一種鋁合金環形件噴淋淬火設備及其使用方法
【專利摘要】本發明公開了一種鋁合金環形件噴淋淬火設備及其使用方法，主要包括環形加熱爐、噴淋系統、支撐系統、旋轉系統、轉移系統、自動控制系統，噴淋系統構成的淬火區與環形加熱爐構成的加熱區成上下布置；環形加熱爐為環形，爐口開在爐體上端；噴淋系統包括內、外噴淋系統，把環形件包絡其中，置于環形加熱爐正上方，噴淋系統分成6個可獨立控制噴淋部，分別負責環形件相應區域冷卻，實現系統分區、分階段控制冷卻強度；淬火時，支撐系統支撐環形件并與旋轉系統協同工作帶動其旋轉；轉移系統置于環形加熱爐正下方，支撐桿穿入爐中，把環形加熱爐與噴淋系統連為一個整體，用于在淬火區與加熱區轉移鋁合金環形件。
【專利說明】一種鋁合金環形件噴淋淬火設備及其使用方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種淬火設備，特別是涉及一種鋁合金環形件噴淋淬火設備，本發明還涉及該鋁合金環形件噴淋淬火設備的使用方法。
【背景技術】
[0002]鋁合金環形件是運載火箭及飛機關鍵連接件，直徑一般為Ι-lOm，為提高產品綜合性能，如強度、韌性、耐磨性、穩定性等，需進行固溶淬火處理。但鋁合金環形件固溶淬火后，產生較大殘余應力且分布不均，引起環形件熱處理及后續加工變形，降低材料使役性能、疲勞壽命。比如，高強度鋁合金環形件(Φ 1000mm)為飛機連接關鍵零件，環形件淬火后機加工開口內縮量達20_，使得航空廠只能放棄鍛環，采用國外預拉伸板機加而成；鋁合金儲箱環形件為運載火箭的關鍵零件，淬火殘余應力分布不合理，機加后產品尺寸穩定性差，限制了運載火箭性能的提高。
[0003]當前鋁合金環形件常采用傳統鹽浴淬火，存在以下幾個方面的問題，而難以滿足航空航天用鋁合金環形件淬火要求。鋁合金環形件傳統鹽浴爐由加熱腔和淬火腔組成。先將鋁合金環形件垂直固定在專用料架上，放入鹽浴爐內進行固溶，固溶過程中，鋁合金環形件因自重易產生較大徑向變形。固溶保溫后，鋁合金環形件在淬火腔內采取垂直入水浸沒淬火，先浸水部位與后浸水部位時間差使得環形件冷卻不同步、冷卻不均勻，淬火過程中，鋁合金環形件易產生較大淬火殘應力及大變形；環形件溫度高于水的沸點時，環形件表面被一層氣膜覆蓋且不易破裂，把環形件與淬火介質隔開，降低了冷卻速率；介質冷卻能力調整困難，不能根據環形件幾何及材料特性實行分階段、分區控制冷卻強度。
[0004]噴淋淬火是把冷卻介質加壓從噴嘴噴出用以冷卻構件，較浸沒淬火，具有冷卻速率高、冷卻強度可控、可實現構件同步冷卻等特點，在鋼板、鋁合金板的淬火處理上得到較廣泛應用，然而在環形件上運用較少。可能適用于環形件的噴淋淬火裝置，公開有3個中國專利文獻。文獻I專利號98227376.2，文獻2專利號200720187498.2，文獻3專利申請公布號 CN 101701329。
[0005]文獻I所述淬火裝置提出了用噴淋方式對一種環形件進行淬火，淬火時，工件旋轉以提高噴淋均勻性。但因存在如下不足不能推廣至鋁合金環形件的噴淋淬火處理:根據其描述，推斷淬火爐與加熱爐為水平布置，隨著環形件外徑尺寸增大，轉移路程增加明顯，環形件轉移時間長，轉移時間難以滿足技術要求(鋁合金轉移時間一般希望在1s以內)，加熱爐、淬火爐二者所占地面空間大，處理大直徑環形件時，轉移時間及占地面積大的問題更加突出；未設置專門噴嘴冷卻環形件端面，忽視了端面冷卻對構件影響，實際上隨著構件尺寸的增加，這些影響不能忽視。
[0006]文獻2針對鋁合金構件提出了一種噴淋淬火裝置，加熱爐與淬火爐成上下垂直布置，由單一物料運輸系統在加熱爐與淬火爐間轉移工件，縮短了工件從加熱爐至淬火爐轉移時間，減少了設備整體所占地面空間。但是，因存在如下缺點不能滿足鋁合金環形件噴淋淬火需要:工件、噴嘴均靜止，未采取措施消除噴嘴布置及噴嘴制造偏差對工件冷卻均勻性的影響；加熱爐為圓柱形，如對環形件加熱，空置空間大，浪費能源；未設置專門噴嘴冷卻環形件端面，忽視了端面冷卻對構件影響，實際上隨著構件尺寸的增加，這些影響不能忽視。
