本實(shí)用新型涉及的是一種低碳合金鋼工件鍛后熱處理領(lǐng)域的技術(shù)，具體是一種低碳合金鋼工件的控制冷卻裝置。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)模鍛大多采用熱鍛方式，即鍛造溫度在1150-1250℃，鍛后工件經(jīng)過等溫正火得到均勻的組織和穩(wěn)定的性能后再進(jìn)入車加工工序。等溫正火往往需要20小時(shí)左右，工件在完全奧氏體化后再結(jié)晶轉(zhuǎn)變的過程中，脫碳較為嚴(yán)重，消耗較大，因而逐漸出現(xiàn)了鍛后余熱正火、余熱淬火等方式來優(yōu)化整體生產(chǎn)流程，節(jié)能降耗。雖然通過該方式處理的工件保留了優(yōu)秀的力學(xué)性能和組織性能，但是由于自動化及工件鍛造存在差異等問題，余熱正火均勻性有一定差異。

近年來，因精密鍛造的需要，鍛造方式逐步向溫鍛轉(zhuǎn)變，雖然溫鍛后脫碳的現(xiàn)象得以減輕，但是溫鍛后熱處理問題亟待解決。在900-1000℃溫鍛后，工件無法整體完全奧氏體化，導(dǎo)致溫鍛后必須通過完全等溫退火來消除應(yīng)力及組織均勻化。在引進(jìn)大量國外先進(jìn)鍛壓設(shè)備的同時(shí)，先進(jìn)設(shè)備的優(yōu)勢體現(xiàn)并不明顯，能耗也沒有大幅度的降低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提出了一種低碳合金鋼工件的控制冷卻裝置，能夠在保證低碳合金鋼組織均勻化和工藝穩(wěn)定性的同時(shí)，降低大量能耗，減少生產(chǎn)周期。

本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

本實(shí)用新型包括：紅外線測溫裝置、自動排料分選管道、一次外循環(huán)風(fēng)風(fēng)扇、二次外循環(huán)風(fēng)風(fēng)扇、三次外循環(huán)風(fēng)風(fēng)扇、控制冷卻網(wǎng)帶、抽吸風(fēng)裝置、自動控制裝置和空冷履帶，其中：控制冷卻網(wǎng)帶前端設(shè)有自動排料分選管道，自動排料分選管道前端設(shè)有紅外線測溫裝置，控制冷卻網(wǎng)帶上方沿工件傳輸方向依次設(shè)有一次、二次和三次外循環(huán)風(fēng)風(fēng)扇，抽吸風(fēng)裝置設(shè)置在二次外循環(huán)風(fēng)風(fēng)扇和控制冷卻網(wǎng)帶后端之間，控制冷卻網(wǎng)帶后端與空冷履帶相連。

所述的紅外線測溫裝置與自動控制裝置相連并輸出工件溫度信息，所述的自動控制裝置與控制冷卻網(wǎng)帶相連并輸出網(wǎng)帶轉(zhuǎn)速信息，所述的自動控制裝置與一次外循環(huán)風(fēng)風(fēng)扇、二次外循環(huán)風(fēng)風(fēng)扇、三次外循環(huán)風(fēng)風(fēng)扇和抽吸風(fēng)裝置相連并分別輸出風(fēng)扇轉(zhuǎn)速信息。

所述的一次、二次和三次外循環(huán)風(fēng)風(fēng)扇等間距設(shè)置。

所述的自動排料分選管道與輸送帶相連并設(shè)有待處理箱。

所述的控制冷卻網(wǎng)帶包括罩殼和網(wǎng)帶傳輸履帶，所述的罩殼上沿工件傳輸方向等間距設(shè)置有若干紅外線測溫傳感器，所述的紅外線測溫傳感器與自動控制裝置相連并輸出網(wǎng)帶上各區(qū)域中工件溫度信息，實(shí)現(xiàn)過程控制。

所述的控制冷卻網(wǎng)帶后端與空冷履帶連接的接口處設(shè)有鐵鏈簾減速滑道。

所述的空冷履帶與料架相連。

技術(shù)效果

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型利用低碳合金鋼的CCT曲線，通過對三道可調(diào)風(fēng)速及網(wǎng)帶轉(zhuǎn)速的控制，使工件冷卻速度得到有效控制，在550-620℃以上以1℃/s的速度緩慢冷卻，而在550-620℃以下以2-3℃/s的速度快速冷卻，能夠使工件在鐵素體和珠光體區(qū)域有充分時(shí)間進(jìn)行轉(zhuǎn)變，防止非平衡組織產(chǎn)生，可省去鍛造后傳統(tǒng)的等溫正火工序，加快了生產(chǎn)周期，提高了自動化效率，較傳統(tǒng)工藝制造成本節(jié)約60％-70％左右。

