森泰英格（成都）數(shù)控刀具有限公司 （四川 610207） 李海峽

大部分鋼材的淬火通常使用淬火油作為淬火冷卻介質(zhì)，相對(duì)應(yīng)盛裝淬火油的淬火冷卻設(shè)備即為淬火油槽。對(duì)于淬火油槽，有兩個(gè)基本要求：具有足夠的淬火冷卻能力；保證淬火油溫度均勻。由于淬火油槽淬火冷卻能力的設(shè)計(jì)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況而定，本文不作論述。本文重點(diǎn)闡述如何對(duì)普通淬火油槽進(jìn)行增加淬火油攪拌裝置的技術(shù)改造，提高普通淬火油槽油溫均勻性，并能減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，保證產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率。

一、傳統(tǒng)淬火油槽淬火冷卻的現(xiàn)狀

傳統(tǒng)淬火油槽只是盛裝淬火油的容器，所有產(chǎn)品的淬火操作全部由操作者手工在靜止的淬火油內(nèi)進(jìn)行。這樣，就存在如下問題：

（1）淬火油槽內(nèi)上下油液溫度相差較大，給產(chǎn)品（尤其是細(xì)長工件）熱處理質(zhì)量帶來隱患。由于淬火油槽內(nèi)淬火油相對(duì)靜止，紅熱工件使淬火油溫度升高，高溫淬火油比重減小上升，低溫淬火油比重增加下降，油槽內(nèi)形成垂直溫差層，致使工件冷卻不均勻。

（2）工件在靜油中淬火，表面極易形成蒸汽膜，影響淬火質(zhì)量。工件剛剛進(jìn)入淬火油的瞬間，淬火油立即被加熱而汽化，在工件表面形成一層蒸汽膜，由于蒸汽膜導(dǎo)熱性較差，極易在工件表面產(chǎn)生軟點(diǎn)或軟帶。

（3）工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低（特別是大件）。傳統(tǒng)淬火方法是：工件在淬火過程中必須人工在油槽內(nèi)上下移動(dòng)，破壞工件表面的蒸汽膜，以提高淬火油的冷卻能力；同時(shí)，增加淬火油溫的均勻性。

（4）淬火時(shí)間長，爐內(nèi)未淬火工件表面極易氧化。由于操作者在淬火過程中爐蓋是敞開的，爐內(nèi)涌入大量空氣，原有密封情況下的保護(hù)氣氛被破壞，使尚未出爐的高溫零件表面氧化，特別是最后出爐的工件表面氧化尤為嚴(yán)重。

二、傳統(tǒng)淬火油槽增加攪拌的必要性

良好的攪拌可以避免油溫局部過高，使槽中各部分油溫趨于均勻。攪拌能提高淬火油和工件間的相對(duì)流速，從而提高淬火油的冷卻能力。攪動(dòng)裝置的設(shè)置、工件的裝掛方式等，都應(yīng)盡量使同批淬火工件的不同部位均獲得基本相近的油溫，工件間或同一工件的不同部位的相對(duì)流速過高或過低，都會(huì)對(duì)淬火冷卻的均勻性產(chǎn)生不利的影響。所以，加強(qiáng)攪拌的必要性可以大致歸結(jié)為如下三點(diǎn)：

（1）對(duì)于淬火冷卻來說，加強(qiáng)攪拌不但可以提高淬火烈度，而且還顯著提高了淬火冷卻能力。因攪拌能夠造成淬火冷卻介質(zhì)在淬火工件之間的強(qiáng)烈運(yùn)動(dòng)，以加快熱交換過程，使高溫階段蒸汽膜形成初期即被破壞，從而提高了工件在淬火過程中的冷卻速度，同時(shí)在低溫對(duì)流期也加速熱量的傳遞。

（2）提高淬火冷卻介質(zhì)溫度均勻度。攪拌可使整個(gè)淬火油槽的介質(zhì)形成一個(gè)較為均勻的溫度場和較為強(qiáng)烈的介質(zhì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，有利于減少工件變形和降低淬火開裂風(fēng)險(xiǎn)；防止淬火油局部過熱，避免火災(zāi)發(fā)生，同時(shí)也減緩了介質(zhì)的老化，并提高其使用壽命。

