本發(fā)明涉及熱處理，特別是一種真空淬火管式爐及淬火方法。

背景技術(shù)：

淬火是材料熱處理的一種常用工藝，是將金屬或合金等工件在高溫下所具有的狀態(tài)以過(guò)冷、過(guò)飽和狀態(tài)固定至室溫，或使基體轉(zhuǎn)變成晶體結(jié)構(gòu)與高溫狀態(tài)不同的亞穩(wěn)態(tài)的熱處理形式，具體操作通常是將工件加熱到所需溫度并恒溫一段時(shí)間，隨即將工件浸入淬冷介質(zhì)中迅速冷卻的熱處理工藝，常用的淬冷介質(zhì)有水、無(wú)機(jī)鹽溶液、礦物油等。金屬或合金工件經(jīng)過(guò)淬火處理后可以大幅度提高硬度及其耐磨性，因而廣泛應(yīng)用于齒輪、磨具等精密工件。另外，一些特殊性能的材料經(jīng)過(guò)淬火后，可以獲得其物理和化學(xué)性質(zhì)上的特殊性能，比如不銹鋼經(jīng)淬火后可以提高其耐腐蝕性、永磁鋼經(jīng)淬火后可以增強(qiáng)其鐵磁性，鋼化玻璃經(jīng)淬火后可以提高其強(qiáng)度等。但是，金屬或合金工件高溫下容易氧化，因此，金屬或合金工件在淬火過(guò)程中通常需要真空條件或是惰性氣氛保護(hù)。中國(guó)專利CN104451065B、CN103627863B、CN203419959U公開的高溫淬火爐其結(jié)構(gòu)都非常精密，都具有在真空和惰性氣氛條件下淬火的雙重功效，但是這些大型真空淬火爐造價(jià)昂貴、能耗高、操作使用步驟繁瑣，這就限制了這些淬火爐的使用范圍。中國(guó)專利CN203653616U公開了一種淬火管式爐，該管式爐采取立式結(jié)構(gòu)，但是該款淬火管式爐真空度不高，影響樣品在真空條件下的淬火效果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種真空淬火管式爐及淬火方法，解決了樣品在真空和惰性氣氛條件下的淬火需求。具有爐體造價(jià)低、能耗低、操作簡(jiǎn)便、使用和維護(hù)方便的特點(diǎn)。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下：

一種真空淬火管式爐，包括高溫爐體，該高溫爐體內(nèi)安裝爐管和電熱元件，所述的爐管的中間部分被所述的電熱元件包裹形成加熱區(qū)，爐管的兩端分別由第一真空法蘭和第二真空法蘭密封；其特點(diǎn)在于：

在所述爐管內(nèi)部靠近所述的電熱元件的兩外緣分別放置第一管堵和第二管堵，在所述的第一管堵和第二管堵之外形成管式爐冷區(qū)，在第二管堵和第二真空法蘭之間的爐管底部設(shè)置裝有淬火介質(zhì)的淬火池；

所述的第二管堵的上部有一大半圓錐孔供半圓錐臺(tái)插入放置；所述的半圓錐臺(tái)有軸心通孔，所述的第一真空法蘭的中心有通氣孔，所述的第二真空法蘭具有中心孔、通氣孔和密封圈；

一載樣桿由連成一體的前段、中段和后段構(gòu)成，前段的前端固定一載樣坩堝，載樣桿前段的直徑略大于所述的軸心通孔的內(nèi)徑，載樣桿中段和后段的直徑與所述的軸心通孔的內(nèi)徑相同；所述的載樣桿中段和后段依次貫穿所述的軸心通孔、第二真空法蘭的中心孔、伸出所述的管式爐外，第二真空法蘭連接處有密封圈密封，所述載樣桿后段內(nèi)部設(shè)有循環(huán)冷卻水的通道，進(jìn)水口和出水口位于所述的載樣桿的尾端；所述載樣桿后段外側(cè)連接自動(dòng)控制裝置，以控制載樣桿前進(jìn)、后退或旋轉(zhuǎn)所需角度；

