水-空交替控時淬火冷卻設(shè)備的研究與應(yīng)用.pdf

1、針對工程實際中缺乏滿足控時淬火冷卻工藝要求的淬火冷卻設(shè)備的現(xiàn)狀,本文對水和空氣作為淬火介質(zhì)實現(xiàn)交替控時淬火冷卻(ATQ)的可行性進(jìn)行了研究,得到了通過控制水淬與空冷時間比例可獲得介于水和空氣之間任意冷卻能力的結(jié)論。在此基礎(chǔ)上,以風(fēng)電輸入法蘭軸、模具扁鋼和船用曲軸等具體產(chǎn)品為對象,通過試驗件的工藝分析、組織觀察、以及實際產(chǎn)品的驗證,研制出與之相應(yīng)的水-空交替控時淬火冷卻設(shè)備,并在此基礎(chǔ)上總結(jié)出滿足水-空交替控時淬火冷卻工藝要求的淬火冷卻設(shè)

2、備設(shè)計準(zhǔn)則。
　　 通過對水在浸液、噴射和浸噴三種狀態(tài)下的冷卻曲線的測量和換熱系數(shù)的計算,發(fā)現(xiàn)浸噴狀態(tài)和噴射狀態(tài)的換熱能力十分接近,而浸液狀態(tài)下的換熱能力則小得多。按換熱系數(shù)與溫度的面積積分值進(jìn)行評價,在500℃-850℃間浸噴和噴射狀態(tài)換熱能力為浸液的5倍,在200℃-500℃以下為浸液狀態(tài)下的2.5倍。該結(jié)果為設(shè)計曲軸在浸液的同時進(jìn)行噴射淬火提供了依據(jù)。
　　 研究了以水和空氣作為淬火介質(zhì)實現(xiàn)控時淬火冷卻的可行性,發(fā)

3、現(xiàn)通過控制水淬與空冷時間比例可獲得效果介于水和空氣之間的任意冷卻曲線,在此基礎(chǔ)上提出了水-空交替控時淬火冷卻設(shè)備應(yīng)具有的功能,為該類型設(shè)備的設(shè)計提供了參考。
　　 在上述研究的基礎(chǔ)上,針對不同產(chǎn)品的不同需求研制出相應(yīng)的水-空交替控時淬火冷卻設(shè)備:
　　 針對風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的關(guān)鍵部件--輸入法蘭軸,研制了多工位水.空交替控時淬火冷卻設(shè)備,采用液面升降方法實現(xiàn)了在工件靜止條件下的浸液淬火,極大的提高設(shè)備的可靠性；通過采用一個公

4、共通道實現(xiàn)向多個淬火槽中供液的方法,實現(xiàn)了多個淬火工位共用一套快速注入泵系統(tǒng)的目標(biāo)。
　　 針對中碳高合金模具扁鋼,研制了扁鋼在線水-空交替控時淬火冷卻設(shè)備,在解決淬火件傳送輥道與淬火槽側(cè)板之間的密封問題的基礎(chǔ)上,實現(xiàn)了在輥道傳動條件下的在線浸液淬火。
　　 針對形狀復(fù)雜的曲軸產(chǎn)品采用傳統(tǒng)垂直吊裝方式進(jìn)行水淬與水溶性介質(zhì)冷卻中存在的力學(xué)性能低與開裂比例高的問題,發(fā)明了工件懸掛方式噴射淬火、浸液淬火和空冷組合控制淬火冷卻方

5、法,在此基礎(chǔ)上研制了適用于船用曲軸的水-空交替控時淬火冷卻設(shè)備。利用噴射和浸噴冷卻能力接近的測試結(jié)果,在對中型船用曲軸噴射的同時進(jìn)行浸噴淬火,實現(xiàn)了淬火過程中曲軸上下部分都獲得相對均勻的冷卻,使長度近6000mmm的曲軸淬火冷卻后沿軸向畸變量控制在8mm以內(nèi),淬火后曲軸無需進(jìn)行校直。
　　 同時,在對曲軸進(jìn)行組織分析的過程中,發(fā)現(xiàn)曲軸同一位置、不同區(qū)域的淬火態(tài)組織存在嚴(yán)重的差異。通過對采用不同淬火冷卻工藝處理后曲軸淬火態(tài)組織的對