（3）是提高淬火質(zhì)量的保障之一，保證產(chǎn)品質(zhì)量的低分散度和高同一性。

三、傳統(tǒng)淬火油槽技術(shù)改造

對(duì)傳統(tǒng)淬火油槽進(jìn)行增加淬火油攪拌裝置的技術(shù)改造，解決問題的主要方向是如何使油較強(qiáng)烈的循環(huán)翻騰，工件在流動(dòng)的油液中自由冷卻，來代替操作者的手工操作，使他們騰出時(shí)間將爐內(nèi)零件迅速出爐淬入油槽，縮短零件在爐內(nèi)的停留時(shí)間，減少工件的表面氧化程度。由此提出三種攪拌方案：葉輪攪拌、壓縮空氣攪拌和油液自身循環(huán)攪拌（即噴射式攪拌）。

1. 方案對(duì)比

（1）方案一為葉輪攪拌 是目前國內(nèi)使用較多的一種方法，因其可獲得較好的紊流效果, 葉輪無需管道，容易安裝、取出和維修。缺點(diǎn)是：①制造工作量大，且需安裝導(dǎo)流板，費(fèi)用高。②葉輪占據(jù)油槽的有效空間。③油液橫向流動(dòng)勢(shì)必會(huì)加大細(xì)長件的變形量。

（2）方案二為壓縮空氣攪拌 優(yōu)點(diǎn)是改造工程簡單，方便，費(fèi)用低，只要將壓縮空氣接入油槽即可起到攪拌作用。缺點(diǎn)是：①壓縮空氣在油中會(huì)產(chǎn)生氣泡，使工件表面產(chǎn)生軟點(diǎn)。②壓縮空氣中含有水分，水分進(jìn)入淬火油槽，影響淬火油的冷卻性能，甚至導(dǎo)致淬火油報(bào)廢。

（3）方案三為油液自身循環(huán)攪拌（即噴射式攪拌）具體做法是用油泵從淬火油槽中抽油、增壓，通過管道將油打回淬火油槽，從而使油液循環(huán)攪拌翻騰。高壓油造成的油液翻騰攪拌效果類似于壓縮空氣，但卻克服了壓縮空氣攪拌的兩大缺點(diǎn)。

經(jīng)過對(duì)上述3個(gè)方案的認(rèn)真考慮、比對(duì)、研究和論證，根據(jù)各自的利弊與性價(jià)比，最終選定方案三噴射式攪拌。

2. 噴射式攪拌方案實(shí)施

噴射式攪拌裝置是由離心式熱油泵，將熱油從油槽中抽出，經(jīng)過板式換熱器冷卻，再以較高的壓力通過開有若干出油孔的噴油管路垂直送回油槽，強(qiáng)制油液產(chǎn)生對(duì)流、循環(huán)的原理制成（見附圖）。該方案在實(shí)現(xiàn)冷卻的同時(shí)，也起到循環(huán)攪拌的效果。且油液翻騰程度完全可控，操作者可根據(jù)實(shí)際情況通過閥門進(jìn)行流量大小的調(diào)整。

淬火油槽噴射式攪拌原理圖

四、改造效果

改造完成后，經(jīng)過兩個(gè)月的生產(chǎn)實(shí)踐，效果非常理想并順利通過驗(yàn)收。主要表現(xiàn)在以下幾方面：

（1）提高冷卻能力方面：在淬火油溫相同的情況下，由于增加攪拌的作用，使油在一定程度上翻騰，大大提高了淬火油的冷卻能力。

（2）均勻油溫方面：通過油液翻動(dòng)，使油槽內(nèi)上下油溫均勻一致，為提高產(chǎn)品（特別是大、長件）淬火質(zhì)量創(chuàng)造了條件。

（3）產(chǎn)品性能方面：零件表面硬度更加均勻，同一工件表面硬度均勻度提高為±1HRC。

（4）提高生產(chǎn)效率方面：大大縮短了淬火時(shí)間，工人勞動(dòng)強(qiáng)度也隨之大大降低；同時(shí)，零件表面氧化程度得到明顯改善，為后序處理創(chuàng)造了有利條件。