无缝环件制造方法及其专用热处理系统技术方案

本发明专利技术公开了一种无缝环件的制造方法及其专用热处理系统，该制造方法包括辗环、金加工、热处理和精加工四大连续的流程；其中热处理流程包括加热、淬火和回火三步工艺；热处理流程的淬火工艺包括：①开启位于淬火池池底的涡流发生器，淬火池内淬火液形成稳定的涡流；②将无缝环件从对开式轨道炉中吊出放入淬火池中进行淬火。本发明专利技术的制造方法以及其专用的热处理装置，在对无缝环件进行淬火前先开启涡流发生器，当淬火池内形成稳定匀速运动的涡流时，再将加热后的工件放入，避免了由于淬火液浓度和温度的不一致造成的无缝环件的质量性能不一致，从而能够保证无缝环件的表面硬度和芯部硬度一致且整体硬度一致。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种金属工件的制造方法及其专用的热处理系统，尤其涉及一种大型 无缝环件的制造方法及其专用热处理系统。
技术介绍
无缝环件的主体材料为42CrMo和16Mn钢等，大型无缝环件产品主要应用于大型 机械制造业，如航空器、航海船舶、电力设备、特种设备、工程车辆等所需的齿轮圈、回转支 承制造，是大型设备制造中的关键工件。而且，目前国际、国内的新兴技术项目——无污染 风力发电机座中必不可少的大型、巨型回转支承制造，无缝环件为唯一选择。我国原用环件 由于没有国产设备和技术，一般从国外进口，成本昂贵且无法满足装备企业的市场需求。由于大型无缝环件应用于大型设备制造业，因此具有体积庞大、整体无缝的特点， 单件重量一般达到2000kg-3000kg，直径一般达到5000mm-6000mm，圈边截面积一般达到 200mm2-300mm2。产品质量保证必须达到四点一是保证产品表面硬度和芯部硬度的一致； 二是保证在产品直径达5000mm-60(K)mm，整体硬度一致，整体硬度要求280-320HB ；三是保 证产品抗拉强度、屈服强度、冲击功的达标，要求抗拉强度在900Mpa-1200Mpa之间，屈服强 度在700Mpa-900Mpa之间，_40°C条件下冲击功大于60J ；四是保证在产品实施调质过程中 不开裂、不变形，要求延伸率大于15%，断面收缩率大于45%。无缝环件的生产制造工艺主要分为四个过程第一过程是辗环，得到毛坯；第二 过程是表面切削，也就是金加工过程；第三过程为热处理过程；经过热处理后的环件再进 行第四过程的精加工，即为无缝环件成品。金属热处理是将金属工件放在一定的介质中加 热到适宜的温度，并在此温度中保持一定时间后，又以不同速度冷却的一种工艺方法。金属 热处理与其它加工工艺相比，热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分，而是通过 改变工件内部的显微组织，或改变工件表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能。因此 基于无缝环件体积大，要求高的特点，热处理过程的质量达标是关键点。而目前成熟并普遍 应用于中小型工件的热处理工艺，普遍采用以油、水、其他无机盐、有机水溶液等淬冷介质， 如PAG(聚烷撑二醇)淬冷介质，在淬火液中快速冷却再进行回火的常规淬火工艺。如中 国专利文献101275179A公开的《汽车驱动桥桥壳热处理工艺》的淬火工艺的步骤为将工 件放入热处理炉中，加热至900士 10°，保温4小时；再将工件取出，放入淬火池，淬火温度 900士 10°，淬火介质为5-10% NaCl盐水，淬火介质的温度彡40°，冷却时间彡lOmin后出 水，经这种常规工艺制造的金属工件无法达到前述对大型无缝环件的质量要求。
技术实现思路
本专利技术的第一个目的是提供一种无缝环件的制造方法，用这种制造方法制造出来 的产品能够达到无缝环件的质量要求。本专利技术的第二个目的是提供一种无缝环件制造方法中专用的热处理系统。实现本专利技术第一个目的的技术方案是一种无缝环件的制造方法，包括辗环、金加工、热处理和精加工四大连续的流程；其中热处理流程包括加热、淬火和回火三步工艺；所 述热处理流程的淬火工艺包括以下的步骤①开启位于淬火池池底的涡流发生器，淬火池内淬火液形成稳定的涡流；②将无缝环件从对开式轨道炉中吊出放入淬火池中进行淬火。在所述热处理流程的淬火工艺的第①步中，涡流速度为10士 1转/分；在所述热处 理流程的淬火工艺的第②步中，将无缝环件从对开式轨道炉中吊出后悬空冷却40 60秒 至无缝环件表面温度为700°，然后在4 6秒内将无缝环件旋转着放入淬火池，淬火液温 度>40°，且不超过42°，无缝环件在淬火池中保持勻速旋转、受淬时间为4 7分钟。