[0007]文獻3提出了一種米級鋁合金鍛環的噴淋淬火工藝，其所涉及的噴淋淬火設備其特征在于加熱爐與輥底式噴淋淬火裝置成水平布置，鍛環水平放置進行加熱及噴淋淬火，實現工件內外表面及上下端面的同時噴淋淬火。所述方案部分解決了鋁合金環形件傳統淬火方法所存在的缺陷，但還有如下缺點:加熱爐為圓柱形，對于環形件，無效加熱空腔大，浪費能源；加熱爐與淬火爐水平布置，占地面積大、轉移路徑長，需附加設備把環形件從加熱區轉移至噴淋淬火區，轉移時間長，重復性差；常見航空航天用鋁合金環形件軸向高度遠大于截面厚度，然而本裝置中噴嘴從環形件軸向的上、下方向向環形件端面、側面噴淋冷卻介質，導致側面冷卻強度較難得到滿足，構件淬火均勻性難以保證。上述問題隨著鋁合金環形件直徑增大變得更加突出。
【發明內容】
[0008]本發明所要解決的第一個技術問題是提供一種占地場地小、轉移路程短且受環形件徑向尺寸影響小、節省能源、提高爐內溫度分布均勻性和噴淋均勻性的鋁合金環形件噴淋淬火設備。
[0009]本發明所要解決的第二個技術問題是提供一種該鋁合金環形件噴淋淬火設備的使用方法。
[0010]為了解決上述第一個技術問題，本發明提供的鋁合金環形件噴淋淬火設備，主要包括環形加熱爐、噴淋系統、支撐系統、旋轉系統、轉移系統和自動控制系統；所述的環形加熱爐用于加熱環形件，平放在爐體底部的水平安裝面上，所述的環形加熱爐的爐口朝上，且設有爐門；噴淋系統分為內噴淋系統和外噴淋系統，置于所述的環形加熱爐正上方，安裝于所述的環形加熱爐內側及外側的安裝架上，所述的內噴淋系統和外噴淋系統圍成一個開放的環形空間，為環形件放置、移入及移出提供空間，所述的內噴淋系統和外噴淋系統連接有擋水裝置以保護其他裝置；所述的支撐系統置于所述的內噴淋系統和外噴淋系統的正上方，用于淬火時支撐環形件，與所述的旋轉系統連接在一起，所述的支撐系統的支腿從所述的內噴淋系統和外噴淋系統上方伸入所述的內噴淋系統和外噴淋系統所圍成的環形空間中，所述的支腿能沿環形件徑向撐開和收縮；所述的旋轉系統置于所述的支撐系統正下方、所述的環形加熱爐內側；所述的轉移系統置于所述的環形加熱爐正下方，安裝在所述的環形加熱爐底部的所述的水平安裝面上。
[0011]所述的環形加熱爐主要包括環形加熱爐主體、兩扇半圓式爐門即第一爐門、第二爐門、爐門軌道和兩個汽缸；所述的環形加熱爐主體為環形，爐口朝上設在所述的環形加熱爐主體上部；所述的環形加熱爐主體內腔底部周向均布三個支撐塊，為環形件提供支撐，內腔底部均布三個通孔為轉移系統支撐桿提供運動通道；所述第一爐門和第二爐門上表面成中間高四周低的傾斜狀，四周焊有鋼板與爐門上表面構成集水槽，收集噴淋冷卻液，兩門接合處，第一爐門集水槽壁鋼板成“7”字形類似屋檐跨過第二爐門集水槽壁邊沿，防止水從兩爐門接合處流入環形加熱爐內腔；第一爐門、第二爐門兩側分別裝有2套滾輪裝置，與環形加熱爐主體兩側爐門軌道形成運動副減少摩擦；爐門開關運動由氣缸驅動，氣缸由所述的自動控制系統控制。