附圖說明

圖1為低碳合金鋼材料經(jīng)900℃溫鍛后的CCT曲線圖；

圖中低碳合金鋼材料牌號為SAE 5120H，其化學(xué)組成為：C 0.21％、Si 0.22％、Mn 0.82％、P 0.016％、S 0.009％、Cr1.16％、Mo 0.01％、Nr 0.04％、Cu 0.07％；溫鍛溫度為900℃；

圖2為本實(shí)用新型中齒類工件在控制冷卻網(wǎng)帶內(nèi)的排列示意圖；

圖3為本實(shí)用新型整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本實(shí)用新型中部分結(jié)構(gòu)的俯視圖；

圖5為本實(shí)用新型控制冷卻處理后工件金相圖；

圖中：紅外線測溫裝置1、輸送帶2、自動排料分選管道3、一次外循環(huán)風(fēng)風(fēng)扇4、二次外循環(huán)風(fēng)風(fēng)扇5、三次外循環(huán)風(fēng)風(fēng)扇6、控制冷卻網(wǎng)帶7、抽吸風(fēng)裝置8、自動控制裝置9、空冷履帶10、料架11、罩殼701、網(wǎng)帶傳輸履帶702。

具體實(shí)施方式

下面對本實(shí)用新型的實(shí)施例作詳細(xì)說明，本實(shí)施例在以本實(shí)用新型技術(shù)方案為前提下進(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，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。

實(shí)施例1

本實(shí)施例以基于SAE 5120H材料齒類工件的生產(chǎn)為例。

不同牌號低碳合金鋼有不同的CCT曲線，根據(jù)CCT曲線將得到不同的硬度和金相組織；如圖1所示，SAE 5120H材料在900℃溫鍛后，控制鍛后冷卻速度，將經(jīng)過鍛壓的細(xì)小奧氏體組織轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體+珠光體組織；由于低碳合金鋼合金元素較多，在合理的冷卻制度下能夠完成相變強(qiáng)化和細(xì)晶強(qiáng)化，得到穩(wěn)定均勻的細(xì)小組織。

本實(shí)施例涉及一種低碳合金鋼工件的控制冷卻工藝，包括以下步驟：

S₁，根據(jù)SAE 5120H的CCT曲線選定冷卻速度V₁在600℃以上為1℃/s，在600℃以下為2℃/s，控制冷卻起始溫度t₁為880-950℃，第一冷卻階段結(jié)束溫度t₂為600℃，第二冷卻階段結(jié)束溫度t₃為150-250℃，結(jié)合工件傳輸距離L＝12m，設(shè)定工件傳輸速度為17mm/s；

S₂，對溫鍛后的工件在控制冷卻前進(jìn)行紅外線測溫，篩選處于880-950℃范圍內(nèi)的工件進(jìn)入控制冷卻階段，其余工件待處理；

S₃，對進(jìn)入控制冷卻階段的初始批次工件在不同風(fēng)量外循環(huán)風(fēng)條件下冷卻相同時(shí)間并進(jìn)行抽吸風(fēng)處理，使控制冷卻階段的環(huán)境溫度處于恒溫狀態(tài)，之后舍棄初始批次工件，對后續(xù)批次工件在不同風(fēng)量外循環(huán)風(fēng)條件下冷卻相同時(shí)間，使工件完成兩個(gè)階段的控制冷卻；在此過程中進(jìn)行紅外線測溫，根據(jù)測溫結(jié)果，對工件傳輸速度、外循環(huán)風(fēng)和抽吸風(fēng)風(fēng)量分別進(jìn)行微調(diào)，保持預(yù)定的冷卻速度；

S₄，經(jīng)控制冷卻降溫至150-250℃后，將工件置于空氣中完全冷卻至室溫。

所述的外循環(huán)風(fēng)包括：一次、二次和三次外循環(huán)風(fēng)，其中：一次和二次外循環(huán)風(fēng)的風(fēng)量均為800m³/h，三次外循環(huán)風(fēng)的風(fēng)量為1600m³/h；所述的抽吸風(fēng)風(fēng)量為1200m³/h。

