專利名稱：燃氣式甲板加熱壓淬方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明應(yīng)用于裝甲鋼板的加熱壓淬生產(chǎn)，涉及一種燃氣式甲板加熱壓淬方法，屬于高技術(shù)裝備制造領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，加熱介質(zhì)主要以電阻式和燃油式為主，他們各有優(yōu)缺點，電阻式優(yōu)點是無污染、溫度控制精度高、設(shè)備制造簡單、生產(chǎn)成本較低、溫度控制自動化，缺點是造價相對較高、對電網(wǎng)要求較高、加熱功率低、升溫速度慢、生產(chǎn)效率低、受各地區(qū)供電影響比較大；燃油式加熱爐優(yōu)點是升溫速度快、生產(chǎn)效率高、受地區(qū)環(huán)境影響少，缺點是燒嘴設(shè)計落后、空氣污染嚴重、生產(chǎn)環(huán)境惡劣、生產(chǎn)費用相當(dāng)高、溫度控制精度不高，不能實現(xiàn)控制自動化、全部手工操作、勞動生產(chǎn)強度大。燃氣式加熱生產(chǎn)線沒有得到較大的推廣的原因，有多年來燒嘴設(shè)計不能滿足生產(chǎn)實際使用，導(dǎo)致生產(chǎn)效率低；天燃氣供應(yīng)不足，基礎(chǔ)設(shè)施不配套；溫度控制精度不高，溫度波動大；控制不能實現(xiàn)自動化，生產(chǎn)強度高。但是隨著技術(shù)水平的不斷進步，城市天然氣供應(yīng)的加強，燃氣式加熱爐的優(yōu)勢逐漸體現(xiàn)出來，首先燃氣與燃油相比具有成本低，升溫速度可以與燃油式達到同樣水平，隨著燒嘴水平進步、滿足自動燃燒的要求，控溫理論改進、控溫軟件的提高，控溫精度大幅提高，所以特別是在大型加熱爐方面有逐步取代燃油式和電阻式加熱爐的趨勢。裝甲鋼板是裝甲車輛防護性能好壞的關(guān)鍵所在。裝甲鋼的硬度、平面度、抗彈性能、甲板質(zhì)量的均勻性上均提出了很高的要求，這就要求我們在熱處理方法上要采用更加先進的技術(shù)。通過電爐進行熱處理，如果在空氣環(huán)境下加熱會造成產(chǎn)品表面產(chǎn)生脫碳和氧化，會造成產(chǎn)品厚度下降、造成表面硬度下降都會影響產(chǎn)品的防彈性能，電爐要解決上述問題就需要安裝氣氛保護系統(tǒng)，這樣不僅會增加制造成本，還會增加維修成本和使用成本。但是，燃氣式輥底爐就可以很好的對上述問題加以解決，通過燃燒系統(tǒng)使得加熱爐內(nèi)處于一種低氧化性氣氛，這樣對于產(chǎn)品會起到很好的保護作用。產(chǎn)品的平面度對于產(chǎn)品的質(zhì)量也有著很好的影響。過低的平面度會增加后續(xù)的加工工序和時間，同時由于在材料表面逐點進行大錘打擊等方法以獲得零件內(nèi)應(yīng)力釋放。加工困難、效率低、校正難度大、合格率低、環(huán)境噪音大，此加工方法不能適合大批量生產(chǎn)需要。同時由于調(diào)平后產(chǎn)品內(nèi)依然會存在較大的變形抗力，會造成在焊接后整個產(chǎn)品發(fā)生變形，影響產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)品性能。所以，通過壓淬技術(shù)在產(chǎn)品淬火過程中，使得產(chǎn)品得到較好的平面度，既可以解決質(zhì)量問題，又可以解決生產(chǎn)效率問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了燃氣式甲板加熱壓淬方法，該方法解決了大尺寸裝甲板壓力淬火過程中的溫度不均勻、產(chǎn)品質(zhì)量差、產(chǎn)品平面度低及自動化水平低等技術(shù)問題，生產(chǎn)效率與自動化水平高、排放低，滿足了環(huán)保、綠色的生產(chǎn)方式。
