本發(fā)明涉及金屬加工技術(shù)，具體說是一種真空水淬系統(tǒng)及軸承的真空水淬方法。

背景技術(shù)：

長期以來軸承產(chǎn)品有油淬不硬、水淬易裂、有機PAG長期性能不穩(wěn)定問題，無機水基淬火介質(zhì)及有機無機復(fù)合水基淬火介質(zhì)可解決上述問題；但軸承滾動體、套圈淬火過程還存在氧化脫碳問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種真空水淬系統(tǒng)軸承的真空水淬方法，提出基于水基介質(zhì)的軸承真空淬火方法，綜合提高軸承產(chǎn)品質(zhì)量，減小變形量，減少后續(xù)加工預(yù)留量，節(jié)省鋼材資源，降低生產(chǎn)成本。

所述真空水淬系統(tǒng)，其特征在于：設(shè)有以冷卻室隔熱密封門密封間隔的加熱室和冷卻室、可在冷卻室和加熱室往返的內(nèi)部轉(zhuǎn)移料車和用于在外部和冷卻室之間往返運送料筐的外部轉(zhuǎn)移料車，冷卻室對外設(shè)有冷卻室密封門，加熱室和冷卻室分別設(shè)有抽真空管路和充氣管路，所述抽真空管路和充氣管路分別與真空泵組和無氧充氣系統(tǒng)連通，無氧充氣系統(tǒng)用于向室內(nèi)吹入氮氣或惰性氣體；冷卻室使用的真空泵組為水環(huán)真空泵組，在冷卻室內(nèi)設(shè)有淬火水槽，所述加熱室設(shè)有加熱器。

設(shè)有控制系統(tǒng)，在加熱室和冷卻室內(nèi)分別設(shè)有與控制系統(tǒng)連接的溫度傳感器和真空計，加熱室對外界設(shè)有加熱室檢修門，加熱室和冷卻室內(nèi)的抽真空管路和充氣管路各設(shè)有通過控制系統(tǒng)電控的抽氣閥門和充氣閥門，所述加熱器和冷卻室隔熱密封門均通過導(dǎo)線與控制系統(tǒng)連接并受到控制系統(tǒng)的控制。

所述淬火水槽設(shè)有給排水裝置，在淬火水槽的上方設(shè)有拎水裝置，所述拎水裝置設(shè)于橫向設(shè)置的軌道上，用于將裝有加工產(chǎn)品的所述料筐從內(nèi)部轉(zhuǎn)移料車中、或者將裝有料筐的內(nèi)部轉(zhuǎn)移料車放入淬火水槽中，以及將料筐或內(nèi)部轉(zhuǎn)移料車從淬火水槽中提出瀝水。

一種利用上述系統(tǒng)進行的軸承真空水淬方法，其特征在于，對軸承的處理按照下述步驟順序進行：

第一步、進料：打開冷卻室密封門，將待處理的軸承半成品通過外部轉(zhuǎn)移裝料車送入冷卻室。

第二步、抽真空：關(guān)閉冷卻室密封門和冷卻室隔熱密封門，密封冷卻室和加熱室，啟動真空泵組，對冷卻室和加熱室抽真空。

第三步、真空環(huán)境熱處理：當(dāng)冷卻室和加熱室壓力平衡后，打開隔熱密封門，將裝有待熱處理軸承的料筐的內(nèi)部轉(zhuǎn)移料車移到加熱室，將內(nèi)部轉(zhuǎn)移料車移回冷卻室，關(guān)閉隔熱密封門；加熱室抽真空至設(shè)定壓力后，啟動加熱器，按熱處理工藝設(shè)定的加熱和保溫過程先后進行加熱和保溫過程。

第四步、排除冷卻室內(nèi)的含氧氣氛；

在加熱過程結(jié)束前，反復(fù)多次對冷卻室進行抽充惰性氣體循環(huán)操作，每次抽充操作先對冷卻室抽真空到1000Pa，之后充入氮氣或惰性氣體到1.0E+4Pa～1.0E+5Pa；1.0E+4Pa即1.0×10^4Pa，1.0E+5Pa即1.0×10^5Pa；

在加熱過程結(jié)束后、保溫過程結(jié)束前：對冷卻室和加熱室充入氮氣或惰性氣體到1.0E+4Pa～1.0E+5Pa。

第五步、真空水淬：打開隔熱密封門，通過內(nèi)部轉(zhuǎn)移料車將熱處理后的軸承送入冷卻室，將軸承沒入淬火水槽進行無氧環(huán)境下的水淬，淬火水槽溫度設(shè)置為對應(yīng)水基介質(zhì)的匹配溫度：如果介質(zhì)溫度高性能好，可設(shè)置水槽設(shè)置加熱器，如果介質(zhì)溫度低性能好，可設(shè)置蒸發(fā)器，給介質(zhì)制冷。

