一种真空热处理复合工艺开发设备及处理工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种真空热处理复合工艺开发设备及处理工艺，其中开发设备包括油淬室、渗碳气淬室、高温充放气系统、耐高温高压双向密封系统、双向送取料机构和循环变温控制系统，具备渗碳、快速循环变温、多介质淬火等功能，提高了大尺寸零件的冷却能力，有利于真空热处理设备向多功能方向发展。基于本专利提出的循环变温渗碳工艺使轴齿类零件的接触疲劳寿命从1600MPa提升至1950Mpa，有利于复杂真空热处理工艺的工业化应用，实现零件的轻量化。本发明专利技术中的真空热处理复合工艺开发设备配备先进的循环变温控制系统，自动化程度高，具有重要的工程应用价值。工程应用价值。工程应用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种真空热处理复合工艺开发设备及处理工艺


[0001]本专利技术涉及金属制件热处理，具体说是一种真空热处理复合工艺开发设备及处理工艺。尤指一种具有快速循环变温功能的真空热处理复合工艺开发设备及处理工艺。

技术介绍

[0002]真空热处理技术是热处理与表面
未来最具前景的重点技术之一，其突出优点在于赋予关键构件以精密、清洁的表面和良好的环境，从而能使构件获得更好的极限性能和更长的使用寿命。随着工业技术的发展，机械装备的参数越来越高，单一的热处理工艺已经不能再满足零件日益增长的长寿命、高可靠性的要求，复杂热处理成为未来热处理工艺的发展方向。
[0003]真空渗碳过程中的快速循环变温工艺可以获得弥散分布的球状或近球状碳化物实现第二相强化，使齿轮的疲劳寿命大幅度提高。由于普通单室真空渗碳气淬炉的冷却能力有限，只能在实验室级别的小样上实现快速循环变温，无法进行工业应用。与油淬功能结合可以提高大尺寸工件的冷却能力，但是带有高压气淬功能的热室与带有油淬功能的冷室之间的密封需要同时考虑高温、负压、正压三种因素，普通的单向密封热闸阀通常在高温、负压条件下使用，无法满足设计要求，使得工业级的具有快速变温功能的真空热处理复合工艺开发设备仍处于开发阶段。
[0004]中国技术专利CN 202347079U设计的三室真空高温低压渗碳设备虽然同时具备高压气淬和油淬功能，但其热室无风冷系统，该专利的渗碳设备仍无法实现快速循环变温。因此，亟需在渗碳室增加高压气淬功能，解决高温、负压、正压条件下的双向密封双向送取料和快速循环变温控制问题，研制一种具有快速变温功能的真空热处理复合工艺开发设备，满足快速循环变温渗碳等复杂真空热处理工艺的开发和工业应用，改善产品组织性能，提高真空热处理工艺及装备技术水平。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种真空热处理复合工艺开发设备。该设备在在渗碳室增加高压气淬功能，并设计了双向送取料机构，以解决高温、负压、正压条件下的双向密封、双向送取料和快速循环变温控制问题，满足快速循环变温渗碳等复杂真空热处理工艺的开发和工业应用，改善产品组织性能，提高真空热处理工艺及装备技术水平。
[0006]为达到以上目的，本专利技术采取的技术方案是：一种真空热处理复合工艺开发设备，其特征在于，包括油淬室和加热渗碳气淬室，耐高温高压双向密封系统2位于油淬室和加热渗碳气淬室之间；真空系统设置在油淬室外部和加热渗碳气淬室外部；高温充放气系统安装在加热渗碳气淬室外部并与加热渗碳气淬室连通形成循环通道，用于加热渗碳气淬室的充放气；
循环变温控制系统与高温充放气系统连接，用于控制高温充放气系统的动作；真空系统包括连接油淬室和加热渗碳气淬室的管道，上述管道靠近油淬室及加热渗碳气淬室处分别设有冷室阀101和热室阀102，上述管道在冷室阀101和热室阀102之间依次设有机械泵I 103和罗茨泵I104；真空系统还包括设在加热渗碳气淬室侧面的渗碳气体充气阀（301），加热渗碳气淬室顶部设有冷却器302，冷却器302上部一侧设有真空阀门303，另一侧通过管道依次连接有补集器（304）、罗茨泵II 305和机械泵II306；上述开发设备通过手动或自动控制可实现高温保温、快速充气、启动循环冷却、停止循环冷却、高温高压排气、中温保温、升温再保温的快速循环变温过程以及物料转移、入油淬火的复合真空热处理工艺过程。