如圖3和圖4所示，本實(shí)施例涉及一種實(shí)現(xiàn)上述工藝的控制冷卻裝置，包括：紅外線測溫裝置1、自動排料分選管道3、一次外循環(huán)風(fēng)風(fēng)扇4、二次外循環(huán)風(fēng)風(fēng)扇5、三次外循環(huán)風(fēng)風(fēng)扇6、控制冷卻網(wǎng)帶7、抽吸風(fēng)裝置8、自動控制裝置9和空冷履帶10，其中：控制冷卻網(wǎng)帶7前端設(shè)有自動排料分選管道3，自動排料分選管道3前端設(shè)有紅外線測溫裝置1，控制冷卻網(wǎng)帶7上方沿工件傳輸方向依次設(shè)有等間距布置的一次外循環(huán)風(fēng)風(fēng)扇4、二次外循環(huán)風(fēng)風(fēng)扇5和三次外循環(huán)風(fēng)風(fēng)扇6，抽吸風(fēng)裝置8設(shè)置在二次外循環(huán)風(fēng)風(fēng)扇5和控制冷卻網(wǎng)帶7后端之間，控制冷卻網(wǎng)帶7后端與空冷履帶10相連；

所述的紅外線測溫裝置1與自動控制裝置9相連并輸出工件溫度信息，所述的自動控制裝置9與控制冷卻網(wǎng)帶7相連并輸出網(wǎng)帶轉(zhuǎn)速信息，所述的自動控制裝置9與一次外循環(huán)風(fēng)風(fēng)扇4、二次外循環(huán)風(fēng)風(fēng)扇5和三次外循環(huán)風(fēng)風(fēng)扇6相連并分別輸出風(fēng)扇轉(zhuǎn)速信息，所述的自動控制裝置9與抽吸風(fēng)裝置8相連并輸出抽吸風(fēng)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速信息。

所述的自動排料分選管道3與輸送帶2相連并設(shè)有待處理箱。

所述的自動排料分選管道3定時(shí)進(jìn)行固定角度的擺動，保證進(jìn)入控制冷卻網(wǎng)帶7后工件排列整齊、無疊放，如圖2所示。

所述的控制冷卻網(wǎng)帶7上并排設(shè)置有5-8個(gè)工件。

所述的控制冷卻網(wǎng)帶7包括罩殼701和網(wǎng)帶傳輸履帶702，所述的罩殼701內(nèi)頂部等間距開有四個(gè)小孔，插置四個(gè)紅外線測溫傳感器，所述的紅外線測溫傳感器與自動控制裝置9相連并輸出網(wǎng)帶上各區(qū)域中工件的實(shí)時(shí)溫度信息，實(shí)現(xiàn)過程控制。

所述的控制冷卻網(wǎng)帶7后端與空冷履帶10連接的接口處設(shè)有鐵鏈簾減速滑道，防止工件撞擊后發(fā)生變形。

所述的空冷履帶10與料架11相連。

本實(shí)施例經(jīng)控制冷卻的工件，其金相圖如圖5所示；按ASTM E112-2013，控制冷卻工藝后的工件晶粒度約為9級，金相組織組成為P+F，基本無B組織，帶狀組織為1-2級，無明顯不平衡組織，硬度約為170-180HBW，不同工件均勻性硬度差在8HBW左右，滿足圖紙技術(shù)要求；后續(xù)滾齒工序中，刀具壽命較原來無明顯差異。

本實(shí)用新型實(shí)施例由于無再結(jié)晶過程，考慮鍛造應(yīng)力作用，對最終熱處理進(jìn)行試驗(yàn)：熱變形M值變動量為-0.038mm，滿足±0.04mm的要求；孔徑尺寸變動量為-0.083mm，滿足±0.3mm要求；齒形角度fHα_coast變動量為-18.25μm，齒形角度fHα_drive變動量為-11.5μm，齒向角度(左)變動量為-17.87μm，齒向角度(右)變動量為-5.18μm，均滿足熱變形要求，與傳統(tǒng)等溫退火工藝相類似；齒形工件搭載在LCR1300電機(jī)耐久臺架中，完成試驗(yàn)，齒形工件拆解后無異常。