[发明专利]一种适用于复杂形状零件的矢量喷淋淬火装置

说明书

本发明的适用于复杂形状零件的矢量喷淋淬火装置，包括淬火炉箱体、多个传动辊子和多个矢量喷淋器，特征在于：矢量喷淋器由底座、旋转步进电机、进给步进电机、摆动步进电机、输水管、顶座和摆动板组成，摆动板的一端固定有喷嘴，另一端固定于摆动步进电机的输出轴上；进给步进电机经升降传动机构驱使竖向轴沿竖向方向上升或下降运动，旋转步进电机经旋转传动机构驱使竖向轴绕竖向方向旋转运动；摆动步进电机用于驱使喷嘴进行摆动。本发明的矢量喷淋淬火装置，可实现对多面体零件的均匀喷淋，实现了多面体零件喷淋淬火过程中的均匀、快速降温，可避免零件喷淋淬火过程中的形变和残余应力过大，保证了淬火完毕后零件的力学性能。

技术领域

本发明涉及一种喷淋淬火装置，更具体的说，尤其涉及一种通过使多个矢量喷淋器喷水方向朝向零件的不同位置来实现均匀布水的适用于复杂形状零件的矢量喷淋淬火装置。

背景技术

为提高金属零件的力学性能以达到设计使用要求，零件需要进行热处理工序，包括固溶以及淬火工序。其中，淬火工艺作为控制零件残余应力获得理想力学性能的关键环节，是热处理过程中最难控制和最具挑战的工序。传统淬火工艺通常采用盐浴+池浴淬火（池淬）方式进行生产。然而，这种淬火工艺存在诸多不足。首先，池淬方式由于具有冷却速率低且不同冷却表面、不同冷却时间段的降温速率难以准确控制等缺点，容易造成淬火后材料力学性能低、残余应力大，且容易产生裂纹，畸变严重。其次，这种淬火工艺从盐浴炉转移到淬火水槽时通常需要天车吊运，转移时间一般在十几秒以上，使材料晶间腐蚀加剧，严重影响了产品的耐腐蚀性能，使得产品生产效率低、成本高（约占零件总成本的50%）、工艺复杂、成品率低，大大延长了零件的生产周期，成为限制生产的瓶颈性工序。

此外，盐浴所用的盐浴剂是强氧化剂，生产废渣对环境造成了污染，同时也给安全生产带来了一定的隐患，并且该工艺能源消耗严重，已经远远不符合当今节能减排的发展需求。美国热处理路线图明确提出在2020年以热处理畸变0、能耗减少80%、生产成本降低75%、热处理生产对环境的影响为0为目标提高热处理生产的质量与效益，这对传统淬火生产工艺提出了巨大挑战。

喷淋淬火作为一种先进的可控快冷技术，其原理是将水加压形成液滴束冲击被冷却的物体，在物体表面形成一层气液薄膜，并带走热量达到冷却降温目的，该技术具有传热能力高，冷却过程温差小、工质需求量小、没有沸腾的滞后性以及与固体表面没有接触热等优点，改善了传统池浴淬火不均匀的冷却状态和应力分布，为不同冷却速率的调控提供了有效的技术途径。然而，现有的喷淋冷却设备主要针对形状规则的板材进行热处理，其原理为在淬火炉的上下两方向同时布置若干喷嘴，通过上下喷嘴的散射水流对在辊道上移动的板材进行降温（一种辊底式淬火炉，中国专利，申请号201610158004.1，申请日2016.03.18）。而在对复杂形状的零件进行喷淋冷却时，需要在多方向同时进行喷淋冷却以达到快速均匀降温，现有的采用炉内上下布置形式的喷嘴无法满足要求，严重阻碍了复杂零件的喷淋冷却生产工作。

发明内容

本发明为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种适用于复杂形状零件的矢量喷淋淬火装置。

本发明的适用于复杂形状零件的矢量喷淋淬火装置，包括淬火炉箱体和设置于淬火炉箱体中的多个传动辊子和多个矢量喷淋器，多个传动辊子相邻水平设置，待淬火的多面体零件放置于传动辊子上，传动辊子的上方和下方均设置有多个对多面体零件进行喷水的矢量喷淋器；其特征在于：所述矢量喷淋器由底座、旋转步进电机、进给步进电机、摆动步进电机、输水管、顶座和摆动板组成，摆动步进电机固定于顶座上，摆动板的一端固定有喷嘴，另一端固定于摆动步进电机的输出轴上，喷嘴的进水口与输出管的出水口相连通；顶座上固定有竖向的竖向轴；

所述进给步进电机固定于底座上，进给步进电机经升降传动机构驱使竖向轴沿竖向方向上升或下降运动，以驱使喷嘴升降；所述旋转步进电机设置于底座上，旋转步进电机经旋转传动机构驱使竖向轴绕竖向方向旋转运动，以驱使喷嘴旋转；摆动步进电机用于驱使喷嘴进行摆动。