本發(fā)明涉及真空熱處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種高壓液態(tài)或超臨界態(tài)淬火的裝置。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有的真空設(shè)備完成淬火只有2種方法，一種是：加熱后高壓氣淬；另外一種是：加熱后轉(zhuǎn)移到淬火室在常壓或低壓下油淬。

高壓氣淬的優(yōu)點(diǎn)減小零件的熱處理畸變，減少工件油淬的污染(氣淬后工件免清洗)，而且是無氧化無污染的熱處理技術(shù)。但是它的缺點(diǎn)也非常顯著：無論用氣體作為冷卻介質(zhì)，它的導(dǎo)熱能力是非常有限的，跟液體的導(dǎo)熱能力相差甚遠(yuǎn)。所以為了保證高壓氣淬的熱處理效果，只能處理小工件或薄工件。

液體淬火時(shí)冷卻速度相當(dāng)好，基本上能滿足各類工件的淬火工藝，但是不能避免淬火變形、開裂等熱處理缺陷，淬火時(shí)產(chǎn)生的蒸汽對加熱室有一定的污染，污染后很難達(dá)到需要設(shè)定的真空度，所以需要定期清理加熱室和工件轉(zhuǎn)移平臺。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種高壓液態(tài)或超臨界態(tài)淬火的裝置，實(shí)現(xiàn)了真空液態(tài)或超臨界態(tài)淬火，不僅滿足大工件的淬火需求，又能達(dá)到高壓氣淬的效果，而且還是干凈、清潔的熱處理，無廢氣、廢水污染，節(jié)能、環(huán)保的熱處理。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

一種高壓液態(tài)或超臨界態(tài)淬火的裝置包括：

工作室，內(nèi)部設(shè)有加熱設(shè)備和冷卻設(shè)備，并連接有真空泵組；

儲存罐，設(shè)有液態(tài)二氧化碳供給口，并連接工作室的液態(tài)二氧化碳入口；

緩存罐，通過增壓回路分別連接工作室和儲存罐，還通過循環(huán)回路分別連接工作室和儲存罐；

氣體增壓機(jī)，設(shè)于緩存罐的出氣口處；

第一壓力測量器，設(shè)于工作室上；

溫度控制器，設(shè)于工作室上，分別連接加熱設(shè)備和冷卻設(shè)備。

該裝置還包括設(shè)于緩存罐上的第二壓力測量器和設(shè)于儲存罐上的第三壓力測量器。

該裝置還包括集成控制器，所述集成控制器分別連接真空泵組、氣體增壓機(jī)、第一壓力測量器和溫度控制器。

所述集成控制器采用PLC控制器。

所述集成控制器無線連接有帶顯示屏的上位機(jī)。

所述工作室上設(shè)有用于顯示工作狀態(tài)的液晶顯示屏，所述液晶顯示屏連接集成控制器。

該裝置還包括多個控制閥門，所述多個控制閥門分別對應(yīng)設(shè)置在增壓回路、循環(huán)回路上和液態(tài)二氧化碳入口處。

所述緩存罐內(nèi)設(shè)有氣體過濾網(wǎng)。

所述工作室與緩存罐之間還設(shè)有泄壓管路，所述泄壓管路上設(shè)有流量調(diào)節(jié)閥。

高壓液態(tài)或超臨界態(tài)淬火時(shí)，儲存罐內(nèi)的液態(tài)二氧化碳進(jìn)入加熱結(jié)束后的工作室內(nèi)，對目標(biāo)工件進(jìn)行淬火，淬火時(shí)根據(jù)設(shè)定的壓力與溫度關(guān)系曲線，控制工作室內(nèi)的二氧化碳狀態(tài)，進(jìn)行液態(tài)淬火和超臨界態(tài)淬火，當(dāng)工作室內(nèi)的壓力低于設(shè)定的范圍時(shí)，打開增壓回路并運(yùn)行氣體增壓機(jī)，當(dāng)工作室內(nèi)的壓力高于設(shè)定的范圍時(shí)，打開泄壓管路，將排放出的二氧化碳送到緩存罐。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、利用液態(tài)或超臨界的二氧化碳作為淬火介質(zhì)，完成對工件的淬火，淬火效果非常好，工件無開裂、變形等熱處理缺陷。

2、CO₂的液態(tài)或超臨界態(tài)淬火主要是控制工作室內(nèi)的壓力和溫度，因?yàn)樵O(shè)置了壓力測量器和溫度控制器，配合分離的增壓回路和循環(huán)回路工作，當(dāng)工作室的壓力低于設(shè)定壓力范圍時(shí)，用增壓回路上的緩存罐、氣體增壓機(jī)增加壓力，當(dāng)工作室的壓力高于設(shè)定的壓力范圍時(shí)，再用控制閥門排出工作室內(nèi)的二氧化碳，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)工作室內(nèi)的壓力和溫度的目的。工作室的后部安裝冷卻設(shè)備，配合溫度控制器，保證工作室里面的液態(tài)二氧化碳處于設(shè)定的溫度范圍內(nèi)。

