[发明专利]一种金属材料真空快速热处理设备

说明书

本发明公开了一种金属材料真空快速热处理设备，包括具有与真空系统连通的真空腔体以及用于金属材料加热的快速加热系统，所述真空系统和快速加热系统采用控制系统控制运行；其中，所述快速加热系统包括正电极和负电极，以及固定在两个电极之间待快速加热的金属材料；同时所述真空腔体分别连接有气体冷却通道和放气阀，所述气体冷却通道用于对完成快速加热后的金属材料进行快速冷却；本发明具有对金属材料的快速精确加热和冷却效果，提高了对金属材料的热处理技术水平。

技术领域

本发明属于金属材料热处理设备技术领域，具体涉及一种金属材料真空快速热处理设备。

背景技术

热处理是指将材料加热到预设温度，保温一定时间后，以固定的速率冷却到室温的一种热加工工艺，其中，加热速率、保温时间和冷却速率是热处理工艺中非常重要的三个工艺参数。热处理是材料研发和制备过程中必不可少的一个环节，通过调整工艺参数可以改变材料的内部组织结构，从而改善其工艺性能和使用性能，充分挖掘材料的潜力，延长零件的使用寿命。研究证明，通过对材料进行快速热处理(快速加热或者快速冷却)，可以获得普通加热和冷却速率条件下不会出现的非平衡相，使得材料获得一些特殊的组织或者呈现某些优异的性能。例如，碳钢在普通淬火得到大量的马氏体并呈现出良好的硬度，经过超快速淬火后得到细小的奥氏体组织呈现出优异的综合性能。又如，磁性功能材料钕铁硼在快速热处理条件下晶粒容易长大从而影响其性能，快速热处理后的钕铁硼保留了细小的组织呈现出良好的综合性能。

传统的热处理设备主要是管式炉、马弗炉、箱式炉等，它们的优点是保温温度比较稳定，缺点是能源消耗较大，且加热和冷却速度较慢，无法满足快速热处理的工艺要求。高频感应加热、激光加热和电流加热是近年来发展起来的快速加热新技术，由于其直接通过磁场、电场和光波直接作用于材料本体，因此能源消耗小，加热速度较快，获得了迅速的推广。公开号为CN104498677A的发明专利通过激光加热和红外测温的方式对金属材料进行加热，加热效率非常高，但是由于红外测温过程中材料的发射率是随着温度变化的，因此准确性难以保证。

为此，本申请人希望寻求技术方案对以上技术问题进行改进。

发明内容

本发明提出一种金属材料真空快速热处理设备，具有对金属材料的快速精确加热和冷却效果，提高了对金属材料的热处理技术水平。

本发明采用的技术方案如下：

一种金属材料真空快速热处理设备，包括具有与真空系统连通的真空腔体以及用于金属材料加热的快速加热系统，所述真空系统和快速加热系统采用控制系统控制运行；其中，所述快速加热系统包括正电极和负电极，以及固定在两个电极之间待快速加热的金属材料；同时所述真空腔体分别连接有气体冷却通道和放气阀，所述气体冷却通道用于对完成快速加热后的金属材料进行快速冷却。

优选地，所述正电极和负电极分别采用水冷电极，其下端分别设有冷却水进口和冷却水出口，用于防止金属材料在加热过程中由于电极过热影响真空密封效果。

优选地，所述正电极和负电极分别通过电极接口与所述真空腔体密封安装，且所述正电极和负电极通过电极接线与外部电源通电连接。

优选地，所述金属材料通过固定螺栓分别固定安装在所述正电极和负电极上，所述金属材料上设有用于温度检测的热电偶。

优选地，所述控制系统采用PLC自动编程进行运行控制，通过PID温控调节实现对金属样品加热和冷却速率的精确控制。

优选地，所述控制系统包括由框架和钣金件安装为一体的安装架，所述安装架设有用于地面位移的移动滚轮，同时所述安装架上设有散热孔以及控制操作显示界面。

优选地，所述真空系统采用真空泵以及与控制系统控制连接的电磁阀，所述电磁阀通过真空接口与所述真空腔体连接；同时所述气体冷却通道通过电磁阀门控制通断，通过PID温控调节实现对金属材料的冷却精确控制。