[0012]所述的內噴淋系統和外噴淋系統主要包括供水管路、主水管、噴嘴；其中，所述的內噴淋系統和外噴淋系統均分成上端噴淋部、側面噴淋部、下端噴淋部，共計6個部分，分別負責環形件相應側面相應區域的噴淋冷卻；所述的內噴淋系統上端、下端噴淋部分別包括I根內噴淋主水管、若干噴嘴，噴嘴沿內噴淋主水管周向均勻分布，噴嘴向環形件端面傾斜；所述的內噴淋系統的側面噴淋部包括3根內噴淋主水管、沿內噴淋主水管周向均勻布的噴嘴，噴嘴朝向環形件內表面；所述的外噴淋系統上端、下端噴淋部分別包括根第一外噴淋主水管、若干噴嘴，噴嘴沿外噴淋主水管一周向均勻分布，噴嘴向環形件端面傾斜，與其成一定角度；所述外噴淋系統述側面噴淋部包括根第二外噴淋主水管、噴嘴沿第二外噴淋主水管周向均勻布，噴嘴朝向環形件外表面；所述的內噴淋系統連接有擋水裝置，擋水裝置下端部彎曲跨過集水槽邊沿，使冷卻液流入爐門上方的集水槽，保護其他裝置免受淬火介質侵蝕；外噴淋系統連接有環形擋水裝置，使水流入集水槽進水入循環系統，防止水落入設備外側。
[0013]所述的內噴淋系統和外噴淋系統各主水管內徑面積大于安裝其上的所有噴嘴等效面積之和，每個噴淋區主水管數目根據需要進行相應增刪；所述內噴淋系統和外噴淋系統各個部分均為獨立噴淋控制層，實現環形件噴淋冷卻能力的分區、分階段控制。
[0014]所述的支撐系統主要包括上盤、三根支腿、三根連桿、下盤、端面滾子軸承、推盤、中空液壓缸和防偏裝置，所述的支撐系統與所述的旋轉系統連接在一起；其中，所述的上盤中空，中間孔穿過所述的旋轉系統的主軸上端，與所述的旋轉系統連接在一起，所述的上盤外側面有三個耳朵，耳朵上端部有通孔用于通過旋轉軸與所述的支腿鉸接，為所述的支腿提供旋轉支點；所述的支腿用于淬火時為環形件提供支撐，為上大下小的變截面中空結構，支腿未端成“L”形，上半部開有上、下兩個通孔，上部孔用于與所述的上盤鉸接，中間孔用于與所述的連桿相連；所述的下盤用于通過所述的連桿帶動所述的支腿繞所述的上盤耳朵的旋轉運動，置于所述的上盤正下方，套在所述的旋轉系統的主軸上，所述的下盤通過外圍三個耳朵與所述的連桿相連；所述的連桿帶有兩個耳環，分成兩根帶有耳環的獨立桿，再由帶有內螺紋的套筒套在兩根獨立桿上形成一根所述的連桿，通過旋轉套筒調整所述的連桿的長度；所述的推盤用于推動下盤作軸向運動，置于下盤下方，套在旋轉系統主軸上，為環形盤件，所述的推盤通過所述的端面滾子鈾承與所述的下盤接觸；所述的推盤的“7”字環形裝置與所述的下盤上所安裝的三個“L”形裝置使得所述的推盤與下盤相對旋轉，軸向方向相互聯動；所述的中空液壓缸為中空活塞桿式結構，置于所述的推盤下方，包絡所述的旋轉系統的主軸，液壓缸一端連接推盤，另一端與安裝在所述的防偏裝置上，用于帶動所述的推盤上升和下降；所述的中空液壓缸由所述的自動控制系統控制。
[0015]所述的旋轉系統主要包括主軸、支撐架、滾子軸承及軸承座和液壓馬達，其中，所述的主軸通過所述的滾子軸承及軸承座固定在所述的水平安裝面上；所述的液壓馬達置于所述的主軸未端，倒置在所述的水平安裝面上；所述的液壓馬達由所述的自動控制系統控制。
[0016]所述的轉移系統主要包括導向筒、支撐桿、連接架、液壓缸和液壓缸支架，其中，所述的導向筒為所述的支撐桿上下運動提供導向、由一端焊有法蘭且四周焊有加強筋的鋼管構成，鋼管內部安裝有筒套，連接在所述的環形加熱爐底部及所述的水平安裝面上；所述的支撐桿穿過所述的環形加熱爐底部相應的通孔用于轉移構件時推動環形件移動；所述的連接架用于把所述的支撐桿及所述的液壓缸連在一起，置于所述的支撐桿正下方；所述的液壓缸上端連接在液壓缸支架上，下端鉸接在所述的連接架上；液壓缸支架安裝于所述的水平安裝面上，為液壓缸提供安裝面；所述的油壓缸由所述的自動控制系統控制。
[0017]為了解決上述第一個技術問題，本發明提供的鋁合金環形件噴淋淬火設備的方法，包括如下步驟:
[0018]第一步:爐門打開，轉移系統上升至噴淋區承接吊至此處環形件，環形件由移動機構從支撐系統上方吊入噴淋區；隨即，環形件被轉移系統轉移至環形加熱爐底部凸臺上；然后，爐門關閉，開始加熱保溫，支撐系統支腿收攏；