第六步、拎水：

淬火結(jié)束后，將料筐或?qū)⒀b著料筐的內(nèi)部轉(zhuǎn)移料車提升到水面以上瀝水。

第七步、打開冷卻室密封門，用外部轉(zhuǎn)移裝料車取料。

具體地，其中，第七步中取料過程為，打開冷卻室的充氣閥門，排除冷卻室的氣氛后，打開冷卻室爐門，通過外部轉(zhuǎn)移裝料車取料。

第二步中啟動真空環(huán)境的方法為，啟動對應(yīng)加熱室的加熱室真空泵組和對應(yīng)冷卻室的水環(huán)真空泵組，開啟加熱室和冷卻室對應(yīng)抽真空管路的抽氣閥門，對加熱室和冷卻室抽真空，并根據(jù)真空計返回值穩(wěn)定真空度到熱處理真空度。

在加熱室設(shè)置料臺，料臺的四周設(shè)置加熱器，料臺平面與冷卻室運輸面平齊，在第三步中，料框被送到加熱室的料臺上進行加熱；在第五步中將熱處理后的軸承送入冷卻室進行真空水淬的方法為：

平衡冷卻室和加熱室的壓力，打開冷卻室隔熱密封門，內(nèi)部轉(zhuǎn)移料車進入加熱室，從料臺上裝載料筐，內(nèi)部轉(zhuǎn)移料車退回冷卻室后，關(guān)閉冷卻室隔熱密封門；將料筐或?qū)⒀b著料筐的內(nèi)部轉(zhuǎn)移料車浸入已存水的淬火水槽進行淬火，。

在第四步對冷卻室內(nèi)去除氧分過程中，每一個抽充氣循環(huán)過程為，保持水環(huán)真空泵組的運行狀態(tài)，開啟對應(yīng)室內(nèi)抽真空管路的抽氣閥門，抽真空到室內(nèi)壓力為1000pa，之后關(guān)閉抽氣閥門，開啟無氧充氣系統(tǒng)和對應(yīng)室內(nèi)充氣管路的充氣閥門，吹入氮氣或惰性氣體，到室內(nèi)壓力為0.9～1.0bar后，關(guān)閉充氣閥門。

在第三步中，對軸承進行熱處理過程中的加熱室氣壓不高于133Pa。

在第六步拎水過程中，使用拎水裝置抓取料筐或內(nèi)部轉(zhuǎn)移料車并提升到水面上方，瀝水后，拎水裝置橫移并放下料筐到內(nèi)部轉(zhuǎn)移料車內(nèi)，或放下內(nèi)部轉(zhuǎn)移料車到平臺上。

本發(fā)明為基于水基淬火介質(zhì)的真空熱處理新裝備，實施水代油綠色制造，解決了高端軸承油淬不硬、水淬易裂及氧化脫碳等長期影響產(chǎn)品性能的瓶頸難題，大幅了提高中國軸承產(chǎn)品質(zhì)量，性能穩(wěn)定可靠，同時制備過程節(jié)能環(huán)保。本發(fā)明方法生產(chǎn)的軸承可達到滾子套圈硬度HRC62-64，零脫碳零氧化，可綜合提高軸承產(chǎn)品質(zhì)量。

現(xiàn)有技術(shù)的氣氛保護狀態(tài)下需要預(yù)留脫碳層0.1mm左右，在真空狀態(tài)下，由于零脫碳，預(yù)留量大幅減小，僅需預(yù)留0～0.02mm，預(yù)留量大幅減少，節(jié)省鋼材資源，降低生產(chǎn)成本。且整個工藝過程更加環(huán)保，加工工藝更加安全。

因為加熱室始終在高真空狀態(tài)下加熱，所以軸承零件在加熱過程中不會發(fā)生氧化脫碳。從熱處理到淬火過程很短，且冷卻室一直保持極高的真空度，所以采用這種工藝可以最大程度保證軸承零件在淬火過程中，不接觸到氧，從而做到無氧化脫碳。

水中含有大量水分子，在冷卻室含水的情況下，是無法像干燥的加熱室那樣，抽到很高的真空的，因為冷卻室含水，所以針對冷卻室使用了水環(huán)真空泵來抽冷卻室的真空。采用本發(fā)明的工藝方法可以保證高真空度的熱處理和水淬過程。因而產(chǎn)品質(zhì)量得到了突破性的提高。

