[发明专利]超音速气（雾）扫描淬火喷咀

说明书

技术领域

本发明属于热处理设备领域。特别涉及一种超音速气（雾）扫描淬火喷咀。

背景技术

现有技术中的齿轮感应加热淬火主要采用液体淬火介质。对于一次加热的齿轮采用喷液淬火，对于碳钢齿轮采用喷水淬火，对于合金钢齿轮采用喷水基淬火液，即PAG水基淬火介质。水基淬火液的浓度要根据材料的合金元素成分，即根据钢的淬透性能来调节。对淬透性高的材料淬火液的浓度高浓些，反之则低些。对某些合金元素较高的齿轮也可采用转移至油槽淬火或埋油淬火。上述传统淬火工艺齿轮终冷温度由于不能观测工件的实际冷却过程，故一般都冷却至100℃以下，即水不蒸发为止。使用PAG淬火液时工件往往要冷却到70℃以下，因为此时淬火介质又会重新溶入水中。这样可以节省淬火介质，淬入油槽的工件待工件上的油不着火即可终止淬火，而此时工件出槽后仍冒着浓浓的油烟，环境也受到污染。总之，齿轮的感应加热淬火过程至今是一个不可观，不可测，不可控的盲区。而淬火介质的冷却性能不但受其浓度的影响，而且也受到油品和各种添加剂性能老化的影响，这就需要按期检测淬火介质的冷却性能曲线并加以调节，但又不便于按工件的实际要求随机调节。

热处理相变强化的最终目标是工件的相变产物，而调节淬火介质性能只是一种间接的手段，并不能达到理想淬火结果。另一方面，工件的尺寸、模数、形状服役条件、预期性能等千差万别，要保证一批工件的性能一致和实现各种齿轮的个性化淬火效果，显然这是现有技术难以达到的。

随着当代电力电子技术的突飞猛进的发展，感应加热电源的性能正在发生质的突破，但这只表明感应加热设备技术的提高。而感应热处理另一半技术就是冷却技术，这一技术涉及热处理相变的核心，这一技术将影响马氏体淬硬区的形状、分布和微观组织形态，相变产物才是热处理最终的追求目标。

综上所述，创新齿轮感应加热淬火工艺和机床是发展齿轮感应热处理的另一重要方面。现有技术中的齿轮感应加热淬火所采用的喷液淬火和寖油淬火的另一缺点就是对环境的污染，无论是PAG淬火液还是淬火油都必须加以清洗才能转入回火序，这将再次耗能，而热处理产生的污水一般均不做洁净化处理，而直接进入污水系统，由此造成的环境污染是不容忽视的。

现有技术中真空热处理炉有进行高压、高流率气冷淬火的炉型，这一工艺与本发明所涉及的齿轮感应加热表面淬火的适用范围则截然不同。真空热处理的气冷淬火的动力来自大功率离心风机，它使用气体介质为高纯氮或氦，它使用的气体压力高达20～40bar，如将这一淬火方法运用到齿轮的感应加热淬火中则没有任何技术和经济价值。齿轮的感应加热淬火要求工件自奥氏体化加热温度至650℃的冷却时间不得超过2秒，对碳钢则要求0.5秒。总之，现有技术中真空热处理的气冷淬火工艺则不适合齿轮的感应加热淬火。

用压缩空气淬火是一个全新的技术领域，此前这只是一种设想并无实例。因为冷却与淬火是迥然不同的两件事。由于齿轮感应加热淬火是一项零保温工艺，奥氏体稳定性较差，在初始研发阶段，即便是合金结构钢，采用压缩空气也淬不上火，有时连30HRC的硬度也得不到。此外，压缩空气的获得也是一项耗能工程，如不能在技术与经济上双赢，那么这一技术也不具有实用价值。

发明的内容

本发明的目的在于提供一种超音速气（雾）扫描淬火喷咀。用于创造齿轮感应加热淬火全程温度可视、可测、可控的热处理方法与机床，本发明的目的还在于用压缩空气和水雾组成一种冷却速率瞬时可调的淬火介质，从而实现齿轮表面个性化淬火，本发明的目的还在于创造一种超音速（冷却速度达1,000℃/s，气流速度达≈300～500米/秒）的感应淬火新工艺，以期减少热处理变形并获得超高硬度，本发明的目的还在于实现齿轮感应加热淬火的环境零污染，免清洗的绿色作业目标。

本发明内容

一种超音速气（雾）扫描淬火喷咀，其特征在于：一个锥形喷咀2，喷咀上端是喷气口1，喷咀内有混合室3，喷咀下端连接进气管4，进气管下端设有进气电磁阀5，进气电磁阀连接压缩空气接口6；进气管4上侧部连接注水管16，注水管16下端连接注水电磁阀15，注水电磁阀15连接活塞式供水计量泵体7，活塞式供水计量泵体7内有活塞9，活塞9内部装有螺母8，螺母8与滚珠丝杠10连接，滚珠丝杠10下端连接行星减速机11，行星减速机11连接伺服电机12；活塞式供水计量泵体7上端有蓄水电磁阀13，活塞式供水计量泵体7连接蓄水器14。

以上发明的创新点概括如下：