3、不受目標(biāo)工件的大小的影響，能滿足不同的工件要求，易于推廣利用，實(shí)用性強(qiáng)。

4、通過控制工作室的壓力，可以選擇液態(tài)淬火、超臨界態(tài)淬火，超臨界態(tài)的CO2還具有清洗工件的作用。同時(shí)淬火后的工件不需要清洗，而且工作室不會污染。

5、CO2安全、無毒、無污染、可回收、容易獲取，且可循環(huán)使用，給用戶節(jié)省成本。

6、工作室連接有用于抽真空的真空泵組，將工件進(jìn)工作室時(shí)帶進(jìn)來的空氣抽干凈，防止CO₂與空氣的混合，污染了淬火介質(zhì)，也是保證工件真空下加熱不會產(chǎn)生氧化，升溫速度快。當(dāng)真空的工作室內(nèi)的工件完成加熱后，切斷加熱設(shè)備，并快速的將液態(tài)的二氧化碳輸送到工作室里面，液態(tài)的二氧化碳配合工作室后部的冷卻設(shè)備降溫，實(shí)現(xiàn)液態(tài)的工件的液態(tài)或超臨界態(tài)淬火。

7、設(shè)置緩存罐，淬火結(jié)束后，將工作室里面的CO₂排放到到緩存罐里面，控制這個緩存罐里面的壓力，最后通過循環(huán)回路上的氣體增壓機(jī)將氣態(tài)CO₂輸送到存儲罐里面，等待下一周期的工作。

8、設(shè)置集成控制器、控制閥門等，實(shí)現(xiàn)自動化控制，提供工作效率和控制精度，配合上位機(jī)和液晶顯示屏，便于操作人員實(shí)時(shí)觀察設(shè)備的所有工作狀態(tài)，可視性好。

9、額外設(shè)置泄壓管路，通過流量調(diào)節(jié)閥，可以精確減低工作室內(nèi)的壓力，彌補(bǔ)循環(huán)回路上無調(diào)節(jié)泄壓而導(dǎo)致工作室內(nèi)壓力調(diào)節(jié)不準(zhǔn)的缺陷。

附圖說明

圖1為本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明中設(shè)定的壓力與溫度關(guān)系曲線示意圖。

圖中：1、真空泵組，2、第一控制閥門，3、冷卻設(shè)備，4、第一壓力測量器，5、溫度控制器，6、工作室，7、目標(biāo)工件，8、加熱設(shè)備，9、第二控制閥門，10、第三控制閥門，11、第四控制閥門，12、第五控制閥門，13、第六控制閥門，14、第二壓力測量器，15、緩存罐，16、氣體增壓機(jī)，17、儲存罐，18、第三壓力測量器，19、第七控制閥門，20、第八控制閥門，21、液態(tài)二氧化碳供給口，22、第一管路，23、第二管路，24、第三管路，25、第四管路，26、泄壓管路。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。本實(shí)施例以本發(fā)明技術(shù)方案為前提進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。

如圖1所示，一種高壓液態(tài)或超臨界態(tài)淬火的裝置包括工作室6、真空泵組1、儲存罐17、緩存罐15、氣體增壓機(jī)16、增壓回路、循環(huán)回路、多個控制閥門和多個壓力測量器，工作室6內(nèi)部設(shè)有多個均布設(shè)置的加熱設(shè)備8和冷卻設(shè)備3，工作室6上設(shè)置有溫度控制器5、第一壓力測量器4，溫度控制器5分別連接加熱設(shè)備8和冷卻設(shè)備3，真空泵組1通過第一控制閥門2連接工作室6，儲存罐17設(shè)有帶第七控制閥門19的液態(tài)二氧化碳供給口21，并通過帶第二控制閥門9的管路連接工作室6的液態(tài)二氧化碳入口，緩存罐15通過增壓回路分別連接工作室6和儲存罐17，還通過循環(huán)回路分別連接工作室6和儲存罐17，其中增壓回路包括帶第六控制閥門13的第一管路22和帶第四控制閥門11的第二管路23，循環(huán)管路包括帶第三控制閥門10的第三管路24和帶第五控制閥門12的第四管路25，氣體增壓機(jī)16設(shè)于緩存罐15的出氣口處，緩存罐15上設(shè)置第二壓力測量器14，儲存罐17上設(shè)置第三壓力測量器18，工作室6與緩存罐15之間還設(shè)有泄壓管路26，泄壓管路26上設(shè)有第八控制閥門20，第八控制閥門20采用流量調(diào)節(jié)閥。

本發(fā)明裝置選用CO₂作為淬火介質(zhì)，是因?yàn)镃O₂存在于自然界中，安全非易燃易爆，無毒，無腐蝕性，且實(shí)現(xiàn)CO₂的液態(tài)或超臨界態(tài)的狀態(tài)條件簡單。同時(shí)，由于CO₂在常壓下是氣體狀態(tài)，排放完成后，工作室6里面沒有其他的氣體或液態(tài)成分，只有殘存的CO₂，不會造成空氣污染，也不會在工件上殘留，淬火后的CO₂回收再利用，節(jié)省能源，也能達(dá)到最好的淬火效果，給用戶帶來經(jīng)濟(jì)效益。

