[發明專利]一種真空滲碳與壓淬一體化處理裝置及方法

在審

• 申請號: 201911059050.6
• 申請日: 2019-11-01
• 公開（公告）號: CN110835672A
• 公開（公告）日: 2020-02-25
• 發明（設計）人: 戰東平;楊永坤;王佳喜;李宇露;王東偉;王榮建;鄒濤;雷洪;姜周華
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: C21D1/673
• 分類號: C21D1/673;C23C8/20
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 李珉

1.一種真空滲碳與壓淬一體化處理裝置，其特征在于：包括真空滲碳處理單元、壓淬處理單元及氣氛保護轉運通道單元，所述真空滲碳處理單元通過氣氛保護轉運通道單元與壓淬處理單元相連，工件在真空滲碳處理單元內進行真空滲碳作業，真空滲碳后的工件由氣氛保護轉運通道單元轉運至壓淬處理單元中，工件在壓淬處理單元內進行壓淬作業。

2.根據權利要求1所述的一種真空滲碳與壓淬一體化處理裝置，其特征在于：所述真空滲碳處理單元包括真空滲碳處理罐、第一工件轉運輥道、支撐透氣孔板、真空泵、氣態滲碳源、非氣態滲碳源、非氣態滲碳源輸送器及回充氣源；所述真空滲碳處理罐的主體采用圓柱筒形結構，真空滲碳處理罐的頂部和底部均為圓錐形結構，在真空滲碳處理罐的頂部圓錐段罐體上開設有真空抽氣口，所述真空泵的抽氣端與真空抽氣口相連通，真空泵的排氣端與大氣相通，在真空泵的抽氣端與真空抽氣口之間的管路上安裝有真空度氣壓表；所述支撐透氣孔板水平固裝在真空滲碳處理罐的圓柱段下端，所述第一工件轉運輥道水平安裝在支撐透氣孔板上表面，在支撐透氣孔板下方的真空滲碳處理罐罐體上設置有加熱器，在支撐透氣孔板下表面安裝有測溫熱電偶；所述第一工件轉運輥道的出料端所對應的真空滲碳處理罐罐體上開設有工件出料口，在工件出料口側方的真空滲碳處理罐罐體上安裝有送料門；所述真空滲碳處理罐的底部圓錐段罐體尖端開設有氣態滲碳源輸入口，所述氣態滲碳源通過第一閥門與氣態滲碳源輸入口相連通；所述非氣態滲碳源輸送器安裝在真空滲碳處理罐的圓柱段罐體上，所述非氣態滲碳源通過第二閥門與非氣態滲碳源輸送器相連通，非氣態滲碳源輸送器的出料端位于第一工件轉運輥道正上方；所述真空滲碳處理罐的頂部圓錐段罐體尖端開設有回充氣輸入口，所述回充氣源通過第三閥門與回充氣輸入口相連通；在所述真空滲碳處理罐的圓柱段罐體上安裝有氧探針，氧探針外接有碳勢控制器；在所述真空滲碳處理罐的圓柱段罐體頂部安裝有彌散風機。

3.根據權利要求2所述的一種真空滲碳與壓淬一體化處理裝置，其特征在于：所述氣氛保護轉運通道單元包括氣氛保護罩、第二工件轉運輥道、第一密封門、第二密封門及氣氛保護氣體源；所述氣氛保護罩采用封閉式管道結構，氣氛保護罩水平設置，氣氛保護罩一端與真空滲碳處理罐的工件出料口密封連接；所述第二工件轉運輥道水平安裝在氣氛保護罩底板上表面，第二工件轉運輥道的進料端與第一工件轉運輥道的出料端相接；所述第一密封門安裝在氣氛保護罩的進料端管口，所述第二密封門安裝在氣氛保護罩的出料端管口；在所述氣氛保護罩的頂板上開設有氣氛保護氣體輸入口，所述氣氛保護氣體源通過第四閥門與氣氛保護氣體輸入口相連通；所述氣氛保護罩采用多層復合結構，氣氛保護罩的內層為耐火材料層，氣氛保護罩的中間層為隔熱材料層，氣氛保護罩的外層為剛性骨架層。

4.根據權利要求3所述的一種真空滲碳與壓淬一體化處理裝置，其特征在于：所述壓淬處理單元包括壓淬處理罐、壓淬機、氣態冷卻劑儲罐、液態冷卻劑儲罐、排氣泵及第三工件轉運輥道；所述壓淬處理罐采用方形結構，在壓淬處理罐的底板上安裝有液壓底座，所述壓淬機安裝在液壓底座上表面，壓淬機前方的壓淬處理罐上開設有工件進料口，壓淬機后方的壓淬處理罐上開設有取料門；所述第三工件轉運輥道安裝在壓淬機與工件進料口之間，第三工件轉運輥道的進料端與第二工件轉運輥道的出料端相接，第三工件轉運輥道的出料端與壓淬機相接；在所述壓淬機的頂部分別設有氣態冷卻劑輸入口和液態冷卻劑輸入口，在壓淬機的底部分別設有氣態冷卻劑輸出口和液態冷卻劑輸出口；所述氣態冷卻劑輸入口通過第五閥門與氣態冷卻劑儲罐相連通，所述氣態冷卻劑輸出口與排氣泵的進氣端相連通，排氣泵的出氣端與大氣相連通；所述液態冷卻劑輸入口通過第六閥門與液態冷卻劑儲罐的出液口相連通，所述液態冷卻劑輸出口與液態冷卻劑儲罐的回液口相連通。

