一种热处理的流水生产系统及方法

文档序号:30359 发布日期:2021-09-24 浏览:52次 >En<

阅读说明:本技术 一种热处理的流水生产系统及方法 (Heat treatment flow production system and method ) 是由 王自军 王金玉 高俊杰 于 2021-05-28 设计创作,主要内容包括:本发明的一种热处理的流水生产系统及方法,包括依热处理工艺先后次序布置的布料机、前清洗机、淬火炉、淬火槽、热清洗机、冷清洗机、回火炉及控制单元,控制单元用于生产系统的整体控制;布料机的料槽上设有布料辊和布料驱动器,布料辊沿布料方向横向设置,布料辊上设有一个或多个硬橡胶刮板,布料驱动器用于驱动布料辊沿轴承套圈的输送方向反向旋转;前清洗机包括水平设置的前清洗网带,前清洗网带上方设有喷淋室,前清洗网带下方设有前清洗油水分离装置,前清洗油水分离装置用于前清洗机的清洗液净化。热处理后的变形量小,表面无磕碰伤,色泽均匀,颜色为亮银灰;硬度均匀,同批零件的硬度差值HRC≤2,同一零件不同位置的硬度差值HRC≤1。(The invention relates to a heat treatment flow production system and a heat treatment flow production method, which comprises a distributing machine, a front cleaning machine, a quenching furnace, a quenching tank, a hot cleaning machine, a cold cleaning machine, a tempering furnace and a control unit which are arranged in sequence according to a heat treatment process, wherein the control unit is used for the integral control of a production system; a material distributing roller and a material distributing driver are arranged on a material groove of the material distributing machine, the material distributing roller is transversely arranged along the material distributing direction, one or more hard rubber scrapers are arranged on the material distributing roller, and the material distributing driver is used for driving the material distributing roller to reversely rotate along the conveying direction of the bearing ring; the front cleaning machine comprises a front cleaning mesh belt horizontally arranged, a spray chamber is arranged above the front cleaning mesh belt, a front cleaning oil-water separation device is arranged below the front cleaning mesh belt, and the front cleaning oil-water separation device is used for cleaning liquid purification of the front cleaning machine. The deformation after heat treatment is small, the surface is not damaged by collision, the color is uniform, and the color is bright silver ash; the hardness is uniform, the hardness difference HRC of parts in the same batch is less than or equal to 2, and the hardness difference HRC of different positions of the same part is less than or equal to 1.)

一种热处理的流水生产系统及方法

技术领域

本发明涉及轴承零部件热处理领域,尤其涉及一种热处理的流水生产系统及方法。

背景技术

轴承是一种常用的机械零部件,通常由轴承套圈、滚珠和保持架装配而成,轴承套圈包括环状结构的内圈和外圈。轴承套圈须经过热处理提高硬度,使轴承具有较长的使用寿命,为保证热处理的效率和质量,现多采用流水线工艺进行处理。

例如申请号为201510497920.3的中国发明专利,公开了一种轴承套圈的热处理生产线,通过流水线方式依次进行预清洗、淬火、热清洗、冷清洗和回火处理,实现轴承套圈热处理生产线的自动化,具有较高的生产效率。但经过实践发现流水线方式热处理仍存在较多不足:1、直接上料后轴承套圈在输送时不能较好的排布搭接堆积的位置淬火易出现硬度分布不均;2、热处理前后对工件清洗干净非常重要,否则残余油渍会污染真空炉炉膛,影响热处理质量,淬火后若清洗不干净,回火时,会产生大量烟气,一方面会缩短回火炉的炉膛使用寿命,另一方面是车间生产环境恶化。

综上所述,需对现有的热处理生产线进行改进,以解决上述问题,以提高轴承套圈的热处理质量。

发明内容

本发明针对上述难点,提出一种热处理的流水生产系统及方法,能有效的对轴承套圈热处理前后进行清洗,保证热处理质量,避免未清洗干净的渣滓热处理过程对炉膛污染。

本发明的一种热处理的流水生产系统,包括依热处理工艺先后次序布置的布料机、前清洗机、淬火炉、淬火槽、热清洗机、冷清洗机、回火炉及控制单元,所述控制单元用于生产系统的整体控制;

