細長厚壁小口徑炮管噴淬設備及噴淬工藝的制作方法
【專利摘要】本發明提供了一種細長厚壁小口徑炮管噴淬設備及噴淬工藝，該噴淬設備主要由進水管、側噴水管、上噴水管、內噴水管、水泵、移動平臺組成，水泵通過進水管分別與側噴水管、上噴水管或內噴水管相連接，進水管上設置閥門及壓力表，側噴水管與上噴水管上各裝有一排噴嘴；內噴水管上密布設置直徑為3-20mm的噴水孔，上噴水管和內噴水管安裝于移動平臺上。采用所述噴淬設備進行噴淬，主要包括如下步驟：快速冷卻階段、平穩冷卻階段、控制變形階段、組織轉變階段。該噴淬設備結構簡單，成本低，適應范圍廣，同時配以該噴淬冷卻工藝，在生產細長厚壁小口徑炮管鍛件時，內孔冷卻強度高，冷卻均勻，使炮管內孔獲得優良的力學性能。
【專利說明】細長厚壁小口徑炮管噴淬設備及噴淬工藝
【技術領域】
[0001]本發明屬于金屬熱加工工藝領域，涉及細長厚壁小口徑炮管噴淬設備及噴淬工藝。
【背景技術】
[0002]淬火冷卻技術是熱處理工藝過程的重要組成部分。一般淬火冷卻均采用浸液式，即將加熱為奧氏體化的工件浸入冷卻介質中，以大于臨界冷卻速度的速度快速冷卻，獲得淬火馬氏體或下貝氏體組織。這對中小截面的工件或淬透性好的合金鋼件可獲得滿意的淬火效果。但是對大截面的工件，淬火效果較差。尤其是超大壁厚小口徑細長炮管內孔，淬火質量受到很大影響，主要是因為采用浸液式淬火時，細長孔內部的淬火介質因高溫而產生氣體，內孔基本淬不上火，難以達到淬火質量要求，這就直接影響了炮管內孔的力學性能和使用壽命。
[0003]炮管是火炮的一個重要部件，它的內孔主要作用是承受火藥燃氣壓力，導引彈丸運動，并賦予彈丸一定的初速。在射擊時火炮身管承受著很復雜的應力，要承受高速、高溫、高壓、急冷急熱、反復交變載荷等的作用，因此要求炮管內孔必須具有高比例極限或高屈服強度和良好的沖擊韌性。為達到這個目的，厚壁小口徑細長炮管內孔淬火冷卻時，必須采用特殊工藝，即噴淬，使內孔快速冷卻，以獲得良好的淬火組織與性能。
[0004]采用傳統的浸液式淬火冷卻其主要缺點在于:
炮管在內孔一個壁厚深度位置取樣，要求力學性能很高。用傳統的浸液式淬火冷卻，炮管內孔表面在淬火時產生蒸汽( 膜)，淬火冷卻速度慢，影響了內孔的淬火冷卻效果，內孔力學性能達不到標準規定的高強度、高韌性要求。
【發明內容】
[0005]為了克服現有技術不足，本發明提供了一種細長厚壁小口徑炮管噴淬設備及噴淬工藝，對內孔、表面同時進行高壓噴淬冷卻，確保大壁厚炮管整體性能尤其是內孔達到較高強度與韌性。
[0006]本發明所述細長厚壁小口徑炮管噴淬設備主要由進水管、側噴水管、上噴水管、內噴水管、水泵、移動平臺組成，水泵通過進水管分別與側噴水管、上噴水管或內噴水管相連接，進水管上設置閥門及壓力表，側噴水管與上噴水管上各裝有一排噴嘴；內噴水管上密布設置直徑為3-20mm的噴水孔,上噴水管和內噴水管安裝于移動平臺上。
[0007]所述噴嘴上設置開關裝置。
[0008]本發明所述細長厚壁小口徑炮管噴淬工藝采用所述噴淬設備進行操作，主要包括如下步驟:
第一步:快速冷卻階段，在噴淬初期，調節進水壓力0.05-0.35Mpa進行噴淬，快速打破蒸汽膜，使炮管溫度迅速下降，至炮管溫度為350-400度；
第二步:平穩冷卻階段，降低進水壓力，以0.03-0.3Mpa的水壓進行噴淬，使炮管冷卻速度減小，至炮管溫度為200度左右；
第三步:控制變形階段，關閉閥門或噴嘴，炮管進行空冷，使炮管內部溫度與表面溫度均溫，此階段要實時監控炮管表面溫度；
第四步:當炮管表面溫度升溫趨勢減緩，進入組織轉變階段，打開閥門或噴嘴，繼續冷卻，至關閉閥門或噴嘴，炮管空冷5-10分鐘后，炮管表面溫度不高于200度，噴淬結束。
[0009]本發明采用的設備結構簡單，成本低，易操作，適應范圍廣，使用所述噴淬設備，同時配以本發明所述噴淬工藝，在生產細長厚壁小口徑炮管鍛件時，內孔冷卻強度高，冷卻均勻，使炮管內孔獲得優良的力學性能。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1本發明所述噴淬設備結構示意圖；