[0019]第二步:鋁合金環形件完成固溶后，爐門打開，轉移系統推動環形件至噴淋區指定位置，支撐系統支腿張開；然后，轉移系統回縮使環形件落在支撐系統支腿上，在轉移系統回撤同時，旋轉系統開始帶動環形件旋轉；待轉移系統將完全進入環形加熱爐，爐門開始關閉，待爐門完全關閉，噴淋系統開始噴射冷卻介質；
[0020]第三步:完成淬火后，用設備把環形件從淬火區吊走。
[0021]采用上述技術方案的鋁合金環形件噴淋淬火設備，其有益之處在于:淬火系統與環形加熱爐成上下布置，相較二者水平并列布置，所占地場地減少近一半，轉移路程短且受環形件徑向尺寸影響小，環形件在加熱區與淬火區的轉移由程序控制的轉移系統實現，使得轉移時間短且可控，工藝重復性高、產品質量穩定；工件水平放置進行加熱固溶，消除了環形件垂直加熱過程中因重力產生的徑向變形；環形加熱爐為環形，與環形件契合較好，減少無用空間，節省了能源，提高了爐內溫度分布均勻性；噴淋系統通過合理布置，達到同步冷卻，消除傳統浸沒淬火冷卻不同步所帶來的淬火問題；噴淋淬火冷卻能力強，強度可控性高，提高了設備、介質對不同幾何形狀及材料特性鋁合金環形件的適用范圍；噴淋系統分成若干獨立控制的噴淋部分，分別負責環形件某一區域冷卻，可實現環形件淬火過程中的分區、分階段控制，適應環形件不同的材料幾何特性，從而在提高環形件綜合性能前提下減少淬火殘余應力生成；淬火時，環形件旋轉與噴淋系統噴嘴相對運動，改善噴淋均勻性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]圖1為本發明環形件噴淋淬火設備主視示意圖。
[0023]圖2為本發明環形件噴淋淬火設備左視示意圖。
[0024]圖3為本發明環形件噴淋淬火設備支撐系統示意圖。
[0025]圖中符號說明如下:
[0026]1、環形加熱爐；2、內噴淋系統；3、外噴淋系統；4、支撐系統；5、旋轉系統；6、轉移系統；7、水平安裝面；1-1、環形加熱爐主體；1-2、第一爐門；1_3、第二爐門；1_4、滾輪裝置；2-1、內噴主水管；3-1、第一外噴淋主水管；3-2、第二外噴淋主水管；4-1、上盤；4-2、支腿；4-3、連桿；4-4、下盤；4-5、端面滾子軸承；4-6、推盤；4_7、中空液壓缸；4_8、防偏裝置；
5-1、主軸；5-2、支撐架；5-3、滾子軸承及軸承座；5-4、液壓馬達；6_1、導向筒；6_2、支撐桿；
6-3、連接架；6-4、液壓缸。
【具體實施方式】
[0027]下面結合附圖及一種具體實例描述本發明的結構原理及工作原理。
[0028]圖1和圖2所示為本發明的一種【具體實施方式】，一種鋁合金環形件噴淋淬火設備，主要包括環形加熱爐1、內噴淋系統2、外噴淋系統3、支撐系統4、旋轉系統5、轉移系統6、自動控制系統(未在圖中體現)；其中，所述環形加熱爐I用于加熱環形件，平放在爐體底部水平安裝面7上，為環形結構，無效空間小，節約了能源，提高了加熱爐內溫度分布均勻性，爐口朝上，便于環形件在環形加熱爐與淬火區之間轉移；內噴淋系統2和外噴淋系統3用于分區同步冷卻環形件，置于環形加熱爐I正上方，安裝于環形加熱爐內側及外側的安裝架上(安裝架未在圖中體現)，內、外噴淋系統圍成一個開放的環形空間，為環形件放置、移入及移出提供空間，內噴淋系統2和外噴淋系統3連接有擋水裝置(未在圖中體現)以保護其他裝置；所述支撐系統4用于淬火時支撐環形件，置于噴淋系統正上方，與旋轉系統5連接在一起，支撐系統支腿4-2從噴淋系統上方伸入內噴淋系統2和外噴淋系統3所圍成的環形空間中，支腿4-2可沿環形件徑向撐開、收縮，撐開時為環形件提供支撐，收縮時為環形件移入環形加熱爐讓出通道；所述旋轉系統5用于帶動與其相連的支撐系統做旋轉運動，從而使得鋁合金環形件運動，提高環形件冷卻均勻性，降低對噴淋系統制造要求，其置于支撐系統4正下方，環形加熱爐I內側；所述轉移系統6用于在淬火區與加熱區轉移鋁合金環形件，置于環形加熱爐I正下方，安裝在環形加熱爐I底部的水平安裝面7上；所述鋁合金環形件噴淋淬火設備各部件動作均由自動控制系統控制，減少人為干擾，提高工藝穩定性。