所述布料机的料槽上设有布料辊和布料驱动器,所述布料辊沿布料方向横向设置,所述布料辊上设有一个或多个硬橡胶刮板,所述布料驱动器用于驱动布料辊沿轴承套圈的输送方向反向旋转;

所述前清洗机包括水平设置的前清洗网带,所述前清洗网带上方设有喷淋室,所述前清洗网带下方设有前清洗油水分离装置,所述前清洗油水分离装置用于前清洗机的清洗液净化;

所述淬火炉内部为无马弗结构,所述淬火炉包括预热段和加热段;

所述淬火槽包括槽体,所述槽体设于淬火炉的落料口下方,所述槽体的侧壁设有水箱,所述水箱与前清洗油水分离装置连通进行热交换,所述槽体内设有提升机,所述提升机的出口上方设有抽油烟机,所述抽油烟机的外部管道上安装有燃烧装置;

所述热清洗机包括热清洗网带,所述热清洗网带上方设有依热清洗次序分布的皂水浸洗、第一强力皂水喷淋和第一强风吹干三个工位,所述热清洗网带下方设有热清洗油水分离装置;

所述冷清洗机包括冷清洗网带,所述冷清洗网带上方设有依冷清洗次序分布的皂水冷却、第二强力皂水喷淋、第二强风吹干三个工位,所述冷清洗网带下方设有冷清洗油水分离装置。

更进一步地,所述布料机上还设有高度调节组件,所述高度调节组件用于调节布料辊与料槽之间的高度。

具体地,所述前清洗油水分离装置包括储液循环池、第一水泵和第二水泵,所述第一水泵用于抽取储液循环池中的循环液对轴承套圈进行喷淋,所述储液循环池包括依次连通的多级沉淀区、过滤区和油水分离区,所述过滤区包括翻涌过滤箱,所述翻涌过滤箱的底板上方设有过滤板,所述过滤板的下方与第一水泵的第一进水口连通,所述翻涌过滤箱的一侧设有挡板、另一侧设有出水舌,所述挡板上设有用于翻涌过滤箱与多级沉淀区连通的通孔,所述出水舌用于翻涌过滤箱中的循环液溢流至油水分离区,所述油水分离区上设有循环刮油器,所述油水分离区的底部与第二水泵的第二进水口连通,所述第二水泵的第二出水口与多级沉淀区和/或第一进水口连通。

所述多级沉淀区包括依次连通的蓄液箱、初级沉淀箱和二级沉淀箱,所述蓄液箱用于储蓄第一水泵喷淋后的循环液,所述循环液由蓄液箱溢流至初级沉淀箱,所述初级沉淀箱和二级沉淀箱的底部连通,所述挡板位于二级沉淀箱和翻涌过滤箱之间。

更进一步地,所述翻涌过滤箱中设有与蓄液箱连通的翻涌管,所述翻涌管的翻涌进水口高度低于蓄液箱的周边高度,所述翻涌管的翻涌出水口高度低于出水舌的高度。

进一步具体地,所述过滤区还包括浮渣滤除箱,所述浮渣滤除箱设于翻涌过滤箱的一侧,所述浮渣滤除箱的中部与油水分离区连通,所述浮渣滤除箱上设有可拆卸结构的浮渣滤网,所述循环液由出水舌溢流至浮渣滤除箱。

进一步地,所述油水分离区包括依次连通的初级分离箱和二级分离箱,所述浮渣滤除箱的中部与初级分离箱连通,所述循环液由初级分离箱溢流至二级分离箱,所述循环刮油器用于二级分离箱的油水分离。

进一步优选地,所述二级分离箱的底部设有坠管器,所述坠管器用于坠住循环刮油器的圆管。

进一步地,所述坠管器包括圆筒和立板,所述立板设于圆筒的两端,所述立板用于圆筒的中部悬空置于二级分离箱内,所述圆管套装于圆筒的中部,所述立板的底部与二级分离箱的底部贴合。