所述的通氣孔用于抽真空和根據(jù)淬火過(guò)程中工藝要求通入所需氣體。

利用上述真空淬火管式爐對(duì)樣品進(jìn)行淬火的方法，包括以下步驟：

1)將所述的爐管的內(nèi)部清洗、擦拭、烘干以后，將第一管堵和第二管堵放置在爐管的內(nèi)部靠近電熱元件的邊緣處；

2)將裝有一定體積淬火介質(zhì)的淬火池放置在第二管堵和第二真空法蘭之間的爐管底部；

3)將所述的載樣桿的后段依次穿過(guò)所述的半圓錐臺(tái)的軸心通孔，使所述的半圓錐臺(tái)較小的一端靠近所述的載樣坩堝，抵住載樣桿前段直徑較粗處，將實(shí)驗(yàn)樣品放在載樣坩堝中，載樣桿后段穿過(guò)第二真空法蘭的中心孔，調(diào)節(jié)載樣桿的位置，使載樣坩堝處于所述的電熱元件的加熱區(qū)，所述的半圓錐臺(tái)恰好插入第二管堵的大半圓錐孔之中，使第二真空法蘭恰好卡住爐管的管口，固定第一真空法蘭和第二真空法蘭，將載樣桿后段連接在自動(dòng)控制裝置上；

4)連接真空機(jī)組，循環(huán)冷卻水管和氣管，抽真空、通入所需氣氛或是保持真空條件、通入循環(huán)冷卻水，按照工藝要求設(shè)置升溫、恒溫程序，對(duì)實(shí)驗(yàn)樣品進(jìn)行高溫處理；

5)待實(shí)驗(yàn)樣品高溫處理后，啟動(dòng)自動(dòng)控制裝置將所述的載樣桿后退，使載樣坩堝處于淬火池的正上方，啟動(dòng)自動(dòng)控制裝置使載樣桿旋轉(zhuǎn)180°，讓實(shí)驗(yàn)樣品落于所述的淬火池中；

6)關(guān)爐，待溫度降至常溫后，關(guān)氣、關(guān)冷卻水，拆開第一真空法蘭和第二真空法蘭，取出載樣桿和淬火池，將實(shí)驗(yàn)樣品從淬火池中取出。

本發(fā)明的有益效果是：

1.第二管堵加工出大半圓錐孔和半圓錐臺(tái)，相互插入緊密對(duì)接，除了可以起到減少熱區(qū)的能量損失以外，還可以和真空法蘭一起起到支撐載樣桿的目的；

2.半圓錐臺(tái)底部的弦與水平面平行，與圓臺(tái)相比，增大了圓臺(tái)底部與管式爐爐管底部的距離，可以起到增大淬火池高度以增大淬火池體積的作用；

3.載樣桿前段直徑大于所述的軸心通孔的內(nèi)徑，在啟動(dòng)自動(dòng)控制程序?qū)⑤d樣桿后退的過(guò)程中，可有效防止半圓錐臺(tái)滑動(dòng)，以免半圓錐臺(tái)滑動(dòng)后與載樣坩堝接觸污染實(shí)驗(yàn)樣品；

4.載樣桿后段設(shè)有水冷系統(tǒng)可以通入循環(huán)冷卻水冷卻，可以有效防止載樣桿后段因溫度過(guò)高導(dǎo)致密封圈老化變硬后漏氣而影響淬火效果；

5.本發(fā)明真空淬火爐造價(jià)低、能耗低、操作簡(jiǎn)便、使用和維護(hù)方便。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明真空淬火管式爐實(shí)施例高溫恒溫狀態(tài)的剖視圖；

圖2是本發(fā)明真空淬火管式爐實(shí)施例淬火時(shí)的剖視圖；

圖3是本發(fā)明載樣桿主視圖；

圖4是本發(fā)明載樣桿循環(huán)水冷結(jié)構(gòu)剖視圖；

圖5是本發(fā)明第二管堵各部分示意圖，其中a為具有大半圓錐孔(72)的第二管堵的正視圖，b為圖a的側(cè)視圖，c為半圓錐臺(tái)(71)及軸心通孔(73)正視圖，d為圖c的側(cè)剖視圖；

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)闡述，以使本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征更易于被本領(lǐng)域科技人員理解，從而對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍做出更為清楚明確的界定。

先請(qǐng)參閱圖1、圖2，圖1是本發(fā)明真空淬火管式爐實(shí)施例高溫恒溫狀態(tài)的剖視圖，圖2是本發(fā)明真空淬火管式爐實(shí)施例淬火時(shí)的剖視圖，由圖可見(jiàn)，本發(fā)明真空淬火管式爐，包括高溫爐體1，該高溫爐體1內(nèi)安裝爐管2和電熱元件3，所述的爐管2的中間部分被所述的電熱元件3包裹形成加熱區(qū)，爐管2的兩端分別由第一真空法蘭4和第二真空法蘭5密封；

