调控大型金属构件不同区域喷淋头喷淋冷却水的流速以及喷淋时间，同时实时监控构件温度，进而控制大型构件整体冷速。
[0005]具体的，本专利技术首先提供一种大型金属构件喷淋式热处理装置，其特征在于：所述热处理装置包括本体、喷淋部和控制部；所述本体为三个平板围成的、纵截面呈“冂”形的框室；所述喷淋部包括进水管路、流量调节机构、长度调节机构和喷淋喷口；所述控制部包括温度监控机构和流量控制机构；所述进水管路铺设于所述本体内部；其进水口凸设于所述本体的外壁；其出水口为多个，且均匀凸设于所述本体的内壁；所述流量调节机构、长度调节机构和喷淋喷口与所述出水口一一对应，所述流量调节机构的一端与出水口连接，另一端通过所述长度调节机构与所述喷淋喷口连接；所述温度监控机构设置于所述本体的内壁；所述流量控制机构与所述流量调节机构通信连接。
[0006]进一步优选的，所述长度调节机构为可定型竹节弯管。
[0007]进一步优选的，所述热处理装置还包括可容纳于所述框室内、且可移动出所述框
室外的钢架车。
[0008]进一步优选的，所述热处理装置还包括设置在所述本体外侧壁上的水蒸汽处理部，所述水蒸汽处理部包括抽气机和干燥器；所述干燥器一端通过管路与所述本体内部连通，另一端通过管路与所述抽气机连通；所述干燥器内部交错间隔设置有多个活性硅胶和换气风扇。
[0009]进一步优选的，所述本体的框室两端设置有可开闭的防水帘。
[0010]进一步优选的，所述本体的底部设置有防水垫。
[0011]进一步优选的，所述本体的底部设置有可伸缩的行走轮。
[0012]具体的，本专利技术还提供一种采用上述大型金属构件喷淋式热处理装置进行热处理的方法，其特征在于包括如下步骤：根据大型金属构件的材质、形状尺寸和目标组织性能确定目标冷却速率，根据所述目标冷却速率设定喷淋流速和喷淋时间，并输入所述流量控制机构；将加热保温后的大型金属构件移出热处理炉后移入所述框室内，随后根据大型金属构件的形状尺寸调节所述长度调节机构以将所述喷淋喷口置于喷淋工位；通过所述流量控制机构启动所述流量调节机构按照设定的喷淋流速和喷淋时间进行喷淋处理，并通过所述温度监控机构实时监控所述大型金属构件的实际冷却速率，根据所述实际冷却速率与目标冷却速率的比较结果通过所述流量控制机构和所述流量调节机构实时调整喷淋流速。
[0013]进一步优选的，所述喷淋处理分为两个阶段，并且第二阶段的喷淋流速大于第一阶段。
[0014]进一步优选的，在移入所述框室内后，先自然冷却大型金属构件1
‑
3分钟，并同时根据大型金属构件的形状尺寸以及喷淋部位调节所述长度调节机构以将所述喷淋喷口置于喷淋工位。
[0015]本专利技术的大型金属构件喷淋式热处理装置及方法：首先，具有流量调节机构的喷淋部和具有温度监控机构的控制部的配合，能够有效确保冷却速率始终保持在控制范围内，并消除大型整体构件存在的区域间组织、性能不均匀的问题；第二，通过硬质可定型竹节弯管的长度调节机构，易于调控喷淋区域以及与构件的距离，进而达到对构件不同区域的冷却液流速以及喷淋时间进行控制进而达到控制构件整体冷速均匀性的目的；第三，通过水蒸汽处理部、放水垫、防水帘等部件的设置，既避免了冷却液溢出扩散到外界影响外部工业环境，又消除了水蒸汽对于冷却速率控制的不利影响。
[0016]第四，本专利技术中大型金属构件喷淋过程中的承载部件设置为钢架车，钢架车可更快地转移试样，且钢架结构更方便后续喷淋热处理中对不同部位进行喷淋，且避免冷却水堆积在平台上，影响不同部位的冷却速率。
附图说明