更进一步地,所述浮渣滤除箱、初级分离箱和二级分离箱的底部均设有出水支管,所述出水支管与第二进水口连通。

进一步地,还包括总进水管、排水管和液位计,所述液位计设于二级分离箱内,所述总进水管和排水管分别设有总进水阀和排水阀,所述总进水管与初级沉淀箱连通,所述液位计与总进水阀电连接,所述排水管与出水支管连通。

进一步地,所述第一水泵的进水管上还设有过滤器,所述过滤器的两端设有连通的备用管,所述备用管上设有备用阀。

进一步地,所述前清洗机的出口处还设有预清洗干燥箱。

进一步具体地,所述加热段包括壳体、加热控制装置,所述壳体下方安装有贯穿于壳体的淬火网带,所述壳体内壁安装有绝热保温层,所述壳体上方设有延伸至绝热保温层内的气氛搅拌风机,所述绝热保温层侧壁依轴承套圈的输送方向间隔横向安装有多根辐射管,所述辐射管与加热控制装置电连接,所述绝热保温层内还安装有气氛检测控制装置。

进一步地,所述淬火槽还包括窜动装置、搅拌装置和循环冷却装置,所述窜动装置安装于槽体内、位于落料口下方,所述搅拌装置和循环冷却装置安装于槽体上方。

更进一步地,所述槽体的侧面设有用于清理槽体底部轴承套圈的清理间。

进一步地,所述布料机的一侧还设有上料机,所述上料机与布料机的斗仓连通。

进一步地,所述前清洗机的出水管道上安装有压力表和调节阀。

一种热处理的方法,包括以下步骤:

S1、将轴承套圈经布料机水平间隔3-10mm布置;

S2、采用40-70℃的清洗液对轴承套圈进行喷淋清洗;

S3、预热后加热至820-920℃,保温1-2h,淬火炉内通入天然气裂解炉裂解的RX气体;

S4、淬火槽内60-80℃油浴淬火,提升机脱油处理;

S5、40-60℃热清洗,5-10℃冷清洗;

S6、150-300℃,保温3-5h回火。

优选地,完成步骤S2后,进一步风冷干燥。

本发明与现有技术相比,具有以下优点:

1.对轴承套圈进行均匀平铺布料,轴承套圈无紧贴和堆叠,有效提高了预清洗的清洗效果,以及加热过程中受热的均匀性,热处理后的变形量小,表面无磕碰伤,色泽均匀,颜色为亮银灰;硬度均匀,同批零件的硬度差值HRC≤ 2,同一零件不同位置的硬度差值HRC≤1。

2.预清洗液通过水箱与淬火槽进行热交换,降低淬火槽温度的同时加热预清洗液,使预清洗具有更好的清洗效果,预清洗的压力通过压力表和调节阀,调节至与轴承套圈质量相匹配的清洗压力,适应不同规格的轴承套圈清洗。

3.本发明的热处理流水生产系统将清洗液循环利用、油水分离,将淬火槽中的热油气经抽油烟机抽出外排燃烧,更加节能环保。

4.实现了轴承零部件(轴承套圈)的连续热处理,自动化程度高,可应用于工业化大规模生产。

附图说明

图1为流水生产系统的分布结构示意图;

图2为布料机的结构示意图;

图3为前清洗油水分离装置的结构示意图(图中箭头为清洗液流经方向);

图4为图3的A-A剖面结构示意图;

图5为图3的B-B剖面结构示意图;

图6为水箱与槽体的主视结构示意图;

图7为水箱与槽体的侧视结构示意图(图中箭头为清洗液流经方向)。

其中,1-布料机、2-前清洗机、3-淬火炉、4-淬火槽、5-热清洗机、6- 冷清洗机、7-回火炉、8-布料辊、9-布料驱动器、10-硬橡胶刮板、11-前清洗网带、12-喷淋室、13-前清洗油水分离装置、14-轴承套圈、15-提升机、16- 抽油烟机、17-斗仓、18-高度调节组件、19-预清洗干燥箱、20-压力表、21- 调节阀、22-槽体、23-落料口、24-水箱、25-预热段、26-加热段、27-料槽、 28-热交换管道,