在所述爐管2內(nèi)部靠近所述的電熱元件3的兩外緣分別放置第一管堵6和第二管堵7，在所述的第一管堵6和第二管堵7之外形成管式爐冷區(qū)，在第二管堵7和第二真空法蘭5之間的爐管底部設(shè)置裝有淬火介質(zhì)的淬火池10；

參見(jiàn)圖5，所述的第二管堵7的上部有一大半圓錐孔72供半圓錐臺(tái)71插入放置；所述的半圓錐臺(tái)71有軸心通孔73，所述的第一真空法蘭4的中心有通氣孔41，所述的第二真空法蘭5具有中心孔和通氣孔51和密封圈52；

參見(jiàn)圖3，一載樣桿9由連成一體的前段92、中段93和后段94構(gòu)成，前段92的前端固定一載樣坩堝91，載樣桿前段92的直徑略大于所述的軸心通孔73的內(nèi)徑，載樣桿中段93和后段94的直徑與所述的軸心通孔73的內(nèi)徑相同；所述的載樣桿9中段93和后段94依次貫穿所述的軸心通孔73、第二真空法蘭5的中心孔、伸出所述的管式爐2外，第二真空法蘭5連接處有密封圈52密封，所述載樣桿后段94內(nèi)部設(shè)有循環(huán)冷卻水的通道，進(jìn)水口95和出水口96位于所述的載樣桿9的尾端(參見(jiàn)圖4)；所述載樣桿后段94連接自動(dòng)控制裝置8，以控制載樣桿9前進(jìn)、后退或旋轉(zhuǎn)所需角度；

所述的通氣孔41和通氣孔51用于抽真空和根據(jù)淬火過(guò)程中工藝要求通入所需氣體；

利用本發(fā)明真空淬火管式爐進(jìn)行淬火的方法如下：

1)將所述的爐管2的內(nèi)部清洗、擦拭、烘干以后，將第一管堵6和第二管堵7放置在爐管2的內(nèi)部靠近電熱元件3的邊緣處；

2)將裝有一定體積淬火介質(zhì)的淬火池10放置在第二管堵7和第二真空法蘭5之間的爐管2的底部；

3)將所述的載樣桿的后段94依次穿過(guò)所述的半圓錐臺(tái)71的軸心通孔73，使所述的半圓錐臺(tái)71較小的一端靠近所述的載樣坩堝91，抵住載樣桿前段92直徑較粗處，將實(shí)驗(yàn)樣品放在載樣坩堝91中，載樣桿后段94穿過(guò)第二真空法蘭5的中心孔，調(diào)節(jié)載樣桿9的位置，使載樣坩堝91處于所述的電熱元件3的加熱區(qū)，所述的半圓錐臺(tái)71恰好插入第二管堵7的大半圓錐孔72之中，使第二真空法蘭5恰好卡住爐管2的管口，固定第一真空法蘭4和第二真空法蘭5，將載樣桿后段94連接在自動(dòng)控制裝置8上；

4)連接真空機(jī)組，循環(huán)冷卻水管和氣管，抽真空、通入所需氣氛或是保持真空條件、通入循環(huán)冷卻水，按照工藝要求設(shè)置升溫、恒溫程序，對(duì)實(shí)驗(yàn)樣品進(jìn)行高溫處理；

5)待實(shí)驗(yàn)樣品高溫處理后，啟動(dòng)自動(dòng)控制裝置8將所述的載樣桿9后退，使載樣坩堝91處于淬火池10的正上方，啟動(dòng)自動(dòng)控制裝置8使載樣桿9旋轉(zhuǎn)180°，讓實(shí)驗(yàn)樣品落于所述的淬火池10中；

6)關(guān)爐，待溫度降至常溫后，關(guān)氣、關(guān)冷卻水，拆開第一真空法蘭4和第二真空法蘭5，取出載樣桿9和淬火池10，將實(shí)驗(yàn)樣品從淬火池10中取出。

實(shí)驗(yàn)表明，本發(fā)明具有爐體造價(jià)低、能耗低、操作簡(jiǎn)便、使用和維護(hù)方便的特點(diǎn)。

以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的權(quán)利范圍。顯而易見(jiàn)，本領(lǐng)域技術(shù)人員所做出的對(duì)所述實(shí)施方式任何相關(guān)聯(lián)的更改或變更，都不會(huì)超出本發(fā)明的構(gòu)思和所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。