[发明专利]淬火冷却监控系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种淬火冷却监控系统，尤其涉及一种联合测温计﹑流量计和充气压力计进行精密检测控制﹑精确评估冷却系统效能的淬火冷却监控系统。

背景技术

对于气淬真空炉而言，决定冷却能力（速度）的主要因素是热交换器的换热效率。而影响换热效率的因素有：冷却水流量，冷却室（淬火室）内的气体压力及冷却风叶的转速。气淬真空炉的冷却能力决定了其生产能力（适用的工件尺寸大小，材料种类等），而冷却能力的稳定性决定了在批次生产时（大规模地重复生产同一零件）品质的稳定性。

目前在役的真空炉，为了测定真空炉的冷却速度或是观察或控制某个特定零件的冷却过程，一般是通过在炉内零件（模具）上的特定部位安装热电偶，在冷却时不断地测量该处的温度达到观测与控制冷却过程的目的。这种方法只适用于单室的真空炉，以及较大型的零件（模具）；并且由于安装的不便利性（某些零件上没有热电偶安装孔或不允许钻孔），只能在某些特定条件下进行这种测试。对于双室结构的真空炉型，这种方法就完全不能应用——因为在加热完成后把零件（模具）从加热室转移到淬火室的过程中，热电偶难以跟着移动，也不能让隔热门紧密关闭；如要实现这样的功能，就需要去设计特别复杂的结构，会在真空炉的使用操作中带来复杂性。对于油淬冷却的真空炉，可以测量油的冷却特性，以判断淬火油是否老化或满足使用要求。

对于小型的精密零件，将热电偶安装到零件上去是有因难的。如以裸露热电偶的状态去测量评估一整炉零件的冷却状态，则测量结果的准确性是值得怀疑。另因为零件较小，在装炉数量较多的情况下，势必要用到较多的工装（如较大的钢架，较多的装料盘子或板网），其所占的质量比例也较大，其蓄热对冷却过程产生的影响也较大。因而，原有的在零件上安装热电偶测定冷却特性的方式就不适用了。在这种情况下，使用本发明的“淬火冷却监控系统”对整体的冷却过程作出测量与评估，会更真实全面地反映淬火冷却特性。

在现代的制造业中，对于制造品质提出了苛刻的质量要求，如汽车零件的生产要求实现“零缺陷”，以及“质量分散度为零”（21世纪美国热处理路线规划）的目标。其中热处理的生产控制又是生产过程中的重点环节。但是，由于热处理过程的特殊性，因此，目前对于热处理的生产过程管理主要使用定期检测的方法，如根据CQI-9规范制，每年进行2次的炉温均匀性检测。所检测的内容主要是炉温均匀性，测温准确性，以及样品热处理后指定位置的硬度及金相等内容，以获得在定期的检验中鉴定真空炉的一些重要特性。尤其对于冷却过程的特性测量及相关规范还是空白。更应注意的是，真空炉在长期使用中其冷却特性是会变化的。这种变化可能来源于：1）换热器的结垢，使换热效率降低；2）水泵在长期使用中发生磨损，使冷却能力降低；3)冷却风叶发生变形，导致冷却能力降低；4)冷却电机发生磨损，导致冷却能力降低等等。这种变化有极大的可能是渐变的（有时也会突变），外在表现并不明显，因而是不易及时察觉的。在冷却性能逐渐降低的生产过程中，就有可能会产生不良品。这种不良品可能在平时的抽检过程中难以发现，可能要在相当长的时间后，待冷却特性有足够的劣化现象时才能被发现。待到此时，产生的不良品可能已经相当多，可能已经构成了重大的经济损失。可以设想，对于批量很大的小型精密零件的热处理，一旦确定了所用的工装及装炉模式后，通过测量每一次的冷却模式，就可以得到该批次零件的冷却特性，并与数据库中的（或预设的）冷却模式做对比，以判断该冷却过程是否符合要求，而通过对一定时期的数据统计，还可以得出真空炉的冷却特性变化数据，以作为设备继续使用的判定，或在其特性进一步劣化之前采取措施，避免生产中出现品质事故。从质量管理的角度来看，对于冷却过程的在线监测是非常必要的。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种联合测温计﹑流量计和充气压力计进行精密检测控制﹑精确评估冷却系统效能的淬火冷却监控系统。本发明采用如下技术方案：

一种淬火冷却监控系统，包括水冷系统﹑热交换系统和控制系统，及设置在水冷系统和热交换系统之间的顺时针布局的冷输送管和热输送管，及设置在冷输送管上用于检测冷却液温度的冷端测温计，及设置在热输送管上顺时针布局的流量计﹑热端测温计和水泵；所述热交换系统内设置有充气压力计﹑对流风叶和热交换器，对流风叶扇动气流把工件上的热量吹送到热交换器上，冷却液把热交换器上的热量吸收带走；所述热交换系统外设置有对流风叶电机，对流风叶电机与对流风叶驱动连接，对流风叶电机与控制系统电性连接，控制系统实时控制对流风叶电机的转速进而控制对流风叶对工件的散热；所述充气压力计与控制系统电性连接，控制系统实时测量热交换系统内的实时压力，以实现对冷却速度的控制。