[0029]進一步地揭示本發明的具體實例。
[0030]環形加熱爐I主要包括環形加熱爐主體1-1、兩扇半圓式爐門即第一爐門1-2、第二爐門1-3、爐門軌道(未在圖中體現)、兩個汽缸(未在圖中體現)；所述環形加熱爐主體1-1為環形，爐口朝上在環形加熱爐主體1-1上部；所述環形加熱爐主體1-1內腔底部周向均布三個支撐塊，為環形件提供支撐，內腔底部均布三個通孔為轉移系統支撐桿提供運動通道；第一爐門1-2和第二爐門1-3上表面成中間高四周低的傾斜狀，四周焊有一定高度的鋼板與爐門上表面構成集水槽，收集噴淋冷卻液，兩門接合處，第一爐門1-2集水槽壁鋼板成“7”字形類似屋檐跨過第二爐門集水槽壁邊沿，防止水從兩爐門接合處流入環形加熱爐I內腔；第一爐門1-2、第二爐門1-3兩側分別裝有2套滾輪裝置1-4，與環形加熱爐主體兩側爐門軌道形成運動副減少摩擦；爐門開關運動由氣缸驅動，氣缸由自動控制系統控制。
[0031]內噴淋系統2和外噴淋系統3主要包括供水管路、主水管和噴嘴；其中，內噴淋系統2和外噴淋系統3均分成上端噴淋部、側面噴淋部和下端噴淋部，共計6個部分，分別負責環形件相應側面某一區域的冷卻；內噴淋系統2上端、下端噴淋部分別包括I根內噴淋主水管2-1和若干噴嘴，噴嘴沿內噴淋主水管2-1周向均勻分布，噴嘴向環形件端面傾斜，與其成一定角度；內噴淋系統2的側面噴淋部包括3根內噴淋主水管2-1和沿內噴淋主水管2-1周向均勻布的噴嘴，噴嘴朝向環形件內表面；外噴淋系統3上端、下端噴淋部分別包括I根第一外噴淋主水管3-1和若干噴嘴，噴嘴沿第一外噴淋主水管周向均勻分布，噴嘴向環形件端面傾斜，與其成一定角度；外噴淋系統3的側面噴淋部包括3根第二外噴淋主水管3-2和若干噴嘴，噴嘴沿第二外噴淋主水管3-2周向均勻布，噴嘴朝向環形件外表面；內噴淋系統2和外噴淋系統3的各主水管內徑面積大于安裝其上的所有噴嘴等效面積之和，每個噴淋區主水管數目可根據需要進行相應增刪；內噴淋系統2和外噴淋系統3各個部分均為獨立噴淋控制層，可實現環形件噴淋冷卻能力的分區、分階段控制；內噴淋系統2連接有擋水裝置(未在圖中體現)，擋水裝置下端部彎曲跨過集水槽邊沿，使冷卻液流入爐門上方的集水槽，保護其他裝置免受淬火介質侵蝕；外噴淋系統3連接有環形擋水裝置(未在圖中體現)，使水流入集水槽進水入循環系統，防止水落入設備外側；所述噴淋系統每個噴淋部由可編程控制的自動控制系統控制。
[0032]如圖3所示為支撐系統4示意圖，支撐系統4主要包括上盤4-1、三根支腿4_2、三根連桿4-3、下盤4-4、端面滾子軸承4-5、推盤4-6、中空液壓缸4_7、防偏裝置4_8、若干旋轉軸及緊固件，支撐系統4與旋轉系統5連接在一起；其中，上盤4-1中空，中間孔用于穿過旋轉系統5的主軸，與旋轉系統5連接在一起，上盤4-1外側面有三個耳朵，耳朵上端部有通孔用于通過旋轉軸與支腿4-2鉸接，為支腿4-2提供旋轉支點，每個耳朵由內側面安裝有自潤滑銅板的兩塊弧形鋼板構成，銅板與支腿4-2側面貼合減少摩擦；支腿4-2用于淬火時為環形件提供支撐，為上大下小的變截面中空結構，支腿4-2未端成“L”形，上半部開有上、下兩個通孔，上部孔用于與上盤4-1鉸接，中間孔用于與連桿4-3相連；下盤4-4用于通過連桿4-3帶動支腿4-2繞上盤4-1耳朵的旋轉運動，置于上盤4-1正下方，套在旋轉系統5主軸5-1上，下盤4-4中間通孔兩端裝有銅套，減少滑動摩擦，通過外圍三個耳朵與連桿4-3相連；連桿4-3帶有兩個耳環，分成兩根帶有耳環的獨立桿，再由帶有內螺紋的套筒套在兩根獨立桿上形成一根連桿4-3，可通過旋轉