[發明專利]用于大型復雜薄壁鋁合金鑄件的淬火裝置及其使用方法

有效

• 申請號: 201310302044.5
• 申請日: 2013-07-18
• 公開（公告）號: CN103468893B
• 公開（公告）日: 2018-08-07
• 發明（設計）人: 陳強;黃志偉;唐全波;寧海青;舒大禹;夏祥生;黃樹海;趙志翔
• 申請（專利權）人: 中國兵器工業第五九研究所
• 主分類號: C21D1/667
• 分類號: C21D1/667;C21D11/00
• 代理公司: 重慶強大凱創專利代理事務所(普通合伙) 50217
• 代理人: 黃書凱

本發明目的在于提供一套用于大型復雜薄壁鋁合金鑄件淬火過程中實現鑄件快速均勻冷卻，減少鑄件變形和提高力學性能的裝置。

技術領域

本發明涉及一套用于實現大型復雜薄壁鋁合金鑄件淬火過程快速均勻冷卻的裝置及其使用方法。

背景技術

在航空航天、武器裝備、汽車、船舶等領域，大型復雜薄壁鑄件，尤其是大型復雜薄壁鋁合金艙體、箱體鑄件的需求和應用正越來越廣泛。

大型復雜薄壁鋁合金鑄件成型后一般都要進行后續熱處理改性，目的是提高其強度、硬度、抗疲勞性能等。但由于結構復雜、薄壁、大型，且在熱處理過程中因涉及加熱、冷卻、應力等多種因素綜合作用，常常導致鑄件變形嚴重，即使經過多道次的人工矯形，鑄件合格率仍然較低，難以滿足產品對優質、高精度鑄件的設計要求。目前，國內針對大型復雜薄壁鋁合金鑄件熱處理變形嚴重的問題也展開了相關研究，主要集中在優選淬火介質和淬火方式減小大型鑄件淬火畸變、開展熱處理后變形校正新工藝等方面，并取得了一定的效果，但是熱處理后變形還是較大，不能滿足尺寸精度要求。鑄件淬火冷卻方式對鑄件性能和尺寸精度影響較大，設計合理的噴濺冷卻系統，有助于實現鑄件薄厚位置快速均勻冷卻，提高鑄件力學性能的同時減小變形量。

發明內容：

本發明目的在于提供一套用于大型復雜薄壁鋁合金鑄件淬火過程中實現鑄件快速均勻冷卻，減少鑄件變形和提高力學性能的裝置。

本發明的另一個目的在于提供一種上述裝置用于大型復雜薄壁鋁合金鑄件淬火過程的方法。

本發明的目的是這樣實現的，一種用于大型復雜薄壁鋁合金鑄件淬火的裝置，其特征在于包括以下五個組成部分：底座支架、噴濺管組件、儲水箱、集液盤和防護罩、智能控制系統，底座支架中心部位焊接一個中噴管安裝平板；噴濺管組件分為外噴濺管組件和中噴濺管組件；集液盤主要用于匯集淬火后的介質，再通過液位閥控制回液水泵將介質抽回到儲水箱；防護罩是能開啟和關閉的擋板，將噴濺裝置包圍，防止淬火時水液四處噴濺。

優選地，底座支架總體為圓形，由圓鋼焊接而成。

優選地，智能控制系統包括工藝參數設定模塊、噴射介質匹配模塊、動態解耦控制、介質控制、噴嘴與鑄件動態控制部分，根據冷卻介質配比與淬火速率關系建立冷卻過程中的溫度場模型，通過溫度信號的反饋，控制介質的流量、溫度和濃度等。

上述裝置噴濺管組件設計原理：外噴濺管用于零件外表面噴濺，采用1寸鍍鋅管，根據鑄件外形尺寸，按照每只噴嘴能覆蓋的有效面積，同時考慮到零件上的厚壁凸臺，每根噴管上設置實心噴嘴，外噴管分為左右兩組噴管組，每組分別由3支長噴管和3支短噴管交錯安裝，每組固定在半圓型的支架上，每組噴管鉸鏈在底座上，構成活動可分開的噴管組，方便零件的取放，長噴管設置噴嘴若干，短噴段設置噴嘴若干。中噴管用于零件內表面噴濺，采用2寸鍍鋅管，根據內表面的面積和長度，中噴管軸向方向分別設置噴嘴若干，每根噴管上設置實心噴嘴，每組噴嘴徑向均勻分布噴嘴若干。中噴管在與底座支架上可調節高度。

上述裝置噴嘴能產生實心錐形噴霧形狀，噴射區呈圓形，噴射角度在43°到120°之間可調。該類噴嘴能在大范圍的流率和壓力下產生分布均勻、液滴大小為中等到偏大的噴霧，噴霧能實現圓形區域內的全面積覆蓋，這種均勻的噴霧形狀分布來源于其獨特的葉片設計和大而暢通的流道以及優良的控制特性。同時，其具有萬向可調位置的球接頭，方便控制噴嘴的噴射方向。