淬火油槽问题探讨1

淬火油槽问题探讨
课题概要
• 淬火是将金属工件加热到某一适当温度并 保持一段时间，随即浸入淬冷介质中快速 冷却的金属热处理工艺。 • 对于淬火油槽，有两个基本要求：具有足 够的淬火冷却能力；保证淬火油温度均匀。
项目概要
• 本课题对淬火问题进行探讨，利用TRIZ理 论技术系统进化法则，建立物场模型，再 用专业技术理论进行方案设计，并对方案 进行验证。
问题描述与分析
问题描述与分析
构建系统模型
• 物场模型：是由两个物质和一个场这样三个元 素所构成的完全的、最小的技术系统。是一种 用图形表达问题的符合语言来揭示系统的功能， 描述任何技术系统中不同元素之间发生的不足 的、有害的、过度的和不需要的各种相互作用. 设计人员通过使用这些特定的符号来有序地进 行解决发明问题的方法。
方案对比
• 经过对上述3个方案的认真考虑、比对、研 究和论证，根据各自的利弊与性价比，最 终选定方案三喷射式搅拌。
方案实施
• 喷射式搅拌装置是由离心式热油泵，将热 油从油槽中抽出，经过板式换热器冷却， 再以较高的压力通过开有若干出油孔的喷 油管路垂直送回油槽，强制油液产生对流、 循环的原理制成（见附图）。该方案在实 现冷却的同时，也起到循环搅拌的效果。 且油液翻腾程度完全可控，操作者可根据 实际情况通过阀门进行流量大小的调整。
构建系统模型
• 识别模型中的三个要素，构建物场模型
冷却
F
S1
S2
淬火油
工件
构建系统模型
• 对此物场模型进行分析，由于在问题描述 中静止的淬火油存在的问题，造成静止的 淬火油对工件的冷却作用不足，即作用力 有用但不充分。
寻找标准解
寻找标准解
• 根据物场模型中类型分析，作用不足主要 采用class2&3； • 从标准解中第二级增强物场模型中选取： 双物质——场模型。
TRIZ的解题模式
TRIZ工具
标准问题 问题模型
解决方案 标准解法 模型
应用 验证
转化
归纳 定义
应用
具体 问题
具体问题解
问题描述与分析
• 淬火存在的问题 • （1）淬火油槽内上下油液温度相差较大， 给产品热处理质量带来隐患。 • （2）工件在静油中淬火，表面极易形成蒸 汽膜，影响淬火质量。 • （3）工人劳动强度大，生产效率低（特别 是大件）。
具体方案
• 提出三种搅拌方案：叶轮搅拌、压缩空气 搅拌和油液自身循环搅拌（即喷射式搅 拌）。
方案对比Biblioteka Baidu
• （1）方案一为叶轮搅拌：是目前使用较多 的一种方法，因其可获得较好的紊流效果, 叶轮无需管道，容易安装、取出和维修。 缺点是：①制造工作量大，且需安装导流 板，费用高。②叶轮占据油槽的有效空间。 ③油液横向流动势必会加大细长件的变形 量。
寻找标准解
冷却
F1
S1
S2
淬火油
工件
F2
机械场
寻找标准解
• 外加机械场主要通过搅拌完成，搅拌能够 造成淬火油在淬火工件之间的强烈运动， 以加快热交换过程，使高温阶段蒸汽膜形 成初期即被破坏，从而提高了工件在淬火 过程中的冷却速度，同时在低温对流期也 加速热量的传递，避免油温局部温度过高， 使槽中各部分油温趋于均匀，从而达到加 强冷却的效果。
方案实施
结论
• 改造完成后，经过生产实践，效果非常理 想并顺利通过验收。
方案对比
• （2）方案二为压缩空气搅拌：优点是改造 工程简单，方便，费用低，只要将压缩空 气接入油槽即可起到搅拌作用。缺点是： ①压缩空气在油中会产生气泡，使工件表 面产生软点。②压缩空气中含有水分，水 分进入淬火油槽，影响淬火油的冷却性能， 甚至导致淬火油报废。
方案对比
• （3）方案三为油液自身循环搅拌（即喷射 式搅拌）具体做法是用油泵从淬火油槽中 抽油、增压，通过管道将油打回淬火油槽， 从而使油液循环搅拌翻腾。高压油造成的 油液翻腾搅拌效果类似于压缩空气，但却 克服了压缩空气搅拌的两大缺点。