圖2為內噴水管結構示意圖；
圖中I進水管1、2進水管2、3側噴水管、4上噴水管、5內噴水管、6支承輥、7移動平臺、8閥門、9壓力表、10水泵、11支撐架、12水池、13炮管、14噴水孔。
【具體實施方式】
[0011]如圖所示:將炮管(13 )放置在支承輥(6 )上，兩個側噴水管(3 )位于炮管(13 )兩側。根據炮管(13)內孔、壁厚大小，事先調整好上噴水管(4)和內噴水管(5)高度，通過移動平臺(7)將內噴水管(5)插入炮管(13)內孔內，內噴水管(5)端頭置于支撐架(11)上，以保持水平，這時上噴水管(4)位于炮管(13)上方。側噴水管(3)和上噴水管(4)上各裝有一排噴嘴，噴嘴上設置開關裝置，內噴水管(5)上密布設置直徑為3-20mm的噴水孔(14)，兩個水泵(10)置于水池(12)中，分別與進水管I (I)、進水管2 (2)相連，打開水泵(10)，調節進水管I (I)、進水管2 (2)上的閥門(8)，壓力表(9)量程0-0.35MPa，根據壓力表(9)可調節控制進水壓力大小，支承輥(6)旋轉帶動炮管(13)旋轉，可對炮管(13)內孔、外壁同時噴水均勻冷卻。
[0012]采用上述專用噴淬設備進行炮管內孔噴淬冷卻，具體工藝步驟如下:
采用臺車爐加熱，注意裝爐時將工件墊平，防止工件在加熱過程中變形。充分奧氏體化后，將工件運至噴淬設備上，先將炮管放置在支承輥上，側噴水管位于鍛件兩側，根據炮管內孔壁厚大小，事先調整好上噴水管和內噴水管高度，通過移動平臺將內噴水管插入炮管內，支承輥旋轉帶動炮管旋轉，打開進水管1、進水管2，可對炮管內孔、外壁同時進行均勻強烈噴水冷卻。淬火冷卻工藝主要分四個階段完成，即快速冷卻階段、平穩冷卻階段、控制變形階段及組織轉變階段。噴淬結束后，裝爐回火。
[0013]其中上述四個階段具體操作為:
第一步:快速冷卻階段，在噴淬初期，調節進水壓力0.05-0.35Mpa進行噴淬，快速打破蒸汽膜，使炮管溫度迅速下降，至炮管溫度為350-400度；
第二步:平穩冷卻階段，降低進水壓力，以0.03-0.3Mpa的水壓進行噴淬，使炮管冷卻速度減小，至炮管溫度為200度左右；
第三步:控制變形階段，關閉閥門或噴嘴，炮管進行空冷，使炮管內部溫度與表面溫度均溫，此階段要實時監控炮管表面溫度；第四步:當炮管表面溫度升溫趨勢減緩，進入組織轉變階段，打開閥門或噴嘴，繼續冷卻，至關閉閥門或噴嘴，炮管`空冷5-10分鐘后，炮管表面溫度不高于200度，噴淬結束。
【權利要求】
1.一種細長厚壁小口徑炮管噴淬設備，其特征在于，所述噴淬設備主要由進水管、側噴水管、上噴水管、內噴水管、水泵、移動平臺組成，水泵通過進水管分別與側噴水管、上噴水管或內噴水管相連接，進水管上設置閥門及壓力表，側噴水管與上噴水管上各裝有一排噴嘴；內噴水管上密布設置直徑為3-20mm的噴水孔，上噴水管和內噴水管安裝于移動平臺上。
2.如權利要求1所述噴淬設備，其特征在于，所述噴嘴上設置開關裝置。
3.—種細長厚壁小口徑炮管噴淬工藝，其特征在于，采用如權利要求1或2所述噴淬設備進行操作，主要包括如下步驟: 第一步:快速冷卻階段，在噴淬初期，調節進水壓力0.05-0.35Mpa進行噴淬，快速打破蒸汽膜，使炮管溫度迅速下降，至炮管溫度為350-400度； 第二步:平穩冷卻階段，降低進水壓力，以0.03-0.3Mpa的水壓進行噴淬，使炮管冷卻速度減小，至炮管溫度為200度左右； 第三步:控制變形階段，關閉閥門或噴嘴，炮管進行空冷，使炮管內部溫度與表面溫度均溫，此階段要實時監控炮管表面溫度； 第四步:當炮管表面溫度升溫趨勢減緩，進入組織轉變階段，打開閥門或噴嘴，繼續冷卻，至關閉閥門或噴嘴，炮管 空冷5-10分鐘后，炮管表面溫度不高于200度，噴淬結束。
【文檔編號】C21D1/667GK103484631SQ201310399484
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年9月5日 優先權日:2013年9月5日
【發明者】司興奎, 劉殿山, 王菲, 溫玉磊 申請人:通裕重工股份有限公司