一种基于流态石墨粒子炉加热零件局部淬火的方法

摘要

本发明涉及一种基于流态石墨粒子炉加热零件局部淬火的方法，属于机械加工技术领域。本发明首先根据零件局部淬火形态设计工件的加热保护装置对非淬火部位进行保护；其次设计非淬火部位隔热保护手段；然后控制石墨粒子炉布风流量；最后设计分离淬火手段。对比现有技术，本发明实现了基于流态石墨粒子加热炉加热零件局部淬火的生产技术，有效解决了盐浴炉局部淬火的局限性，具有优质、高效、节能、无污染、低成本的特点，是目前盐浴炉局部淬火的有效替代方法。

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于流态石墨粒子炉加热零件局部淬火的方法，属于机械加工技术领域。

背景技术

某型号产品成品件热处理主要的加热方法为盐浴炉：分中温盐浴和高温盐浴，其主要化学成分BaCl₂。由于盐浴中的钡离子为重金属元素，盐浴淬火零件残留在淬火介质或清洗零件的盐水混合物中的钡离子的排放对环境有污染性，为促进热处理技术发展、改善环保、减少职业危害，需引进新的热处理工艺技术。

经调研，目前盐浴炉局部淬火(中高频表面淬火除外)是各热处理生产单位无法取代的一种加工方法，为此，急需利用流态石墨粒子加热炉进行局部淬火的研究，降低盐浴炉使用频次，实现“优质、高效、节能、无污染、低成本”的生产技术。

按照现代绿色制造业、环保生产要求，需发明一种使用流态石墨粒子炉加热零件进行局部淬火的方法，以解决盐浴炉局部淬火的局限性，并起到节能环保的作用。

本发明提出一种采用工装填充硅酸铝耐火纤维隔热保温法，将零件非淬火加热部位局部保护，控制石墨粒子炉布风流量的方案。

发明内容

本发明的目的是为解决如何利用流态石墨粒子加热炉进行局部淬火，降低盐浴炉使用频次，实现“优质、高效、节能、无污染、低成本”的生产技术的问题，提出一种基于流态石墨粒子炉加热零件局部淬火的方法，以克服目前现有技术的上述不足。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种基于流态石墨粒子炉加热零件局部淬火的方法，其步骤如下：

步骤一：根据零件局部淬火形态设计零件的加热保护装置对非淬火部位进行保护；

步骤二：设计非淬火部位隔热保护手段；

步骤三：控制石墨粒子炉布风流量；

步骤四：设计分离淬火手段。

有益效果：

对比现有技术，本发明实现了基于流态石墨粒子加热炉加热零件局部淬火的生产技术，有效解决了盐浴炉局部淬火的局限性，具有优质、高效、节能、无污染、低成本的特点，是目前盐浴炉局部淬火的有效替代方法。

附图说明

图1是抽筒子局部淬火结构示意图。

图2是石墨粒子炉低风低压局部加热零件示意图。

图3是局部淬火保护工装图样和实物示意图；(a)图样示意图，(b)实物示意图。

图4是零件局部淬火装卡及淬火过程示意图；(a)实物装卡示意图，(b) 淬火过程示意图。

图5是零件保护工装底部未填充石棉的图样和实物示意图；(a)图样俯视图，(b)图样侧视图，(c)实物俯视图，(d)实物侧视图。

图6是零件保护工装底部填充少量石棉的图样和实物示意图；(a)图样侧视图，(b)实物俯视图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明进行详细介绍。

实施例1：

一种基于流态石墨粒子炉加热零件局部淬火的方法，以局部淬火如图1所示的抽筒子为例，局部淬火部位为图中所示I部分，介绍本发明的基本实施过程如下：

1.第1次试验

1)方案-低风低压局部加热法

盐浴炉加热到钢材奥氏体化温度时，其表面非常平整，是实现零件局部加热的最有效的方法。项目组在试验过程中，通过对石墨粒子炉加热时的特点观察，发现若将石墨粒子炉布风板压力调到最低、电源电压减小，石墨粒子炉表面基本处于平整状态。因此，采用类似于盐浴炉的加热方法，将零件局部伸入石墨粒子介质与空气介质表面加热。