所述热处理流程的加热工艺包括将经金加工的无缝环件经超声波探伤后吊装入 对开式轨道炉中加热，加热至820 840°，保温4 5小时；所述热处理流程的回火工艺 包括将无缝环件从淬火池中取出，进行一次硬度检测后放入回火池中加热至600 620°， 保温7小时后自然冷却，然后进行二次硬度检测后对无缝环件进行精加工。所述金加工流程包括将辗好的无缝环件进行表面切削加工，加工后所留后续加工 余量5 10毫米。实现本专利技术第二个目的的技术方案是一种无缝环件制造方法中的专用热处理系 统，包括对开式轨道炉、冷却循环机构、淬火池和回火池；其中，冷却循环机构包括冷却塔、 位于冷却塔下方的冷却水池、2个循环泵、热交换器、管路和电控柜；淬火池包括圆筒形池 体、位于池体31底部的涡流发生器、固定涡流发生器的方钢管和电控箱，池体包括位于池 底的冷水进口和位于池体中上部的热水出口 ；冷却循环机构的管路包括路冷水管路和2路 热水管路，1路冷水管路连通冷却水池、热交换器和池体的冷水进口，另1路连通冷却塔和 回火池；1路热水管路连通冷却塔、热交换器和池体的热水出口，另1路热水管路连通冷却 塔和回火池；循环泵包括设置在冷却水池和热交换器之间的冷水管路循环泵和设置在热交 换器和池体的热水出口之间热水管路循环泵。所述淬火池包括2个涡流发生器，二者相距120°各由1根方钢管固定于池体底 部，每个涡流发生器与水平面的夹角9为20 60°，每根方钢管与池体的池壁之间还有焊 接在池体的池壁上的方管固定板。还包括过滤池；过滤池与淬火池的右上部连通，包括过滤池体、氧化铁屑泵、无缝 刚管和过滤网；氧化铁屑泵由无缝刚管的一端固定在池体底部，与每个涡流发生器相距 120°设置；无缝刚管的另一端穿过过滤网，伸入过滤池体中；过滤网从左至右依次包括左 限位钢条、左丝网、中丝网、左丝网和右限位钢条5层，并由多个压紧螺栓固定。所述淬火池还包括可提升防坠架和限位支承块；4个限位支承块焊接在池体中下 方内壁上，其上放置可提升防坠架；可提升防坠架为圆形，由16号槽钢构成网格，在三等分 处设置有缺口，四周由10mm厚钢板围边，周边四等分设置4个起吊孔。所述冷却循环机构还包括电子除垢器和2个氧化铁屑过滤器；电子除垢器安装在 冷水管路循环泵和热交换器之间的冷水管路上；2个氧化铁屑过滤器1个安装在冷水管路 循环泵和电子除垢器之间的冷水管路上，另1个安装在热交换器和热水管路循环泵之间的 热水管路上；所述淬火池还包括设置在淬火池的池体内壁上的测温器。还包括备液池；所述淬火池的池体还包括连通备液池的备液进口。本专利技术具有以下的有益效果(1)本专利技术的无缝环件的制造方法采用了与现有技5术不同的热处理工艺，在对无缝环件进行淬火前先开启涡流发生器，当淬火池内形成稳定 勻速运动的涡流时，再将加热后的工件放入，这样就能保证经过冷却的淬火液通过大流量 紊流作用而均勻扩散到全部淬火池中，使池内的所有淬火液均勻平稳地下降，保持在同一 个浓度和温度，避免了由于淬火液浓度和温度的不一致造成的无缝环件的质量性能不一 致，从而能够保证无缝环件的表面硬度和芯部硬度一致且整体硬度一致。(2)本专利技术的无缝环件制造方法的淬火工艺中淬火池内的淬火液的温度控制在 40度以上且不超过42度，保证了淬火液从起淬到终淬的温度基本一致。(3)本专利技术的无缝环件制造方法为了使产品在淬火池中受淬均勻，在淬火液形成 勻速稳定的涡流的基础上，还在将吊起的无缝环件投入淬火池的同时以及在池中受淬时一 直勻速旋转无缝环件，保证了无缝环件在受淬冷却本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无缝环件的制造方法，包括辗环、金加工、热处理和精加工四大连续的流程；其中热处理流程包括加热、淬火和回火三步工艺，其特征在于：所述热处理流程的淬火工艺包括以下的步骤：　　①开启位于淬火池（３）池底的涡流发生器（３２），淬火池（３）内淬火液形成稳定的涡流；　　②将无缝环件从对开式轨道炉（１－１、１－２）中吊出放入淬火池（３）中进行淬火。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孙自强，孙志强，
申请(专利权)人：常州市双强机械制造有限公司，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]