[0007]在上述方案的基础上，所述油淬室包括冷却室壳体1，冷却室壳体1内设置淬火机构6和双向送取料机构5；淬火机构6包括淬火台、淬火台下方的升降台、油槽及油搅拌装置；所述双向送取料机构5包括主动轮系504和凸轮轴系506，下叉组件503通过轴承座与主动轮系504的驱动轴连接，通过铜套与凸轮轴系506的凸轮轴滑动连接，当凸轮轴转动时，下叉组件503以驱动轴为旋转中心调节送料机构的高低位；双向送取料机构采用三层料叉结构，包括上叉组件501、中叉组件502和下叉组件503：上叉组件501和下叉组件503的内侧均设有滑轨，中叉组件502下方为齿条结构、两端设有链轮、两侧上下分别设有成组滑轮，其中齿条与主动轮系504和从动轮系505中的齿轮啮合实现向左或向右双向移动，链轮和端部分别固定在上叉组件501和下叉组件503的链条啮合实现三层料叉的收缩和展开、对应原位和送料位，展开时中叉组件502的侧上滑轮在上叉组件501内侧滑轨滑动，侧下滑轮在下叉组件503内侧滑轨滑动，中叉组件502移动一倍距离则上叉组件501移动两倍距离；主动轮系504和从动轮系505之间采用链传动，中间设有张紧轮组507，张紧轮组507与下叉组件503固定，通过调节松紧保证料叉双向移动时传动过程平稳；主动轮系504和凸轮轴系506由安装在冷却室壳体1上的减速机驱动，减速机与主动轮系504和凸轮轴系506之间分别通过凸型联轴器508、传动过渡轴509和轴套510连接。
[0008]在上述方案的基础上，所述耐高温高压双向密封系统包括安装在外壳中的热闸阀升降气缸201和导向楔块207，吊挂框202固定在热闸阀升降气缸201下部，吊挂框202上设有导向轮208，导向轮208可以在设在外壳内壁上的热闸阀升降导轨207中上下滑动；吊挂框202上设有两条连接轴209，两条连接轴209上各设有四个铰链板210，上述铰链板210各自通过铰链座205分别与热室阀板203和冷室阀板204铰接；连接轴209上设有定位节211，用于限制铰链板210进而控制热室阀板203和冷室阀板204的位置；当热闸阀升降气缸使热室阀板203和冷室阀板204上连接的铰链板210处于同一水平线时，即可在常规的单向密封基础上利用阀腔法兰抵消作用力控制密封圈的压缩量实现反向密封。
[0009]在上述方案的基础上，
所述加热渗碳气淬室包括加热室壳体3，加热室壳体3内设有炉胆4和加热系统，炉胆4内部设有料台，炉胆4下方设有炉胆上下风门401；加热渗碳气淬室外部设有高温充放气系统，高温充放气系统包括高压管道12，高压管道12与加热渗碳气淬室连通为气体循环通道，高压管道12与加热渗碳气淬室的进气口与出气口的连接处均设有炉内导风板9，炉内导风板9位于加热室壳体3与炉胆4之间，用于引导加热渗碳气淬室内的气体流向；高压管道12上设有换热器10、自动放气装置11和离心风机8，离心风机8的壳体上设有充气装置7。
[0010]在上述方案的基础上，所述循环变温控制系统包括智能温控仪和负载热电偶；负载热电偶设置在炉胆4内部料台的上方与下方，用于对加工工件上下表面温度进行实时测量和反馈；智能温控仪接到负载热电偶的温度反馈后，控制加热渗碳气淬室内加热系统的开闭和炉内导风板9的位置，进而控制加热渗碳气淬室内的气体流向，从而实现循环变温功能。
[0011]在上述方案的基础上，加热渗碳气淬室内的气冷压强为 0.6
‑
2MPa。
[0012]本专利技术的另一个目的在于提供一种真空热处理复合工艺。
