一种二氧化碳超临界流体淬火装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种二氧化碳超临界流体淬火装置，该淬火方法包括：提供超临界流体制备罐和加热装置；采用超临界流体制备罐向加热装置内通入超临界二氧化碳，以在加热装置内建立预设的淬火压力；采用超临界流体制备罐通过加热装置内布置的若干喷嘴向金属工件表面喷射超临界二氧化碳；按照设定的金属工件表面的温度降温曲线自动调节若干喷嘴喷射的超临界二氧化碳的流速和流量，以对金属工件进行可控淬火冷却。本实用新型专利技术以超临界态的二氧化碳为冷却介质，充分利用高压下的气体高密度及利用压差控制冷却介质流量从而控制冷速，利用超临界流体较高的热扩散系数、低粘度和极低的表面张力提高淬火冷却时工件的冷却均匀性。面张力提高淬火冷却时工件的冷却均匀性。面张力提高淬火冷却时工件的冷却均匀性。

【技术实现步骤摘要】
一种二氧化碳超临界流体淬火装置


[0001]本技术涉及热处理淬火冷却
，尤其涉及一种使用二氧化碳超临界流体为淬火介质，冷却强度及冷却速度可控的淬火装置。

技术介绍

[0002]淬火冷却是金属零件热处理的重要工序，是提高金属零件综合机械性能的关键技术。淬火冷却是用相应的冷却介质将加热后的金属工件快速冷却，即通过淬火介质将金属工件的热量从金属工件表面快速带走，以提高金属工件的机械性能 (包括表面硬度、耐磨性、疲劳强度、心部硬度及韧性等)的过程。
[0003]在淬火过程中，金属零件在不同降温的温度段需要有不同的冷速，需要有在一个淬火过程中有多种可控制冷却速度的淬火装置。淬火变形控制是品质的重要保证，冷却介质需具备优秀的热扩散系数，同时需具备较低粘度才能将淬火变形控制至合理状态。液体冷却介质具备优秀的冷却能力，但液体冷却介质热扩散系数小及粘度大，同时易相变，淬火变形较大(液态盐除外，液态盐存在高污染)。液体淬火介质冷却后的清洗是热处理的重要污染源。
[0004]惰性气体淬火介质热扩散系数高及粘度低是淬火冷却介质使用的发展方向，由于惰性气体淬火介质密度低，需要加压提高密度以增加冷却能力。压力的增加引起粘度增加，会降低冷却系统的流动性，造成变形增大，同时气淬系统需要大流量高速度的循环系统和冷却系统来提高持续的冷却能力，过高的流速会产生尾流增加变形及对设备内部结构造成破坏。