2)试验结果

经试验，由于粒子炉加热时间长，加热部位热量扩散使热影响区扩大，影响到非淬火部位的硬度，采用该方法无法实现局部加热的目的，经试验否定了该种加热方法。采用该低风低压局部加热方法对零件加热的状态如图2所示。 2.第2次试验

1)方案-工装保护加热整体淬火法

根据硅酸铝纤维的耐火与保温性能，设计零件填充硅酸铝耐火纤维的加热保护工装，将不需要淬火的部位加以隔热保护，工装图样及实物见图3，装卡及淬火过程见图4。

2)试验结果

经淬火前后的抽筒子检验结果见表1。

表1采用工装保温后抽筒子检测结果

3)结论：

由表1检测结果表明：采用工装填充硅酸铝耐火纤维隔热保温法局部保护石墨粒子炉加热后，可以实现局部淬火，并满足产品零件图样技术要求。

本次试验缺点分析：由于试验零件与工装同时入油，淬火后纤维浸油出油槽后带出的油烟量大，影响到环境污染，针对此缺点提出以下新的改进措施。

3.第3次试验

1)方案—工装保护零件单独入油淬火法

为克服上述工装存在的缺点，重新改进设计工装。根据零件的形状特征，零件末端有一凸出钩，为在淬火前迅速将零件与工装分离，在工装底部设计一活动底板，利用抽筒子淬火入油前的空冷时间，将工装的活动底板迅速抽去，利用抽筒子空冷时间将抽筒子在入油前与工装分离，使抽筒子零件单独入油淬火。工装见图5、图6。

2)试验过程及结果

本次试验采用了两种方法：

方法1：工装底部未填充石棉，见图5，试验结果见表2。

表2按图5工装保护未填充石棉检测结果

表2结果表明：底部未填充石棉淬火后，石墨粒子炉淬火试验结果全部满足产品图样技术要求。

方法2：工装底部填充少量石棉，见图6，试验结果如表3。(注：表3中原始状态硬度是利用方法1中淬火后的零件做试件)

表3按图6工装保护填充石棉检测结果

表3结果表明：底部填充少量石棉后，其淬火部位效果良好，非淬火部位硬度有所降低，经分析，可能原因为：石棉保护后，热影响区散热性差，导致温度升高使零件调质部位产生二次回火。

3)结论

利用上述工装隔热保护后，采用方法1实行局部淬火，局部淬火效果良好。

综上所述，一种基于流态石墨粒子炉加热零件局部淬火的方法，其步骤如下：

步骤一：根据零件局部淬火形态设计零件的加热保护装置；

将需要加热部分置于保护装置外，不需要加热部分封闭于加热保护装置内，对于本例零件抽筒子，加热保护装置为底部开有U形槽并带上盖的盒体结构。

步骤二：设计非淬火部位隔热保护手段；

盒体四周设置隔热层，厚度为10mm±1，填充耐火材料，如硅酸铝耐火纤维，对不需要淬火的部位加以隔热保护。

步骤三：控制石墨粒子炉布风流量；

根据淬火零件的尺寸、形状、厚度等特点，厚度≤20mm的零件控制布风流量在中度，控制电压在250±5V。

步骤四：设计分离淬火手段。

根据如图1所示的零件形状特征，零件末端有一凸出钩，为在淬火前迅速将零件与工装分离，在工装底部设计一活动底板，利用抽筒子淬火入油前的空冷时间，将工装的活动底板迅速抽去，利用抽筒子空冷时间将抽筒子在入油前与工装分离，使抽筒子零件单独入油淬火。

实施例2：

基于实施例1方法，抽筒子局部淬火过程如下：

1、装卡

将零件装入如图5所示的工装内，并将硅酸铝耐火纤维装入隔热层，使零件非淬火部位隔离保护。当然，本领域技术人员知道，此处不限于硅酸铝耐火纤维，可采用任何具备耐火与保温性能的材料装入隔离层。

2、调整设备参数

调节控制布风流量在中度，控制电压在250V。

3、局部淬火

按照工艺参数保温后，将工装的活动底板迅速抽去，利用抽筒子空冷时间将抽筒子在入油前与工装分离，将零件单独入油淬火。

为了说明本发明的内容及实施方法，本说明书给出了上述具体实施例。但是，本领域技术人员应理解，本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。