[发明专利]细长厚壁小口径炮管喷淬设备及喷淬工艺

说明书

技术领域

本发明属于金属热加工工艺领域，涉及细长厚壁小口径炮管喷淬设备及喷淬工艺。

背景技术

淬火冷却技术是热处理工艺过程的重要组成部分。一般淬火冷却均采用浸液式，即将加热为奥氏体化的工件浸入冷却介质中，以大于临界冷却速度的速度快速冷却，获得淬火马氏体或下贝氏体组织。这对中小截面的工件或淬透性好的合金钢件可获得满意的淬火效果。但是对大截面的工件，淬火效果较差。尤其是超大壁厚小口径细长炮管内孔，淬火质量受到很大影响，主要是因为采用浸液式淬火时，细长孔内部的淬火介质因高温而产生气体，内孔基本淬不上火，难以达到淬火质量要求，这就直接影响了炮管内孔的力学性能和使用寿命。

炮管是火炮的一个重要部件，它的内孔主要作用是承受火药燃气压力，导引弹丸运动，并赋予弹丸一定的初速。在射击时火炮身管承受着很复杂的应力，要承受高速、高温、高压、急冷急热、反复交变载荷等的作用，因此要求炮管内孔必须具有高比例极限或高屈服强度和良好的冲击韧性。为达到这个目的，厚壁小口径细长炮管内孔淬火冷却时，必须采用特殊工艺，即喷淬，使内孔快速冷却，以获得良好的淬火组织与性能。

采用传统的浸液式淬火冷却其主要缺点在于：

炮管在内孔一个壁厚深度位置取样，要求力学性能很高。用传统的浸液式淬火冷却，炮管内孔表面在淬火时产生蒸汽（膜），淬火冷却速度慢,影响了内孔的淬火冷却效果，内孔力学性能达不到标准规定的高强度、高韧性要求。

发明内容

为了克服现有技术不足，本发明提供了一种细长厚壁小口径炮管喷淬设备及喷淬工艺，对内孔、表面同时进行高压喷淬冷却，确保大壁厚炮管整体性能尤其是内孔达到较高强度与韧性。

本发明所述细长厚壁小口径炮管喷淬设备主要由进水管、侧喷水管、上喷水管、内喷水管、水泵、移动平台组成，水泵通过进水管分别与侧喷水管、上喷水管或内喷水管相连接，进水管上设置阀门及压力表，侧喷水管与上喷水管上各装有一排喷嘴；内喷水管上密布设置直径为3-20mm的喷水孔，上喷水管和内喷水管安装于移动平台上。

所述喷嘴上设置开关装置。

本发明所述细长厚壁小口径炮管喷淬工艺采用所述喷淬设备进行操作，主要包括如下步骤：

第一步：快速冷却阶段，在喷淬初期，调节进水压力0.05-0.35Mpa进行喷淬，快速打破蒸汽膜，使炮管温度迅速下降，至炮管温度为350-400度；

第二步：平稳冷却阶段，降低进水压力，以0.03-0.3Mpa的水压进行喷淬，使炮管冷却速度减小，至炮管温度为200度左右；

第三步：控制变形阶段，关闭阀门或喷嘴，炮管进行空冷，使炮管内部温度与表面温度均温，此阶段要实时监控炮管表面温度；

第四步：当炮管表面温度升温趋势减缓，进入组织转变阶段，打开阀门或喷嘴，继续冷却，至关闭阀门或喷嘴，炮管空冷5-10分钟后，炮管表面温度不高于200度，喷淬结束。

本发明采用的设备结构简单，成本低，易操作，适应范围广，使用所述喷淬设备，同时配以本发明所述喷淬工艺，在生产细长厚壁小口径炮管锻件时，内孔冷却强度高，冷却均匀，使炮管内孔获得优良的力学性能。

附图说明

图1本发明所述喷淬设备结构示意图；

图2为内喷水管结构示意图；

图中1进水管1、2进水管2、3侧喷水管、4上喷水管、5内喷水管、6支承辊、7移动平台、8阀门、9压力表、10水泵、11支撑架、12水池、13炮管、14喷水孔。

具体实施方式

如图所示：将炮管（13）放置在支承辊（6）上，两个侧喷水管（3）位于炮管（13）两侧。根据炮管（13）内孔、壁厚大小，事先调整好上喷水管（4）和内喷水管（5）高度，通过移动平台（7）将内喷水管（5）插入炮管（13）内孔内，内喷水管（5）端头置于支撑架（11）上，以保持水平，这时上喷水管（4）位于炮管（13）上方。侧喷水管（3）和上喷水管（4）上各装有一排喷嘴，喷嘴上设置开关装置，内喷水管（5）上密布设置直径为3-20mm的喷水孔（14），两个水泵（10）置于水池（12）中，分别与进水管1（1）、进水管2（2）相连，打开水泵（10），调节进水管1（1）、进水管2（2）上的阀门（8），压力表（9）量程0-0.35MPa，根据压力表（9）可调节控制进水压力大小，支承辊（6）旋转带动炮管（13）旋转，可对炮管（13）内孔、外壁同时喷水均匀冷却。

采用上述专用喷淬设备进行炮管内孔喷淬冷却，具体工艺步骤如下：