附圖說明

圖1是本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1—抽真空管路，2—抽氣閥門，3—充氣閥門，4—充氣管路，5—真空計，6—加熱室真空泵組，7—無氧充氣系統(tǒng)，8—控制系統(tǒng)，9—加熱室，10—外部轉(zhuǎn)移裝料車，11—加熱器，12—冷卻室隔熱密封門，13—冷卻室，14—料筐，15—內(nèi)部轉(zhuǎn)移料車，16—淬火水槽，17—加熱室檢修門，18—拎水裝置，19—軌道，20—水環(huán)真空泵組，21—冷卻室密封門。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明：如下實施例為實現(xiàn)本發(fā)明的較佳方式，下述的多種實施方案可相互交叉使用或部分使用。

如圖1所示真空水淬系統(tǒng)，設(shè)有加熱室9和冷卻室13，加熱室9和冷卻室13以冷卻室隔熱密封門12密封間隔或連通；冷卻室13與外界通過冷卻室密封門21連通，進行物料的送入和取出；加熱室13與外界以加熱室檢修門17密閉或連通，加熱室檢修門17用于檢修維護。

加熱室9和冷卻室13分別設(shè)有抽真空管路1和充氣管路4，加熱室的抽真空管路1與加熱室真空泵組6連接；冷卻室的真空管路1與水環(huán)真空泵20連接，加熱室和冷卻室的真空管路均設(shè)有抽氣閥門2和真空計5。

加熱室9和冷卻室13分別設(shè)有充氣管路4，充氣管路4通過充氣閥門3與無氧充氣系統(tǒng)7連通，無氧充氣系統(tǒng)7用于向室內(nèi)吹入氮氣或惰性氣體。

設(shè)有內(nèi)部轉(zhuǎn)移料車15，用于在冷卻室和加熱室內(nèi)部往返；還設(shè)有外部轉(zhuǎn)移料車10，用于從外部運送料筐14通過冷卻室密封門21到冷卻室13，或者從冷卻室取出淬火加工后的軸承。

在冷卻室13內(nèi)設(shè)有淬火水槽17，所述加熱室9設(shè)有料臺，料臺四周設(shè)有加熱器11。

設(shè)有控制系統(tǒng)8，在加熱室9和冷卻室13內(nèi)分別設(shè)有與控制系統(tǒng)連接的溫度傳感器和真空計5，加熱室9和冷卻室13內(nèi)的抽真空管路1和充氣管路4各設(shè)有通過控制系統(tǒng)電控的抽氣閥門2和充氣閥門3，所述加熱器11、加熱室檢修門17和冷卻室隔熱密封門12均通過導(dǎo)線與控制系統(tǒng)連接并受到控制系統(tǒng)的控制。

所述淬火水槽16設(shè)有給排水裝置，在淬火水槽16的上方設(shè)有拎水裝置18，所述拎水裝置18用于水淬后的瀝水，設(shè)于橫向設(shè)置的軌道19上，拎水裝置18可將裝有加工產(chǎn)品的所述料筐14從內(nèi)部轉(zhuǎn)移料車15中、或者將裝有料筐14的內(nèi)部轉(zhuǎn)移料車15放入淬火水槽16中。

一種利用上述系統(tǒng)進行的軸承真空水淬方法，在控制系統(tǒng)8的控制下，對軸承的處理按照下述步驟順序進行：

一、將待處理的軸承半成品送入冷卻室13：

打開冷卻室密封門21和冷卻室隔熱密封門12，將外部的料筐14內(nèi)的待熱處理的軸承半成品通過外部轉(zhuǎn)移裝料車10運送到冷卻室13。運送完畢將外部轉(zhuǎn)移裝料車10移出冷卻室。

二、加熱室9和冷卻室13啟動真空環(huán)境：

關(guān)閉冷卻室密封門21和冷卻室隔熱密封門12，密封冷卻室13和加熱室9，啟動加熱室真空泵組6和冷卻室的水環(huán)真空泵組20，開啟加熱室9和冷卻室13對應(yīng)抽真空管路1的抽氣閥門2，對加熱室9和冷卻室13抽真空，并根據(jù)真空計5返回值穩(wěn)定真空度到熱處理所設(shè)定的真空度。

三、將軸承半成品送入加熱室9后進行真空熱處理：

通過加熱室9和冷卻室13的抽氣閥門2調(diào)節(jié)加熱室9和冷卻室13的真空度一致，開啟冷卻室隔熱密封門12，將裝有待熱處理軸承的料框14的內(nèi)部轉(zhuǎn)移料車15移到加熱室9，在加熱室9內(nèi)按要求擺放裝有待熱處理軸承的料框14于料臺上，將內(nèi)部轉(zhuǎn)移料車15移回冷卻室，關(guān)閉冷卻室隔熱密封門12；加熱室9抽真空至設(shè)定壓力后，啟動加熱器11，按熱處理工藝設(shè)定的加熱和保溫過程先后進行加熱和保溫過程。