技术实现思路

[0005]本技术所要解决的技术问题是：针对上述现有技术中存在的缺陷，提出一种使用二氧化碳超临界流体为淬火介质，冷却强度及冷却速度可控的淬火装置。
[0006]为实现上述目的，本技术采用以下技术方案：
[0007]本技术提供一种二氧化碳超临界流体淬火装置，包括：
[0008]超临界流体制备罐，所述超临界流体制备罐上设置定压管路和淬冷管路，以及多个可独立控制的多方向淬冷分管路，用于向所述加热装置内提供多路的可独立控制的超临界二氧化碳作为淬火介质；
[0009]加热装置，所述加热装置分别通过定压管路和淬冷管路连接所述超临界流体制备罐；
[0010]其中，依次通过所述定压管路和淬冷管路、多个淬冷分管路，利用压力差向所述加热装置内从多个方向通入超临界二氧化碳，每个所述淬冷分管路均可独立控制流速，以在所述加热装置内建立设定的淬火压力和对金属工件进行可控淬火冷却。
[0011]进一步地，所述的二氧化碳超临界流体淬火装置，还包括：
[0012]双向换热器，所述双向换热器连接所述加热装置的第一淬火排放管路；
[0013]其中，所述双向换热器用于将淬火过程中所述加热装置排出的二氧化碳进行降温液化转化为液态二氧化碳。
[0014]进一步优选地，所述的二氧化碳超临界流体淬火装置，还包括：
[0015]液态CO2储罐，所述液态CO2储罐通过管路双向连接所述双向换热器；
[0016]其中，所述液态CO2储罐用于向系统提供液态二氧化碳，以及用于存储经所述双向换热器液化后的液态二氧化碳。
[0017]进一步优选地，所述的二氧化碳超临界流体淬火装置，还包括：
[0018]增压机，所述增压机的入口连接所述双向换热器，出口连接所述超临界流体制备罐；
[0019]其中，所述增压机用于将所述液态CO2储罐输出的且经所述双向换热器蒸发气化后的气态二氧化碳增压转化为超临界二氧化碳，并存储于所述超临界流体制备罐。
[0020]进一步地，所述增压机的入口还连接所述加热装置的第二淬火排放管路；
[0021]其中，所述增压机用于将淬火结束后所述加热装置内的二氧化碳增压输送至所述超临界流体制备罐。
[0022]进一步优选地，所述的二氧化碳超临界流体淬火装置，还包括：
[0023]冰水循环系统，所述冰水循环系统的出水口连接所述双向换热器的载冷剂入口，入水口连接所述双向换热器的载冷剂出口。
[0024]进一步地，所述超临界流体制备罐内采用二氧化碳淬火冷却介质增压的预设压力为10
‑
18MPa。
[0025]进一步地，所述加热装置内设定的淬火压力为4
‑
8MPa，所述第一淬火排放管路上的所述先导流量阀设定的入口压力为4
‑
8Mpa
[0026]本技术采用上述技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：
[0027](1)以超临界态的二氧化碳为冷却介质，充分利用高压下的气体高密度及利用压差控制冷却介质流量从而控制冷速，利用超临界流体较高的热扩散系数、低粘度和极低的表面张力提高淬火冷却时工件的冷却均匀性；
[0028](2)利用压力差采用两路通气方式向加热装置中通入超临界二氧化碳，一路用于加热装置内用二氧化碳建立压力，以提高二氧化碳流体的密度；另一路在加热装置达到设定压力后从多方向用多只喷嘴向工件喷流二氧化碳，每个方向的喷嘴均可单独控制流速，以提高冷却区间内的冷却均匀性；
[0029](3)利用液化及加压分两路回收淬火冷却介质并实现循环使用，降低了生产成本，减少排放，一路用于在淬火过程中将持续通入且由于升温体积膨胀的二氧化碳排出；另一路用于在淬火过程结束后将加热装置内的二氧化碳由增压机增压至超流体制备罐；
[0030](4)淬火过程中的冷却介质为气态或超临界态，避免了冷却介质受热后液体向气体相变时工件表面产生的蒸气膜，极大提高了工件在淬火过程中向冷却介质换热时的均匀性，同时避免了液气相变时体积变化产生的压力波动。
附图说明
[0031]图1为本技术一种二氧化碳超临界流体淬火装置的框架结构示意图；
[0032]图2为本技术一种二氧化碳超临界流体淬火装置的局部放大结构示意图一；
[0033]图3为本技术一种二氧化碳超临界流体淬火装置的局部放大结构示意图二；
[0034]图4为本技术一种二氧化碳超临界流体淬火装置的局部放大结构示意图三；
[0035]图5为本技术一种二氧化碳超临界流体淬火装置的工艺流程示意图。
具体实施方式
[0036]下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0037]基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0038]实施例一
[0039]如图1、图2和图3所示，本实施例提供一种二氧化碳超临界流体淬火装置，该淬火装置主要包括超临界流体制备罐100、加热装置200以及包括的控制阀和控制器。所述超临界流体制备罐100，用于为系统提供超临界二氧化碳作为淬火介质，其上设置定压管路110和淬冷管路120及淬冷分管路121。所述加热装置 200分别通过定压管路110和淬冷管路120及淬冷分管路121连接所述超临界流体制备罐本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种二氧化碳超临界流体淬火装置，其特征在于，包括：超临界流体制备罐(100)，所述超临界流体制备罐(100)上设置定压管路(110)和淬冷管路(120)、多个方向面的淬冷分管路(121)，每个所述淬冷分管路(121)均可独立控制流量，用于向加热装置(200)内提供多路的可独立控制的超临界二氧化碳作为淬火介质；加热装置(200)，所述加热装置(200)分别通过定压管路(110)和淬冷管路(120)、多个所述淬冷分管路(121)连接所述超临界流体制备罐(100)；其中，依次通过所述定压管路(110)和淬冷管路(120)、淬冷分管路(121)利用压力差向所述加热装置(200)内从多个方向通入超临界二氧化碳，每个所述淬冷分管路(121)均可独立控制流速，以在所述加热装置(200)内建立设定的淬火压力和对金属工件进行可控淬火冷却。2.根据权利要求1所述的二氧化碳超临界流体淬火装置，其特征在于，还包括：双向换热器(300)，所述双向换热器(300)连接所述加热装置(200)的第一淬火排放管路(210)；其中，所述双向换热器(300)用于将淬火过程中所述加热装置(200)排出的二氧化碳进行降温液化转化为液态二氧化碳。3.根据权利要求2所述的二氧化碳超临界流体淬火装置，其特征在于，还包括：液态CO2储罐(400)，所述液态CO2储罐(400)通过管路双向连接所述双向换热器(300)；其中，所述液态CO2储罐(400)用于向系统提供液态二氧化碳，以及用于存储经所述双向换热器(300)液化后的液态二氧化碳...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨景峰，
申请(专利权)人：杨景峰，
类型：新型
国别省市：