套筒調整連桿4-3的長度；推盤4-6用于推動下盤4-3作軸向運動，置于下盤4-4下方，套在旋轉系統5的主軸5-1上，為環形盤件，推盤4-6中間通孔裝有銅套，減少其與旋轉系統5之間的摩擦，推盤4-6通過端面滾子鈾承4-5與下盤4-4接觸，減少兩者間摩擦；推盤4-6的“7”字環形裝置與下盤4-5上所安裝的三個“L”形裝置使得推盤4-6與下盤4-4可以相對旋轉，軸向方向相互聯動；中空液壓缸4-7為中空活塞桿式結構，置于推盤4-6下方,包絡旋轉系統5主軸5-1,液壓缸一端連接推盤4-6,另一端安裝在防偏裝置4-8上，用于帶動推盤4-6上升、下降；中空液壓缸4-7由自動控制系統控制。
[0033]旋轉系統5主要包括主軸5-1、支撐架5-2、滾子軸承及軸承座5_3和液壓馬達5-4，用于帶動支撐系統4旋轉。其中，主軸5-1通過滾子軸承及軸承座5-3固定在水平安裝面7上；液壓馬達5-4置于主軸5-1未端，安裝在水平安裝面7上；支撐架5-2由型鋼及鋼板焊接而成；液壓馬達5-4由自動控制系統控制。
[0034]轉移系統6主要包括導向筒6-1、支撐桿6-2、連接架6_3、液壓缸6_4和液壓缸支架(圖中未體現)。其中，導向筒6-1為支撐桿6-2上下運動提供導向、由一端焊有法蘭且四周焊有加強筋的鋼管構成，鋼管內部安裝有筒套，連接在環形加熱爐I底部及水平安裝面7上；支撐桿6-2用于轉移構件時推動環形件移動，穿過環形加熱爐I底部相應的通孔；連接架置6-3用于把支撐桿6-2及液壓缸6-4連在一起，置于支撐桿6-2正下方；液壓缸6_4上端連接在液壓缸支架上，下端鉸接在連接架6-3上，為雙作用3級液壓缸；液壓缸支架安裝于水平安裝面7上，為液壓缸6-4提供安裝面；油壓缸6-4由自動控制系統控制。
[0035]本發明還提供了上述設備的使用方法，包括如下關鍵步驟:
[0036]第一步:爐門打開，轉移系統6支撐桿6-2上升到噴淋區承接吊至此處環形件，環形件由行車從支撐系統4上方吊入噴淋區；隨即，環形件被其轉移系統6轉移至環形加熱爐底部凸臺上；然后，爐門關閉，開始加熱保溫，支撐系統4支腿4-2收攏。
[0037]第二步:鋁合金環形件完成加熱固溶后，爐門打開，轉移系統推動環形件至噴淋區指定位置，支撐系統4支腿4-2張開；然后，轉移系統6回縮使環形件落在支撐系統4支腿上，轉移系統6回撤同時，旋轉系統5開始帶動環形件旋轉；待轉移系統6將完全進入環形加熱爐1，爐門開始關閉，待爐門完全關閉，噴淋系統開始噴射冷卻介質。
[0038]第三步，完成淬火后，用設備把環形件從淬火區移走。
【權利要求】
1.一種鋁合金環形件噴淋淬火設備，主要包括環形加熱爐(I)、噴淋系統、支撐系統(4)、旋轉系統(5)、轉移系統(6)和自動控制系統；其特征在于:所述的環形加熱爐(I)用于加熱環形件，平放在爐體底部的水平安裝面(7)上，所述的環形加熱爐(I)的爐口朝上，且設有爐門；所述的噴淋系統分為內噴淋系統(2)和外噴淋系統(3)，置于所述的環形加熱爐(I)正上方，安裝于所述的環形加熱爐(I)內側及外側的安裝架上，所述的內噴淋系統(2)和外噴淋系統(3)圍成一個開放的環形空間，為環形件放置、移入及移出提供空間，所述的內噴淋系統(2)和外噴淋系統(3)連接有擋水裝置以保護其他裝置；所述的支撐系統(4)置于所述的內噴淋系統(2)和外噴淋系統(3)的正上方用于淬火時支撐環形件，與所述的旋轉系統(5)連接在一起，所述的支撐系統(4)的支腿(4-2)從所述的內噴淋系統(2)和外噴淋系統(3)上方伸入所述的內噴淋系統(2)和外噴淋系統(3)所圍成的環形空間中，所述的支腿(4-2)能沿環形件徑向撐開和收縮；所述的旋轉系統(5)置于所述的支撐系統(4)正下方、所述的環形加熱爐(I)內側；所述的轉移系統(6)置于所述的環形加熱爐(I)正下方，安裝在所述的環形加熱爐(I)底部的所述的水平安裝面(7)上。