高壓液態(tài)或超臨界態(tài)淬火時(shí)，儲存罐17內(nèi)的液態(tài)二氧化碳進(jìn)入加熱結(jié)束后的工作室6內(nèi)，對目標(biāo)工件7進(jìn)行淬火，淬火時(shí)根據(jù)設(shè)定的壓力與溫度關(guān)系曲線，控制工作室6內(nèi)的二氧化碳狀態(tài)，進(jìn)行液態(tài)淬火和超臨界態(tài)淬火，當(dāng)工作室6內(nèi)的壓力低于設(shè)定的范圍時(shí)，打開增壓回路并運(yùn)行氣體增壓機(jī)16，當(dāng)工作室6內(nèi)的壓力高于設(shè)定的范圍時(shí)，打開泄壓管路26，將排放出的二氧化碳送到緩存罐15。

設(shè)定的壓力與溫度關(guān)系曲線如圖2所示，壓力與溫度關(guān)系曲線符合二次函數(shù)曲線，圖2中A為固態(tài)區(qū)域，B為液態(tài)區(qū)域，C為氣態(tài)區(qū)域，D為超臨界態(tài)區(qū)域，E為次超臨界態(tài)區(qū)域，a為臨界點(diǎn)。

由圖2可看出CO₂在溫度高于31.1℃且壓力大于73bar時(shí)，就處于超臨界狀態(tài)；在溫度高于-56.6℃且壓力大于5.7bar時(shí)，就處于液態(tài)；實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)顯示：CO₂在20℃時(shí)當(dāng)壓力達(dá)到57bar，就能液化。本發(fā)明利用CO₂的這一特性實(shí)現(xiàn)高壓液態(tài)或超臨界態(tài)淬火的目的。

該裝置還包括集成控制器，集成控制器分別連接真空泵組1、氣體增壓機(jī)16、第一壓力測量器4和溫度控制器5。集成控制器采用PLC控制器，并無線連接有帶顯示屏的上位機(jī)，實(shí)現(xiàn)自動監(jiān)控與集中控制的功能。

工作室6上設(shè)有用于顯示工作狀態(tài)的液晶顯示屏，液晶顯示屏連接集成控制器。

緩存罐15內(nèi)設(shè)有氣體過濾網(wǎng)，可對循環(huán)利用的CO₂進(jìn)行雜質(zhì)過濾，保證CO₂的潔凈度。

真空高壓液態(tài)或超臨界態(tài)淬火工作過程：

首先將目標(biāo)工件7裝入到工作室6里面，然后啟動第一控制閥門2和真空泵組1，對工作室6進(jìn)行抽真空處理，目的是為了清除目標(biāo)工件7帶進(jìn)來的空氣，是為了在真空下加熱，也是為了保證CO₂潔凈度。當(dāng)?shù)谝粔毫y量器4檢測到工作室6里面的真空度達(dá)到設(shè)定的要求后，關(guān)閉第一控制閥門2和真空泵組1。啟動加熱設(shè)備8對目標(biāo)工件7進(jìn)行加熱，利用溫度控制器5控制工作室6內(nèi)的溫度在設(shè)定的范圍內(nèi)。

加熱完畢后，關(guān)閉加熱設(shè)備8，打開第二控制閥門9讓液態(tài)的二氧化碳迅速的補(bǔ)充到工作室6完成淬火。當(dāng)?shù)谝粔毫y量器4檢測到壓力低于設(shè)定的范圍時(shí)，打開第四控制閥門11Ⅳ、第六控制閥門13和氣體增壓機(jī)16；當(dāng)?shù)谝粔毫y量器4檢測到壓力高于設(shè)定的范圍時(shí)，第八控制閥門20自動打開，將排放出來的CO₂送到緩存罐15，可回收再利用。淬火時(shí)可根據(jù)工藝要求，通過第一壓力測量器4控制工作室6內(nèi)的CO₂狀態(tài)，可實(shí)現(xiàn)液態(tài)淬火和超臨界態(tài)淬火。

淬火完畢后，打開第三控制閥門10、第五控制閥門12和氣體增壓機(jī)16；將工作室6里面的CO₂通過經(jīng)過緩存罐15輸送到儲存罐17里面，淬火工藝結(jié)束。利用第三壓力測量器18控制儲存罐17里面的壓力，使得CO₂在儲存罐17里面處于液態(tài)。

而通過第二壓力測量器14控制緩存罐15里面的CO₂是處于氣態(tài)，這樣做的目的是為了保證氣體增壓機(jī)16能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。為了彌補(bǔ)CO₂在使用過程中的損耗，可以定期通過第七控制閥門19完成儲存罐17的補(bǔ)給。