[发明专利]一种喷淋淬火工艺研究装置及其使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及淬火设备技术领域，具体涉及一种尤其适用于铝合金构件的喷淋淬火工艺研究装置及其使用方法。

背景技术

密度小、比强度高、耐腐蚀等优良性能可热处理强化的铝合金构件广泛应用于航空航天领域，为提高产品综合性能，如强度、韧性、抗蚀性及耐疲劳特性等，需固溶-淬火-时效处理。淬火是其中的关键环节，但淬火过程易产生过大残余应力及性能分布不均匀，导致构件尺寸稳定性差、后续机加工变形严重、材料使役性能降低、疲劳寿命下降等问题。残余应力过大所引起的大变形常成为新型零件设计制造面临的需解决难题，其问题的严重性随产品尺度的增加及形状的复杂化而加剧。

通常来说，残余应力及性能随淬火过程中冷却速率降低而降低，同时材料淬火时效后性能主要决定于淬火温度敏感区的冷却速率，意味着可通过加快敏感区冷却速率，抑制非淬火温度敏感区冷却速率的分级淬火工艺来协同调控构件的性能与残余应力。不同的材料有不同的淬火敏感特性，对淬火工艺提出不同的工艺要求。另一方面构件的外形尺寸、几何厚度对相同冷却外场条件下构件的冷却速率及残余应力有着重要的影响。不同的外形尺寸、几何厚度对外界冷却场要求不一致，需合理设计构件表面不同部位的冷却场强度以获得均匀的性能。正确制定淬火工艺可减少构件残余应力，保障构件的性能，提高构件的综合性能，减少后续校形成本。然而实际生产中，构件几何结构、材料种类多变，给构件的淬火工艺制定带来了难题。

喷淋淬火是把冷却介质加压从喷嘴喷出用以冷却构件，较浸没淬火，具有冷却速率高、冷却强度可控性强的特点，可作为实现同步、分区、分级淬火工艺的冷却手段。目前喷淋淬火工艺在钢及铝合金板、型材淬火处理上得到较广泛应用，在构件上亦渐渐得到应用。根据构件的材料特性、几何特性及技术要求，制定合适的喷淋淬火工艺参数，对协调控制构件残余应力与性能有着十分重要的作用。目前淬火艺研究主要有两种方法：一种是通过仿真手段进行工艺研究，但是其精度受到多方面因素影响，可靠性尚待提高；另一种是利用正式构件在喷淋淬火设备上进工艺实验研究，但其实验过程参数收集困难，比如构件温度变化，过程耗时耗力，成本过高等。利用与实际零件冷却厚度一致的小试样工件进行喷淋淬火艺研究，可以缩短研究周期、节约成本。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术存在的不足，提供一种喷淋冷却场可调、使用方便、利于缩短喷淋淬火工艺研发周期和节约成本的喷淋淬火工艺研究装置。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种喷淋淬火工艺研究装置，包括底座，所述底座上安装有加热炉、位于加热炉一侧的淬火区以及用于将工件移动至加热炉或淬火区的移动组件，所述淬火区设有喷淋组件和位于喷淋组件下方的水槽，所述喷淋组件包括喷淋基板和淬火介质加压供给组件，所述喷淋基板上设有若干安装孔，各安装孔与淬火介质加压供给组件相连，至少一个安装孔中安装有喷嘴，其余未安装喷嘴的安装孔通过可拆卸封堵件封闭。

上述的喷淋淬火工艺研究装置，优选的，若干安装孔呈矩形阵列布置在喷淋基板上。

上述的喷淋淬火工艺研究装置，优选的，所述喷淋组件共设有两块分设于工件两侧的喷淋基板，各喷淋基板通过平移机构安装在底座上并能通过平移机构调节与工件之间的间距。

上述的喷淋淬火工艺研究装置，优选的，所述平移机构包括安装在水槽上的支架，所述支架上设有滑槽，所述喷淋基板通过贯穿滑槽的锁紧螺栓以可锁紧方式滑设在滑槽中；所述安装孔为螺纹孔，所述喷嘴与安装孔螺纹配合连接，所述可拆卸封堵件为螺纹配合安装在安装孔中的堵头。

上述的喷淋淬火工艺研究装置，优选的，所述淬火介质加压供给组件包括通过管路与各喷嘴安装孔相连的可编程控制水泵，所述管路连接有压力表和流量计。

上述的喷淋淬火工艺研究装置，优选的，所述水槽的上方设有一用于罩设工件和喷淋组件的防水罩，所述防水罩朝向加热炉炉口的一面设有供工件进出的进出口以及滑动设置并能通过滑动打开或关闭所述进出口的移动门。

上述的喷淋淬火工艺研究装置，优选的，所述移动组件包括滑板车、位于加热炉内的炉内轨道、位于淬火区的淬火区轨道以及用于连接炉内轨道和淬火区轨道的中间轨道，所述中间轨道通过移动机构安装在底座上并能通过移动连接炉内轨道和淬火区轨道或者远离所述加热炉的炉口。

上述的喷淋淬火工艺研究装置，优选的，所述滑板车包括车身、安装在车身上与炉内轨道、淬火区轨道和中间轨道配合的行走轮以及安装在车身上的用于固定工件的固定组件。