2.根據權利要求1所述的鋁合金環形件噴淋淬火設備，其特征在于:所述的環形加熱爐(I)主要包括環形加熱爐主體(1-1)、兩扇半圓式爐門即第一爐門(1-2)、第二爐門(1-3)、爐門軌道和兩個汽缸；所述的環形加熱爐主體(1-1)為環形，爐口朝上設在所述的環形加熱爐主體(1-1)上部；所述的環形加熱爐主體(1-1)內腔底部周向均布至少三個支撐塊，為環形件提供支撐，內腔底部均布有通孔為轉移系統支撐桿提供運動通道；所述的第一爐門(1-2)和第二爐門(1-3)上表面成中間高四周低的傾斜狀，四周焊有鋼板與爐門上表面構成集水槽，收集噴淋冷卻液，兩門接合處，所述的第一爐門(1-2)集水槽壁鋼板成“7”字形類似屋檐跨過所述的第二爐門(1-3)集水槽壁邊沿，防止水從兩爐門接合處流入環形加熱爐(I)內腔；所述的第一爐門(1-2)和所述的第二爐門(1-3)兩側分別裝有2套滾輪裝置(1-4)，與所述的環形加熱爐主體(1-1)兩側爐門軌道形成運動副減少摩擦；爐門開關運動氣缸驅動，氣缸由所述的自動控制系統控制。
3.根據權利要求1或2所述的鋁合金環形件噴淋淬火設備，其特征在于:所述的內噴淋系統(2)和外噴淋系統(3)主要包括供水管路、主水管、噴嘴；所述的內噴淋系統(2)和外噴淋系統(3)均分成上端噴淋部、側面噴淋部和下端噴淋部，共計6個部分，分別負責環形件相應區域的噴淋冷卻；所述的內噴淋系統(2)上端、下端噴淋部分別包括I根內噴淋主水管(2-1)和若干噴嘴，所述的噴嘴沿所述的內噴淋主水管(2-1)周向均勻分布，所述的噴嘴向環形件端面傾斜；所述的內噴淋系統(2)的側面噴淋部包括3根內噴淋主水管(2-1)、沿內噴淋主水管(2-1)周向均勻布的噴嘴，噴嘴朝向環形件內表面；所述的外噴淋系統(3)上端、下端噴淋部分別包括I根第一外噴淋主水管(3-1)和若干噴嘴，噴嘴沿所述的第一外噴淋主水管周向均勻分布，噴嘴向環形件端面傾斜，與其成一定角度；所述的外噴淋系統(3)的側面噴淋部包括3根第二外噴淋主水管(3-2)和若干噴嘴，所述的噴嘴沿所述的第二外噴淋主水管(3-2)周向均勻布，所述的噴嘴朝向環形件外表面；所述的內噴淋系統(2)連接有擋水裝置，擋水裝置下端部彎曲跨過集水槽邊沿，使冷卻液流入爐門上方的集水槽，保護其他裝置免受淬火介質侵蝕；所述的外噴淋系統(3)連接有環形擋水裝置，使水流入集水槽進水入循環系統，防止水落入設備外側。
4.根據權利要求3所述的鋁合金環形件噴淋淬火設備，其特征在于:所述的內噴淋系統(2)和外噴淋系統(3)各主水管內徑面積大于安裝其上的所有噴嘴等效面積之和，每個噴淋區主水管數目根據需要進行相應增刪；所述內噴淋系統(2)和外噴淋系統(3)各個部分均為獨立噴淋控制層，實現環形件噴淋冷卻能力的分區、分階段控制。
5.根據權利要求1或2所述的鋁合金環形件噴淋淬火設備，其特征在于:所述的支撐系統(4)主要包括上盤(4-1)、三根支腿(4-2)、三根連桿(4-3)、下盤(4-4)、端面滾子軸承(4-5)、推盤(4-6)、中空液壓缸(4-7)和防偏裝置(4-8)，所述的支撐系統(4)與所述的旋轉系統(5)連接在一起；其中，所述的上盤(4-1)中空，中間孔用于穿過所述的旋轉系統(5)的主軸(5-1)，與所述的旋轉系統(5)連接在一起，所述的上盤(4-1)外側面有三個耳朵，耳朵上端部有通孔用于通過旋轉軸與所述的支腿(4-2)鉸接，為所述的支腿(4-2)提供旋轉支點；所述的支腿(4-2)用于淬火時為環形件提供支撐，為上大下小的變截面中空結構，支腿未端成“L”形，上半部開有上、下兩個通孔，上部孔用于與所述的上盤(4-1)鉸接，中間孔用于與所述的連桿(4-3)相連；所述的下盤(4-4)用于通過