储液循环池、132-第一水泵、133-第二水泵、134-多级沉淀区、135-过滤区、136-油水分离区、137-翻涌过滤箱、138-过滤板、139-第一进水口、1310- 挡板、1311-出水舌、1312-通孔、1313-循环刮油器、1314-蓄液箱、1315-初级沉淀箱、1316-二级沉淀箱、1317-翻涌管、1318-翻涌进水口、1319-翻涌出水口、1320-浮渣滤除箱、1321-浮渣滤网、1322-初级分离箱、1323-二级分离箱、1324-坠管器、1325-圆筒、1326-立板、1327-出水支管、1328-总进水管、 1329-排水管、1330-液位计、1331-总进水阀、1332-排水阀、1333-过滤器、 1334-备用管、1335-备用阀、1336-圆管、1337-第二进水口、1338-第二出水口。

具体实施方式

如图1所示,本发明的一种热处理的流水生产系统,包括依热处理工艺先后次序布置的布料机、前清洗机、淬火炉、淬火槽、热清洗机、冷清洗机、回火炉及控制单元,所述控制单元用于生产系统的整体控制;

所述布料机的料槽上设有布料辊和布料驱动器,所述布料辊沿布料方向横向设置,所述布料辊上设有一个或多个硬橡胶刮板,所述布料驱动器用于驱动布料辊沿轴承套圈的输送方向反向旋转;

所述前清洗机包括水平设置的前清洗网带,所述前清洗网带上方设有喷淋室,所述前清洗网带下方设有前清洗油水分离装置,所述前清洗油水分离装置用于前清洗机的清洗液净化;

所述淬火炉内部为无马弗结构,所述淬火炉包括预热段和加热段;

所述淬火槽包括槽体,所述槽体设于淬火炉的落料口下方,所述槽体的侧壁设有水箱,所述槽体内设有提升机,所述提升机的出口上方设有抽油烟机,所述抽油烟机的外部管道上安装有燃烧装置;

所述热清洗机包括热清洗网带,所述热清洗网带上方设有依热清洗次序分布的皂水浸洗、第一强力皂水喷淋和第一强风吹干三个工位,所述热清洗网带下方设有热清洗油水分离装置;

所述冷清洗机包括冷清洗网带,所述冷清洗网带上方设有依冷清洗次序分布的皂水冷却、第二强力皂水喷淋、第二强风吹干三个工位,所述冷清洗网带下方设有冷清洗油水分离装置。

如图2所示,所述布料机上还设有高度调节组件,所述高度调节组件用于调节布料辊与料槽之间的高度。高度调节组件包括设于料槽上方的龙门架,龙门架上设有用于布料辊两端穿过的第一腰型槽和第二腰型槽,布料辊的两端为台阶结构,即两端的圆台直径小于中部尺寸,第一腰型槽和第二腰型槽的外侧均设有高度调节器,高度调节器与布料辊的两端套装。通过高度调节器调节布料辊与料槽上表面的距离,以适应不同规格的轴承套圈布料。

料槽的上方和下方还分别设有斗仓和振动电机,振动电机与电源连接,振动电机产生振动用于驱使斗仓内轴承套圈至料槽上。斗仓的出料口上设有用于调节出料口大小的料口调节器,通过料口调节器调节出料口大小。高度调节器为螺杆式机构,螺杆式机构包括螺纹结构连接的调节螺杆和固定架,固定架沿龙门架长度方向的外侧设置,固定架内设有升降板,升降板上设有与布料辊套装的通孔,升降板的顶面与调节螺杆转动连接,所述调节螺杆的顶部安装有调节手柄,所述升降板的宽度与固定架的内侧宽度相同。调节布料辊高度时,转动调节手柄,将布料辊调节至适宜高度后,再开启振动电机和布料驱动器,斗仓内轴承套圈在振动电机的驱动下,由出料口振动至料槽上,再经旋转的硬橡胶刮板整理至平铺状态。其中料口调节器为螺杆式机构,出料口上设有封板,封板与料口调节器连接,通过料口调节器调节封板封闭出料口的大小。另一实施例中调节螺杆上安装有锁紧螺母,调节布料辊高度后,通过锁紧螺母将调节螺杆和固定架的连接处锁紧,使布料过程中的稳定性更好。