該燃氣式甲板加熱壓淬方法，在裝甲板加熱中采用天然氣作為加熱介質(zhì)，淬火壓床由壓床傳動系統(tǒng)、上框架、下框架、上下壓頭、頂升系統(tǒng)組成；通過將在淬火溫度的產(chǎn)品送入到淬火壓床壓頭之間，用上下壓頭將產(chǎn)品加緊，上壓頭工作過程中保持不動，下壓頭帶動產(chǎn)品上移，壓頭接觸位置為梯形接觸，然后通過冷卻介質(zhì)加以淬火，噴水孔設(shè)置在上下壓頭平面上，淬火時上下壓頭同時、同量將冷卻水噴灑在產(chǎn)品的上下表面上。本發(fā)明的有益效果首次在裝甲板加熱中采用天然氣作為加熱介質(zhì)，通過控制燃氣燃燒，得到低氧化性的氣氛，較少表面的氧化和脫碳，使得產(chǎn)品脫碳層在0. 05mm以下的先進水平，解決了國內(nèi)大尺寸高強度薄裝甲板淬火均勻性、平面度的難題。


圖1本發(fā)明中淬火壓頭示意圖。
具體實施例方式現(xiàn)在根據(jù)產(chǎn)品的重量、形狀、冷板進爐后的升溫速度、爐體的結(jié)構(gòu)、對產(chǎn)品氧化量的要求、爐溫均勻性的要求，在不同的控溫區(qū)內(nèi)合理配置燒嘴(數(shù)量、功率、出口速度、入爐角度，應(yīng)與爐體設(shè)計時一同考慮)，達到節(jié)能、環(huán)保、產(chǎn)品合格的要求。為了保證沿爐子長度方向溫度的均勻性，熱處理爐沿爐長方向分布適當(dāng)?shù)目販貐^(qū)段，各個控溫區(qū)段上下部獨立控制。以保證工藝要求的升溫速度和各區(qū)到達時間的時間差。 上下部的燒嘴均采用水平形式安裝。燒嘴前燃燒設(shè)備每套燒嘴的燃氣支管上設(shè)手動球閥， 燃氣電磁閥，空燃比例閥，旋塞閥及燃氣波紋管。每套燒嘴的助燃空氣支管上設(shè)手動蝶閥、 電動空氣調(diào)節(jié)閥及空氣波紋管。每套燒嘴配備控制器和點火變壓器，實現(xiàn)自動點火和火焰監(jiān)測?？杖急壤y的作用是實現(xiàn)助燃空氣和天然氣的理想配比，完全采用自動方式，無需人工參與，可以實現(xiàn)天然氣用量隨空氣用量的隨時調(diào)整，節(jié)約燃氣、控制爐內(nèi)氣氛。淬火壓床由壓床傳動系統(tǒng)、上框架、下框架、上下壓頭、頂升系統(tǒng)組成。零件平面度是通過壓淬機床的是用來達到的。通過將在淬火溫度的產(chǎn)品送入到淬火壓床壓頭之間，用上下壓頭將產(chǎn)品加緊，然后通過冷卻介質(zhì)加以淬火，同時在壓力的控制之下，產(chǎn)品不會因為組織應(yīng)變而產(chǎn)生變形的工藝，這樣既可以保證產(chǎn)品的硬度、組織，又可以保證零件的形狀。 為了實現(xiàn)理想的平面度，壓床壓力、壓床的框架同步性、壓頭設(shè)計、壓頭平面度、冷卻一致性都是影響平面度的關(guān)鍵因素。壓頭壓力對于不同厚度的產(chǎn)品在淬火過程中產(chǎn)生的變形抗力、應(yīng)力均有不同，所以需要根據(jù)不同產(chǎn)品的性能制定不同的壓力參數(shù)。壓力過大會造成產(chǎn)品表面出現(xiàn)死彎、壓坑，使得產(chǎn)品不能通過調(diào)平工序加以恢復(fù)使用，造成廢品；壓力過小又不能抵抗產(chǎn)品變形， 起不到抗變形的意義，同樣會給后續(xù)工序帶來問題。設(shè)計可以通過電腦隨時調(diào)整的工作壓力來達到控制變形的目的。壓床同步性是保證產(chǎn)品所有平面同時受力，使得平面度得到實現(xiàn)的重要一步。因為在實際的工作過程中，產(chǎn)品是通過下壓頭抬升，與上壓頭實現(xiàn)產(chǎn)品夾合。但是如果下壓頭框架不能保證下框架平面的同步性，就使得產(chǎn)品整個平面不能保證同時受力，可能局部地方根本沒有受力，這樣在淬火過程中，局部會產(chǎn)生非常大的變形，導(dǎo)致調(diào)平不法實現(xiàn)，甚至?xí)ò迨沟谜麄€傳動無法正常運行。通過設(shè)計頂升油缸的位置與各頂升油缸頂升的同步性速度來達到下框架一直運行的目的。壓床運行速度也是影響平面度的因素之一。速度包括產(chǎn)品出爐速度和壓床抬起速度。首先，速度決定著產(chǎn)品淬火溫度是否滿足工藝的要求，當(dāng)然時間越短越有利于產(chǎn)品硬度的保障，因為甲板鋼的防護性能是通過產(chǎn)品的高硬度來保證的，所以淬火溫度的準確性就顯得十分重要了。其次，速度的合理性也很重要。如果一味的提高出料速度和壓床抬升速度，可能會導(dǎo)致制造成本的大幅上升，同時也不利于產(chǎn)品定位精度的提高。在這兩個速度中，出料速度占據(jù)的時間相對較長。