所述的連桿(4-3)帶動所述的支腿(4-2)繞所述的上盤(4-1)耳朵的旋轉運動，置于所述的上盤(4-1)正下方，套在所述的旋轉系統(5)的主軸(5-1)上，所述的下盤(4-4)通過外圍三個耳朵與所述的連桿(4-3)相連；所述的連桿(4-3)帶有兩個耳環，分成兩根帶有耳環的獨立桿，再由帶有內螺紋的套筒套在兩根獨立桿上形成一根所述的連桿(4-3)，通過旋轉套筒調整所述的連桿(4-3)的長度；所述的推盤(4-6)用于推動下盤(4-3)作軸向運動，置于所述的下盤(4-4)下方，套在所述的旋轉系統(5)的主軸(5-1)上，為環形盤件，所述的推盤(4-6)通過所述的端面滾子鈾承(4-5)與所述的下盤(4-4)接觸；所述的推盤(4-6)的“7”字環形裝置與所述的下盤(4-5)上所安裝的三個“L”形裝置使得所述的推盤(4-6)與所述的下盤(4-4)可相對旋轉，軸向方向相互連動；所述的中空液壓缸(4-7)為中空活塞桿式結構，置于所述的推盤(4-6)下方，包絡所述的旋轉系統(5)的主軸(5-1)，液壓缸一端連接所述的推盤(4-6)，另一端安裝在所述的防偏裝置(4-8)上，用于帶動所述的推盤(4-6)上升和下降；所述的中空液壓缸(4-7)由所述的自動控制系統控制。
6.根據權利要求1或2所述的鋁合金環形件噴淋淬火設備，其特征在于:所述的旋轉系統(5)主要包括主軸(5-1)、支撐架(5-2)、滾子軸承及軸承座(5-3)和液壓馬達(5-4)，其中，所述的主軸(5-1)通過所述的滾子軸承及軸承座(5-3)固定在所述的水平安裝面(7)上；所述的液壓馬達(5-4)置于所述的主軸(5-1)未端，安裝在所述的水面安裝面(7)上；所述的液壓馬達(5-4)由所述的自動控制系統控制。
7.根據權利要求1或2所述的鋁合金環形件噴淋淬火設備，其特征在于:所述的轉移系統(6)主要包括導向筒(6-1)、支撐桿(6-2)、連接架(6-3)、液壓缸(6-4)和液壓缸支架，其中，所述的導向筒(6-1)為所述的支撐桿(6-2)上下運動提供導向，由一端焊有法蘭且四周焊有加強筋的鋼管構成，鋼管內部安裝有筒套，連接在所述的環形加熱爐(I)底部及所述的水平安裝面(7)上；所述的支撐桿(6-2)穿過所述的環形加熱爐⑴底部相應的通孔用于轉移構件時推動環形件移動；所述的連接架置(6-3)用于把所述的支撐桿(6-2)及所述的液壓缸(6-4)連在一起，置于所述的支撐桿(6-2)正下方；所述的液壓缸(6-4)上端連接在液壓缸支架上，下端鉸接在所述的連接架(6-3)上；液壓缸支架安裝于所述的水平安裝面(7)上，為所述的液壓缸(6-4)提供安裝面；所述的油壓缸(6-4)由所述的自動控制系統控制。
8.使用權利要求1所述的鋁合金環形件噴淋淬火設備的方法，其特征在于:包括如下步驟: 第一步:爐門打開，轉移系統上升至噴淋區承接吊至此處環形件，環形件由移動機構從支撐系統上方吊入噴淋區；隨即，環形件被轉移系統轉移至環形加熱爐底部凸臺上；然后，爐門關閉，開始加熱保溫，支撐系統支腿收攏； 第二步:鋁合金環形件完成固溶后，爐門打開，轉移系統推動環形件至噴淋區指定位置，支撐系統支腿張開；然后，轉移系統回縮使環形件落在支撐系統支腿上，在轉移系統回撤同時，旋轉系統開始帶動環形件旋轉；待轉移系統將完全進入環形加熱爐，爐門開始關閉，待爐門完全關閉，噴淋系統開始噴射冷卻介質； 第三步:完成淬火后，用設備把環形件從淬火區吊走。
【文檔編號】C21D1/667GK104313274SQ201410637230
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年11月12日 優先權日:2014年11月12日
【發明者】易幼平, 張玉勛, 崔金棟, 譚波, 黃始全 申請人:中南大學