如图3、图4、图5所示,所述前清洗油水分离装置包括储液循环池、第一水泵和第二水泵,第一水泵用于抽取储液循环池中的循环液对轴承套圈进行喷淋,储液循环池包括依次连通的多级沉淀区、过滤区和油水分离区,过滤区包括翻涌过滤箱,翻涌过滤箱的底板上方设有过滤板,通过过滤网滤除循环液中的固体杂质,过滤板的下方与第一水泵的第一进水口连通,所述翻涌过滤箱的一侧设有挡板、另一侧设有出水舌,挡板上设有用于翻涌过滤箱与多级沉淀区连通的通孔,出水舌用于翻涌过滤箱中的循环液(清洗液)溢流至油水分离区,油水分离区上设有循环刮油器,油水分离区的底部与第二水泵的第二进水口连通,第二水泵的第二出水口与多级沉淀区连通。

多级沉淀区包括依次连通的蓄液箱、初级沉淀箱和二级沉淀箱,所述蓄液箱用于储蓄第一水泵喷淋后的循环液,蓄液箱为方形结构,具有较大的蓄水体积,循环液由蓄液箱溢流至初级沉淀箱,初级沉淀箱和二级沉淀箱的底部连通,挡板位于二级沉淀箱和翻涌过滤箱之间。所述翻涌过滤箱中设有与蓄液箱连通的翻涌管,翻涌管的翻涌进水口高度低于蓄液箱的周边高度,翻涌管的翻涌出水口高度低于出水舌的高度。蓄液箱中无浮渣的循环液通过翻涌管快速翻涌至翻涌过滤箱中,再经过滤网供第一水泵对轴承套圈进行喷淋。过滤区还包括浮渣滤除箱,浮渣滤除箱设于翻涌过滤箱的一侧,浮渣滤除箱的中部与油水分离区连通,浮渣滤除箱上设有可拆卸结构的浮渣滤网,循环液由出水舌溢流至浮渣滤除箱。可拆卸结构具体包括设于浮渣滤网周边的框板,框板与浮渣滤除箱通过螺钉连接,拆卸螺钉即可拆除浮渣滤网。油水分离区包括依次连通的初级分离箱和二级分离箱,浮渣滤除箱的中部与初级分离箱连通,循环液由初级分离箱溢流至二级分离箱,所述循环刮油器用于二级分离箱的油水分离。

二级分离箱的底部设有坠管器,坠管器用于坠住循环刮油器的圆管。所述坠管器包括圆筒和立板,立板为矩形结构,圆筒和立板均为金属材质,互相焊接制成,立板设于圆筒的两端,立板用于圆筒的中部悬空置于二级分离箱内,圆管套装于圆筒的中部,立板的底部与二级分离箱的底部贴合,通过坠管器的重量将圆管坠至循环液中,避免圆管因循环液的浮力呈漂浮状态,使循环刮油器刮油更稳定。浮渣滤除箱、初级分离箱和二级分离箱的底部均设有出水支管,出水支管与第二进水口连通。通过出水支管将各箱体底部没有浮油的循坏液泵送至初级沉淀箱中。

还包括总进水管、排水管和液位计,液位计设于二级分离箱内,所述总进水管和排水管分别设有总进水阀和排水阀,总进水管与初级沉淀箱连通,所述液位计与总进水阀电连接,排水管与出水支管连通。总进水管与自来水管连接,液位计与电源电连接,当液位计监测液位低于预定位置时,控制总进水阀向水箱内补水,以保障循环利用装置的供水,第二水泵泵送出水支管的循坏液至初级沉淀箱,进行循环使用,当循坏液需要更换时将水箱内的液体由排水管排出。第一水泵的进水管上还设有过滤器,过滤器的两端设有连通的备用管,备用管上设有备用阀。需要清理或更换过滤器时,拆开过滤器,进行相应的封堵,再打开备用阀,第一水泵泵送的循环液经备用管进入,可保证清理过滤器期间,油液过滤循环利用装置不停机,保证轴承套圈的正常生产。