[0017]图1为本专利技术大型金属构件喷淋式热处理装置的主视图。
[0018]图2为本专利技术大型金属构件喷淋式热处理装置的立体图。
[0019]图3为本专利技术大型金属构件喷淋式热处理装置的钢架车示意图。
[0020]图4为本专利技术实施例的表层金相组织照片。
[0021]图5为本专利技术实施例的心部金相组织照片。
[0022]图6为本专利技术对比例的表层金相组织照片。
[0023]图7为本专利技术对比例的心部金相组织照片。
具体实施方式
[0024]以下将结合本专利技术实施例中的附图对本专利技术实施例中的技术方案进行描述。
[0025]本专利技术大型金属构件喷淋式热处理装置面向工业环境中大型金属整体构件的热处理的冷却速率调控。值得注意的是，本专利技术面向的冷却速率主要为介于淬火到炉冷之间的对于大型构件较难控制的冷速（5～30℃/s），而对于冷速小于5℃/s的可直接采用炉冷降温，而对于冷速介于30～100℃/s，可直接将试样进行油淬，待遇冷却速率＞100℃/s，可直接进行水淬。
[0026]如图1
‑
2所示，本专利技术的大型金属构件喷淋式热处理装置，包括本体、喷淋部和控制部。
[0027]其中，本体为三个平板围成的、纵截面呈“冂”形的框室。
[0028]喷淋部11包括进水管路、用于控制水流流量以及开通时间的流量调节机构5、长度调节机构6和喷淋喷口7。
[0029]控制部包括温度监控机构4和流量控制机构（未图示）。
[0030]进水管路铺设于本体内部；其进水口3凸设于本体的外壁，用于外接冷却水；其出水口为多个，且均匀凸设于所述本体的内壁，例如在两侧壁配有5
×
4个出水口，而在顶壁配有4
×
4个出水口。
[0031]流量调节机构5、长度调节机构6和喷淋喷口本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大型金属构件喷淋式热处理装置，其特征在于：所述热处理装置包括本体、喷淋部和控制部；所述本体为三个平板围成的、纵截面呈“冂”形的框室；所述喷淋部包括进水管路、流量调节机构、长度调节机构和喷淋喷口；所述控制部包括温度监控机构和流量控制机构；所述进水管路铺设于所述本体内部；其进水口凸设于所述本体的外壁；其出水口为多个，且均匀凸设于所述本体的内壁；所述流量调节机构、长度调节机构和喷淋喷口与所述出水口一一对应，所述流量调节机构的一端与出水口连接，另一端通过所述长度调节机构与所述喷淋喷口连接；所述温度监控机构设置于所述本体的内壁；所述流量控制机构与所述流量调节机构通信连接。2.根据权利要求1所述的大型金属构件喷淋式热处理装置，其特征在于：所述长度调节机构为可定型竹节弯管。3.根据权利要求1所述的大型金属构件喷淋式热处理装置，其特征在于：所述热处理装置还包括可容纳于所述框室内、且可移动出所述框室外的钢架车。4.根据权利要求1所述的大型金属构件喷淋式热处理装置，其特征在于：所述热处理装置还包括设置在所述本体外侧壁上的水蒸汽处理部，所述水蒸汽处理部包括抽气机和干燥器；所述干燥器一端通过管路与所述本体内部连通，另一端通过管路与所述抽气机连通；所述干燥器内部交错间隔设置有多个活性硅胶和换气风扇。5.根据权利要求1所述的大型金属构件喷淋式热处理装置，其特征在于：所述本体的框室两端设置有可开闭的防水帘。6...

【专利技术属性】
技术研发人员：ꢀ五一IntClC二一D一零零，
申请(专利权)人：北京煜鼎增材制造研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：