5.根據權利要求4所述的一種真空滲碳與壓淬一體化處理裝置，其特征在于：所述氣態滲碳源包括煤氣、天然氣或丙烷氣；所述非氣態滲碳源包括煤油、丙酮或甲醇；所述回充氣源包括壓縮空氣或惰性氣體；所述氣氛保護氣體源包括氬氣或氮氣；所述氣態冷卻劑儲罐中存儲的氣態冷卻劑包括壓縮空氣或惰性氣體；所述液態冷卻劑儲罐中存儲的液態冷卻劑包括水或油；所述氣態滲碳源、非氣態滲碳源、回充氣源、氣氛保護氣體源、氣態冷卻劑儲罐及液態冷卻劑儲罐的數量均至少為兩個。

6.一種真空滲碳與壓淬一體化處理方法，采用了權利要求1所述的真空滲碳與壓淬一體化處理裝置，其特征在于包括如下步驟：

步驟一：開啟送料門，將工件送入真空滲碳處理罐內，并將工件放置到第一工件轉運輥道上，同時使工件處于非氣態滲碳源輸送器的出料端正下方；

步驟二：關閉送料門，啟動真空泵，對真空滲碳處理罐內部進行抽真空，直到真空度氣壓表顯示真空滲碳處理罐內部達到設定的真空度要求；同時啟動碳勢控制器，直到氧探針測量的碳勢數據滿足設定值要求；

步驟三：啟動加熱器，對工件進行感應加熱，直到測溫熱電偶測得的實時溫度達到設定的滲碳溫度要求；

步驟四：根據滲碳處理需要，選擇氣態滲碳源或液態滲碳源；當選擇氣態滲碳源時，打開第一閥門，滲碳氣體依次通過第一閥門和氣態滲碳源輸入口進入真空滲碳處理罐中，同時啟動彌散風機，并按照設定的強滲碳時間和擴散滲碳時間完成工件的氣體滲碳處理；當選擇液態滲碳源時，打開第二閥門，滲碳液體依次通過第二閥門和非氣態滲碳源輸送器噴灑到工件上，按照設定的強滲碳時間和擴散滲碳時間完成工件的液體滲碳處理；

步驟五：當工件結束滲碳處理后，開啟第三閥門，回充氣源內的回充氣體依次通過第三閥門和回充氣輸入口進入真空滲碳處理罐中，直到真空滲碳處理罐內的氣壓恢復到標準大氣壓；

步驟六：開啟第四閥門，氣氛保護氣體源內的氣氛保護氣體依次通過第四閥門和氣氛保護氣體輸入口進入氣氛保護罩內部；

步驟七：根據工件的滲碳質量要求，選擇對工件進行緩冷處理或直接進行壓淬處理；當選擇對工件進行緩冷處理時，先開啟第一密封門，由第一工件轉運輥道將工件轉移到第二工件轉運輥道上，并由第二工件轉運輥道將工件完全移入氣氛保護罩內部，然后關閉第一密封門，使工件在氣氛保護罩內進行緩冷，直到工件緩冷到設定溫度后，重新開啟第一密封門，將緩冷好的工件重新移回真空滲碳處理罐中，然后再次關閉第一密封門，同時啟動加熱器，對工件進行感應加熱，直到將工件重新加熱到設定溫度并保溫設定時間，之后同時開啟第一密封門和第二密封門，完成加熱保溫后的工件依次通過第一工件轉運輥道和第二工件轉運輥道被移動到第三工件轉運輥道上，并最終進入壓淬處理罐內；當選擇對工件直接進行壓淬處理時，同時開啟第一密封門和第二密封門，完成滲碳處理后的工件依次通過第一工件轉運輥道和第二工件轉運輥道被移動到第三工件轉運輥道上，并最終進入壓淬處理罐內；

步驟八：當工件被轉移到第三工件轉運輥道上后，關閉第一密封門和第二密封門，然后由第三工件轉運輥道將工件直接送入壓淬機中，并由壓淬機完成工件的裝夾固定；

步驟九：當工件在壓淬機中完成裝夾固定后，根據壓淬處理需要，選擇氣態冷卻劑或液態冷卻劑；當選擇氣態冷卻劑時，開啟第五閥門，氣態冷卻劑儲罐中的氣態冷卻劑依次通過第五閥門和氣態冷卻劑輸入口進入壓淬機內，并通過氣態冷卻劑對壓淬機中的工件進行淬火，淬火后的氣態冷卻劑由氣態冷卻劑輸出口排出，最后通過排氣泵排入大氣；當選擇液態冷卻劑時，開啟第六閥門，液態冷卻劑儲罐中的液態冷卻劑依次通過第六閥門和液態冷卻劑輸入口進入壓淬機內，并通過液態冷卻劑對壓淬機中的工件進行淬火，淬火后的液態冷卻劑由液態冷卻劑輸出口直接返回到液態冷卻劑儲罐中，完成液態冷卻劑的循環；

步驟十：當工件在壓淬機中完成壓淬處理后，首先解除壓淬機對工件的裝夾固定，然后開啟取料門，將壓淬機中的工件移出壓淬處理罐，此時工件的真空滲碳與壓淬一體化處理全部結束。