[發明專利]超音速氣（霧）掃描淬火噴咀

有效

• 申請號: 201310262703.7
• 申請日: 2013-06-26
• 公開（公告）號: CN103290181A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發明（設計）人: 張元增
• 申請（專利權）人: 天津市天瑞硬化工程有限公司
• 主分類號: C21D1/667
• 分類號: C21D1/667;C21D1/62;C21D1/613;C21D1/60
• 代理公司: 天津盛理知識產權代理有限公司 12209
• 代理人: 王融生

技術領域

本發明屬于熱處理設備領域。特別涉及一種超音速氣（霧）掃描淬火噴咀。

背景技術

現有技術中的齒輪感應加熱淬火主要采用液體淬火介質。對于一次加熱的齒輪采用噴液淬火，對于碳鋼齒輪采用噴水淬火，對于合金鋼齒輪采用噴水基淬火液，即PAG水基淬火介質。水基淬火液的濃度要根據材料的合金元素成分，即根據鋼的淬透性能來調節。對淬透性高的材料淬火液的濃度高濃些，反之則低些。對某些合金元素較高的齒輪也可采用轉移至油槽淬火或埋油淬火。上述傳統淬火工藝齒輪終冷溫度由于不能觀測工件的實際冷卻過程，故一般都冷卻至100℃以下，即水不蒸發為止。使用PAG淬火液時工件往往要冷卻到70℃以下，因為此時淬火介質又會重新溶入水中。這樣可以節省淬火介質，淬入油槽的工件待工件上的油不著火即可終止淬火，而此時工件出槽后仍冒著濃濃的油煙，環境也受到污染。總之，齒輪的感應加熱淬火過程至今是一個不可觀，不可測，不可控的盲區。而淬火介質的冷卻性能不但受其濃度的影響，而且也受到油品和各種添加劑性能老化的影響，這就需要按期檢測淬火介質的冷卻性能曲線并加以調節，但又不便于按工件的實際要求隨機調節。

熱處理相變強化的最終目標是工件的相變產物，而調節淬火介質性能只是一種間接的手段，并不能達到理想淬火結果。另一方面，工件的尺寸、模數、形狀服役條件、預期性能等千差萬別，要保證一批工件的性能一致和實現各種齒輪的個性化淬火效果，顯然這是現有技術難以達到的。

隨著當代電力電子技術的突飛猛進的發展，感應加熱電源的性能正在發生質的突破，但這只表明感應加熱設備技術的提高。而感應熱處理另一半技術就是冷卻技術，這一技術涉及熱處理相變的核心，這一技術將影響馬氏體淬硬區的形狀、分布和微觀組織形態，相變產物才是熱處理最終的追求目標。

綜上所述，創新齒輪感應加熱淬火工藝和機床是發展齒輪感應熱處理的另一重要方面。現有技術中的齒輪感應加熱淬火所采用的噴液淬火和寖油淬火的另一缺點就是對環境的污染，無論是PAG淬火液還是淬火油都必須加以清洗才能轉入回火序，這將再次耗能，而熱處理產生的污水一般均不做潔凈化處理，而直接進入污水系統，由此造成的環境污染是不容忽視的。

現有技術中真空熱處理爐有進行高壓、高流率氣冷淬火的爐型，這一工藝與本發明所涉及的齒輪感應加熱表面淬火的適用范圍則截然不同。真空熱處理的氣冷淬火的動力來自大功率離心風機，它使用氣體介質為高純氮或氦，它使用的氣體壓力高達20～40bar，如將這一淬火方法運用到齒輪的感應加熱淬火中則沒有任何技術和經濟價值。齒輪的感應加熱淬火要求工件自奧氏體化加熱溫度至650℃的冷卻時間不得超過2秒，對碳鋼則要求0.5秒。總之，現有技術中真空熱處理的氣冷淬火工藝則不適合齒輪的感應加熱淬火。

用壓縮空氣淬火是一個全新的技術領域，此前這只是一種設想并無實例。因為冷卻與淬火是迥然不同的兩件事。由于齒輪感應加熱淬火是一項零保溫工藝，奧氏體穩定性較差，在初始研發階段，即便是合金結構鋼，采用壓縮空氣也淬不上火，有時連30HRC的硬度也得不到。此外，壓縮空氣的獲得也是一項耗能工程，如不能在技術與經濟上雙贏，那么這一技術也不具有實用價值。

發明的內容

本發明的目的在于提供一種超音速氣（霧）掃描淬火噴咀。用于創造齒輪感應加熱淬火全程溫度可視、可測、可控的熱處理方法與機床，本發明的目的還在于用壓縮空氣和水霧組成一種冷卻速率瞬時可調的淬火介質，從而實現齒輪表面個性化淬火，本發明的目的還在于創造一種超音速（冷卻速度達1,000℃/s，氣流速度達≈300～500米/秒）的感應淬火新工藝，以期減少熱處理變形并獲得超高硬度，本發明的目的還在于實現齒輪感應加熱淬火的環境零污染，免清洗的綠色作業目標。

本發明內容

一種超音速氣（霧）掃描淬火噴咀，其特征在于：一個錐形噴咀2，噴咀上端是噴氣口1，噴咀內有混合室3，噴咀下端連接進氣管4，進氣管下端設有進氣電磁閥5，進氣電磁閥連接壓縮空氣接口6；進氣管4上側部連接注水管16，注水管16下端連接注水電磁閥15，注水電磁閥15連接活塞式供水計量泵體7，活塞式供水計量泵體7內有活塞9，活塞9內部裝有螺母8，螺母8與滾珠絲杠10連接，滾珠絲杠10下端連接行星減速機11，行星減速機11連接伺服電機12；活塞式供水計量泵體7上端有蓄水電磁閥13，活塞式供水計量泵體7連接蓄水器14。

以上發明的創新點概括如下：