[发明专利]一种常压氮、水混合气体喷射淬火装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种热处理淬火装置，具体是一种常压氮、水混合气体喷射淬火装置。 

背景技术

气体淬火技术具有清洁环保、工件畸变小、能耗低、过程和参数可控等特点，已经得到国际热处理业界的关注。但是目前的研究表明，由于通常情况下气体的热传导系数比油和水基介质都小，所以高压气淬要想达到水淬后的硬度效果，就必须考虑对真空高压淬火设备的严格要求，这样就会增加成本；而水淬初期会在水与工件之间产生一种液体薄膜，而液体薄膜中包含的空气可以减缓水与工件之间的热传导，从而降低水与工件之间的换热系数，导致水淬初期换热系数较小。 

发明内容

本发明的目的是提供一种具有设备简单、环保节能、淬火工件的变形和应力小、淬火过程和参数可控制等特点的常压氮、水混合气体喷射淬火装置。 

本发明的技术方案为：淬火装置系统包括空压机、油水分离器、干燥机、氮气机、增压机及控制器、储气罐1、储气罐2、储气罐3、储气罐4和储气罐5等，空压机、储气罐1、油水分离器、干燥机依次连接，氮气机连接干燥机、储气罐3，干燥机连接储气罐2，储气罐2与储气罐3连通并连接增压机，增压机与储气罐4和储气罐5连接，与储气罐4和储气罐5连接有冷却装置和雾化装置。 

冷却装置的构成为：由外筒、内筒、与外筒连接的上、下封盖组成，在内筒内有多个集流环并与上盖板连接，内筒的侧壁和底面分别有若干小孔。 

雾化装置的结构为：在一筒体上设直径不同的阶梯孔，在阶梯位置有过滤网，在筒体某一侧有导流孔，在筒体内壁加工导流槽，与导流孔相通，筒体两端连接法兰。 

本发明的常压氮、水混合气体喷射淬火装置将氮气和雾化水结合成混合气体的淬火方式，一方面相对于气体淬火可以提高冷却介质(即氮、水混合气体)的换热系数，另一方面相对于水淬可以解决常规水淬时在工件和淬火介质之间产生液体薄膜，从而阻止工件与淬火介质之间热交换的问题，进一步提高淬火介质的冷却效果。此外，常压氮、水混合气体喷射淬火不需要真空高压设备，具有设备简单、环保节能、淬火工件的变形和应力小、淬火过程和参数可控制等特点，与计算机结合可根据需要实现自动控制淬火工艺流程，还可实现局部淬火。 

附图说明

图1为本发明的常压氮、水混合气体喷射淬火装置系统框图； 

图2为本发明的常压氮、水混合气体喷射淬火装置的雾化装置示意图； 

图3为本发明的常压氮、水混合气体喷射淬火装置的冷却装置示意图。 

图中，1-上法兰，2-进水孔，3-导流孔，4-导流槽，5-过滤网，6-下法兰，7-出口，8-盖板，9-上封盖，10-外筒，11-集流环，12-内筒侧壁孔，13-内筒，14-内筒底孔，15-下封盖，16-入口，17-法兰盘。 

具体实施方式

本发明的淬火装置系统包括空压机、油水分离器、干燥机、氮气机、增压机及控制器、储气罐1、储气罐2、储气罐3、储气罐4和储气罐5等，各部份联接关系如图1所示，空压机、储气罐1、油水分离器、干燥机依次连接，氮气机连接干燥机、储气罐3，干燥机连接储气罐2，储气罐2与储气罐3连通并连接增压机，控制器与增压机连接，增压机与储气罐4和储气罐5连接，储气罐4和储气罐5连接有冷却装置和雾化装置；冷却装置的构成为：8个集流环11通过长螺丝(图3中未标出)连接在盖板8上，上封盖9、下封盖15、外筒10、出口7及法兰盘17焊接成一体，其中法兰盘可以和雾化装置中法兰盘连接，内筒侧壁和底面分别钻直径为5mm的小孔若干个。雾化装置结构为：在雾化装置筒体上钻直径不同的阶梯孔，在阶梯位置焊接过滤网5，过滤网采用厚度为2mm的钢板，并在上面钻直径为1.2mm的孔，在筒体某一侧钻导流孔3，在筒体内壁加工导流槽4，与导流孔相通，中间的导流孔加工完后将上面用上法兰焊死，同时在下面焊接下法兰。图1中的电阻应变仪为型号DH5922的动态信号分析系统，PC机为采集数据用的联想计算机。 

工作过程：通过空压机将空气吸入储气罐1，然后通过高效油水分离器，再经空气纯化干燥机干燥后输入PSA氮气机中制备纯度为99％以上的氮气，然后存入储气罐2和储气罐3中，然后通过氮气增压机将氮气压力从0.6MPa增压到15MPa，最后存入到储气罐4 和储气罐5中。打开储气罐4和储气罐5后的高压氮气的阀门一方面将氮气通过雾化装置送入冷却装置，另一方面高速流动的氮气将水从储水瓶中吹出，通过进水孔及导流孔和导流槽进入到雾化装置，并经过滤网雾化成粒径很小的雾状液滴，此时一定混合比的氮气和雾状液滴通过自行设计的冷却装置混合在一起，最后以一定速度喷射到工件表面，降低试件的温度以达到淬火的目的。同时利用计算机数据采集软件通过热电偶测量工件温度的变化。