如果提高過快的出料速度，產(chǎn)生產(chǎn)品在減速過程中，發(fā)生較大位置的滑移，而且位置無法精確的控制，只能通過增加淬火壓床的有限尺寸加以保證，這樣會造成很大的浪費；抬升速度加快會帶來液壓站電機的功率相應(yīng)加大，也不利于產(chǎn)品加持位置的確定。所以選擇較為合理的出料速度和壓床抬升速度就是非常重要的。壓頭的設(shè)計是影響產(chǎn)品平面度的關(guān)鍵。淬火壓床的壓頭分為上下兩部分。工作方式是上壓頭在工作過程中保持不動，下壓頭帶動產(chǎn)品上移。壓頭的平面度、可靠性、耐用性是問題的關(guān)鍵；以往壓頭的設(shè)計包括框架式和整體式兩種，其具有各自的優(yōu)缺點。從造價上來比較焊接框架式結(jié)構(gòu)簡單、造價低，而采用的整體鑄造結(jié)構(gòu)，造價相對會高很多；從應(yīng)用的效果上來比較兩種結(jié)構(gòu)應(yīng)該均可以滿足使用要求；從使用的穩(wěn)定性上來比較框架結(jié)構(gòu)隨著使用時間的延長，焊接而成的框架壓頭在對薄鋼板進行壓淬時可能問題不大，但對15mm以上的厚裝甲鋼板在高低溫快速沖擊下極易產(chǎn)生變形，導(dǎo)致甲板的平面度達不到使用要求，而整體鑄造式結(jié)構(gòu)，整體的剛度有了很大的保證，保證長時間的使用穩(wěn)定性能， 有長壽命性；同時上下壓頭表面由龍門鏜銑中心一次加工完成，平面度和平行度精度很高， 為產(chǎn)品壓淬平面度提供保障；從設(shè)備的可維修性上來比較，焊接式壓頭維修更換非常麻煩， 時間長，問題不易得到迅速解決，整體鑄造壓頭都獨立安裝，維修更換十分方便迅速，對公司的生產(chǎn)非常有利。目前，上下壓頭采用優(yōu)質(zhì)合金鋼整體鑄造而成，壓頭接觸位置為梯形接觸，這樣既可以保證產(chǎn)品具有很好的平面度，同時又保證壓頭所接觸的產(chǎn)品質(zhì)量符合要求。冷卻一致性對于產(chǎn)品質(zhì)量和平面度的影響關(guān)鍵。噴水的角度、速度、流量、上下壓頭噴水的匹配性、孔的分布均勻度都是重要的參數(shù)。噴水孔設(shè)置在上下壓頭平面上，要求在淬火的時候，上下壓頭同時、同量將冷卻水噴灑在產(chǎn)品的上下表面上，如果不同區(qū)域、上下表面之間存在水量的差距，就會導(dǎo)致整個產(chǎn)品各個部分所產(chǎn)生的變形抗力不均勻，導(dǎo)致嚴重變形。所以，關(guān)鍵技術(shù)是控制到達產(chǎn)品表面的水量。
權(quán)利要求
1.燃氣式甲板加熱壓淬方法，其特征在于在裝甲板加熱中采用天然氣作為加熱介質(zhì)，淬火壓床由壓床傳動系統(tǒng)、上框架、下框架、上下壓頭、頂升系統(tǒng)組成；通過將在淬火溫度的產(chǎn)品送入到淬火壓床壓頭之間，用上下壓頭將產(chǎn)品加緊，上壓頭工作過程中保持不動， 下壓頭帶動產(chǎn)品上移，壓頭接觸位置為梯形接觸，然后通過冷卻介質(zhì)加以淬火，噴水孔設(shè)置在上下壓頭平面上，淬火時上下壓頭同時、同量將冷卻水噴灑在產(chǎn)品的上下表面上。
全文摘要
本發(fā)明應(yīng)用于裝甲鋼板的加熱壓淬生產(chǎn)，涉及一種燃氣式甲板加熱壓淬方法。通過采用天然氣作為燃燒介質(zhì)，控制爐內(nèi)環(huán)境在低氧化氣氛環(huán)境，防止產(chǎn)品發(fā)生氧化和脫碳；通過創(chuàng)新研制了多點同步式整體框架結(jié)構(gòu)及梯形壓頭壓淬設(shè)備，在壓床壓力、壓床的框架同步性、壓頭設(shè)計、壓頭平面度、冷卻一致性這些方面采取措施；該方法解決了大尺寸裝甲板壓力淬火過程中的溫度不均勻、產(chǎn)品質(zhì)量差、產(chǎn)品平面度低及自動化水平低等技術(shù)問題，生產(chǎn)效率與自動化水平高、排放低，滿足了環(huán)保、綠色的生產(chǎn)方式。
文檔編號C21D1/673GK102154539SQ20111005056
公開日2011年8月17日 申請日期2011年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月2日
發(fā)明者馮衛(wèi), 龐金錄, 張寶起, 張小強, 李宏偉, 李密, 畢泗元, 王亮, 王智山, 白潔, 耿文新, 魏玉春 申請人:北京北方車輛集團有限公司