[0013]为达到以上目的，本专利技术采取的技术方案是：一种真空本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种真空热处理复合工艺开发设备，其特征在于，包括油淬室、加热渗碳气淬室，耐高温高压双向密封系统（2）位于油淬室和加热渗碳气淬室之间；真空系统设置在油淬室外部和加热渗碳气淬室外部；高温充放气系统安装在加热渗碳气淬室外部并与加热渗碳气淬室连通形成循环通道，用于加热渗碳气淬室的充放气；循环变温控制系统与高温充放气系统连接，用于控制高温充放气系统的动作；真空系统包括连接油淬室和加热渗碳气淬室的管道，上述管道靠近油淬室及加热渗碳气淬室处分别设有冷室阀（101）和热室阀（102），上述管道在冷室阀（101）和热室阀（102）之间依次设有机械泵I（103）和罗茨泵I（104）；真空系统还包括设在加热渗碳气淬室侧面的渗碳气体充气阀（301），加热渗碳气淬室顶部设有冷却器（302），冷却器（302）上部一侧设有真空阀门（303），另一侧通过管道依次连接有补集器（304）、罗茨泵II（305）和机械泵II（306）；上述开发设备通过手动或自动控制可实现高温保温、快速充气、启动循环冷却、停止循环冷却、高温高压排气、中温保温、升温再保温的快速循环变温过程以及物料转移、入油淬火的复合真空热处理工艺过程。2.如权利要求1所述的一种真空热处理复合工艺开发设备，其特征在于：所述油淬室包括冷却室壳体（1），冷却室壳体（1）内设置淬火机构（6）和双向送取料机构（5）；淬火机构（6）包括淬火台、淬火台下方的升降台、油槽及油搅拌装置；双向送取料机构（5）包括主动轮系（504）和凸轮轴系（506），下叉组件（503）通过轴承座与主动轮系（504）的驱动轴连接，通过铜套与凸轮轴系（506）的凸轮轴滑动连接，当凸轮轴转动时，下叉组件（503）以驱动轴为旋转中心调节送料机构的高低位；双向送取料机构采用三层料叉结构，包括上叉组件（501）、中叉组件（502）和下叉组件（503）：上叉组件（501）和下叉组件（503）的内侧均设有滑轨，中叉组件（502）下方为齿条结构、两端设有链轮、两侧上下分别设有成组滑轮，其中齿条与主动轮系（504）和从动轮系（505）中的齿轮啮合实现向左或向右双向移动，链轮和端部分别固定在上叉组件（501）和下叉组件（503）的链条啮合实现三层料叉的收缩和展开、对应原位和送料位，展开时中叉组件（502）的侧上滑轮在上叉组件（501）内侧滑轨滑动，侧下滑轮在下叉组件（503）内侧滑轨滑动，中叉组件（502）移动一倍距离则上叉组件（501）移动两倍距离；主动轮系（504）和从动轮系（505）之间采用链传动，中间设有张紧轮组（507），张紧轮组（507）与下叉组件（503）固定，通过调节松紧保证料叉双向移动时传动过程平稳；主动轮系（504）和凸轮轴系（506）由安装在冷却室壳体（1）上的减速机驱动，减速机与主动轮系（504）和凸轮轴系（506）至间分别通过凸型联轴器（508）、传动过渡轴（509）和轴套（510）连接。3.如权利要求1所述的一种真空热处理复合工艺开发设备，其特征在于：所述耐高温高压双向密封系统包括安装在外壳中的热闸阀升降气缸（201）和导向楔块（207），吊挂框（202）固定在热闸阀升降气缸（201）下部，吊挂框（202）上设有导向轮（208），导向轮（208）可以在设在外壳内壁上的热闸阀升降导轨（207）中上下滑动；吊挂框（202）上设有两条连接轴（209），两条连接轴（209）上各设有四个铰链板（210），上述铰链板（210）各自通过铰链座（205）分别与热室阀板（203）和冷室阀板（204）铰接；
连接轴（209）上设有定位节（211），用于限制铰链板（210）进而控制热室阀板（203）和冷室阀板（204）的位置；当热闸阀升降气缸使热室阀板（203）和冷室阀板（204）上连接的铰链板（210）处于同一水平线时，即可在常规的单向密封基础上实现反向密封。4.如权利要求1所述的一种真空热处理复合工艺开发设备，其特征在于：所述加热渗碳气淬室包括加热室壳体（3），加热室壳体（3）内设有炉胆（4）和加热系统，炉胆（4）内部设有料台，炉胆（4）下方设有炉胆上下风门（401）；加热渗碳气淬...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜春辉，丛培武，徐跃明，陆文林，陈旭阳，姚佳伟，刘俊祥，何龙祥，杨广文，薛丹若，马靖博，
申请(专利权)人：中国机械总院集团北京机电研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：