蓄液箱内安装有管道与水箱进行热交换,排烟水箱整体为矩形,如图 6、图7所示,水箱与前清洗油水分离装置连通进行热交换,水箱的具体结构为双层金属结构,槽体中部通过多根热交换管道将两侧壁的水箱贯穿连通,热交换管道靠近槽体的中部设置,避免与槽体内其他机构干涉,本实施例中管道为十根壁厚1.5mm的不锈钢管,两侧的水箱上设有分别设有水箱进水管和水箱出水管,清洗液由一侧的水箱进入、另一侧流出,通过热交换管道与槽体内部的淬火油热交换,前清洗机的出口处还设有预清洗干燥箱,预清洗干燥箱内安装有风扇,通过风扇对预清洗后的轴承套圈干燥。

所述加热段包括壳体、加热控制装置,所述壳体下方安装有贯穿于壳体的淬火网带,所述壳体内壁安装有绝热保温层,所述壳体上方设有延伸至绝热保温层内的气氛搅拌风机,所述绝热保温层侧壁依轴承套圈的输送方向间隔横向安装有多根辐射管,所述辐射管与加热控制装置电连接,所述绝热保温层内还安装有气氛检测控制装置。炉内气氛是采用天然气裂解炉裂解的RX气体,轴承内外圈等零件不易粘附碳黑,淬火后硬度均匀性好。外观为均匀一致的银灰色,表面无脱碳和氧化。淬火炉炉内碳势,由氧探头检测炉内碳势信息,传输给碳势控制仪,通过计算和调整电磁阀,实现碳势自动控制。

所述淬火槽还包括窜动装置、搅拌装置和循环冷却装置,所述窜动装置安装于槽体内、位于落料口下方,所述搅拌装置和循环冷却装置安装于槽体上方。窜动装置、搅拌装置和循环冷却装置的主体结构为现有结构,窜动装置通过变频电机驱动,转动速率可调,根据轴承套圈尺寸不同上下窜动速度变频可调。从而达到提高淬火冷却效果,减少零件变形,避免零件产生屈氏体组织和软点。

所述槽体的侧面设有用于清理槽体底部轴承套圈的清理间。

所述布料机的一侧还设有上料机,所述上料机与布料机的斗仓连通。所述前清洗机的出水管道上安装有压力表和调节阀。喷淋室内水平间隔布置五根清洗管,清洗管上间隔安装雾化喷洗头,喷洗压力依轴承套圈自身质量调节,选用的清洗压力不能使轴承套圈在前清洗网带上产生移动。

控制单元为PLC控制器和PC机,PLC控制器通过网口与PC机通讯连接,对生产线:温度、传动、电机、加热、碳势、冷却、安全等实现全面的实时数显监控、管理和执行过程控制。

一种热处理的方法,包括以下步骤:

S1、将轴承套圈经布料机水平间隔3-10mm布置;

S2、采用40-70℃的清洗液对轴承套圈进行喷淋清洗;

S3、预热后加热至820-920℃,保温1-2h,淬火炉内通入天然气裂解炉裂解的RX气体;

S4、淬火槽内60-80℃油浴淬火,提升机脱油处理;

S5、40-60℃热清洗,5-10℃冷清洗;

S6、150-300℃,保温3-5h回火。

下面以材料GCr15为例经生产系统淬火,预清洗剂选用HQ-156,原液按8倍的自来水稀释,预清洗采用雾化喷淋干燥后淬火,硬度检测标准为 GB230金属洛氏硬度测试方法,同一零件测试轴承套圈正反面四象限点的硬度值,同批次零件(一批次100-200KG,按热处理炉的容积选取)任意选择10件测试硬度值。

各实施例和对比例测试值如下:

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