其中，對軸承進行熱處理過程中的加熱室氣壓不高于133pa。

四、在加熱和保溫過程中，對冷卻室13和加熱室9去除含氧氣氛：

在加熱過程結(jié)束前：反復(fù)多次對冷卻室13進行抽充氣循環(huán)操作，對冷卻室抽真空去除氧分，去除氧分過程中，每一個抽充氣循環(huán)過程為，保持水環(huán)真空泵組20的啟動運行狀態(tài)，開啟對應(yīng)室內(nèi)抽真空管路1的抽氣閥門2，抽真空到1000pa，之后關(guān)閉抽氣閥門2，開啟無氧充氣系統(tǒng)7和對應(yīng)室內(nèi)充氣管路4的充氣閥門3，吹入氮氣或惰性氣體，到室內(nèi)壓力為0.9～1.0bar時，關(guān)閉充氣閥門3。

在加熱過程結(jié)束后、保溫過程結(jié)束前：對冷卻室13和加熱室9充入氮氣或惰性氣體到室內(nèi)壓力為1bar。

五、將熱處理后的軸承送入冷卻室13進行真空水淬：

通過加熱室9和冷卻室13的抽氣閥門2平衡冷卻室13和加熱室9的壓力，打開冷卻室隔熱密封門12，內(nèi)部轉(zhuǎn)移料車15進入加熱室裝載料筐14，內(nèi)部轉(zhuǎn)移料車15退回冷卻室13后，關(guān)閉冷卻室隔熱密封門12；將料筐14或?qū)⒀b著料筐14的內(nèi)部轉(zhuǎn)移料車15浸入已存水的淬火水槽16，進行無氧環(huán)境下的水淬，淬火水槽溫度設(shè)置為對應(yīng)水基介質(zhì)的匹配溫度，如果介質(zhì)溫度高性能好，可設(shè)置水槽設(shè)置加熱器，如果介質(zhì)溫度低性能好，可設(shè)置蒸發(fā)器，給介質(zhì)制冷。

六、淬火后的軸承拎水：

淬火結(jié)束后，將料筐14或?qū)⒀b著料筐14的內(nèi)部轉(zhuǎn)移料車15提升到水面以上瀝水。使用拎水裝置18抓取料筐14或內(nèi)部轉(zhuǎn)移料車15并提升到水面上方，瀝水后，拎水裝置18橫移并放下料筐14到內(nèi)部轉(zhuǎn)移料車15內(nèi)，或放下內(nèi)部轉(zhuǎn)移料車15到地面平臺上。

七、取料：

打開冷卻室的充氣閥門3，排除冷卻室的氣氛后，打開冷卻室爐門，通過外部轉(zhuǎn)移裝料車取料，將裝著淬火后軸承的內(nèi)部轉(zhuǎn)移料車15移出冷卻室13。

因為加熱室始終在高真空狀態(tài)下加熱，所以軸承零件在加熱過程中不會發(fā)生氧化脫碳。為了避免高真空狀態(tài)下Cr元素的揮發(fā)，在850℃以上可開分壓系統(tǒng)進行分壓保護。水中含有大量水分子，在冷卻室含水的情況下，是無法像干燥的加熱室那樣，抽到很高的真空，因為冷卻室含水，所以針對冷卻室使用了水環(huán)真空泵來抽冷卻室的真空。采用本發(fā)明的工藝方法可以保證高真空度的熱處理和水淬過程。因而產(chǎn)品質(zhì)量得到了突破性的提高。

本發(fā)明為基于水基淬火介質(zhì)的真空熱處理新裝備，實施水代油綠色制造，解決了高端軸承油淬不硬、水淬易裂及氧化脫碳等長期影響產(chǎn)品性能的瓶頸難題，大幅了提高軸承產(chǎn)品質(zhì)量，性能穩(wěn)定可靠，同時制備過程節(jié)能環(huán)保。

本發(fā)明方法生產(chǎn)的軸承可達到滾子套圈硬度HRC62-64，零脫碳零氧化，可綜合提高軸承產(chǎn)品質(zhì)量?，F(xiàn)有技術(shù)的氣氛保護狀態(tài)下需要預(yù)留脫碳層0.1mm左右，在真空狀態(tài)下，由于零脫碳，預(yù)留量大幅減小，僅需預(yù)留0～0.02mm，預(yù)留量大幅減少，節(jié)省鋼材資源，降低生產(chǎn)成本。且整個工藝過程更加環(huán)保，加工工藝更加安全。