一、综述 ....................................................................................................................................................... 3 二、热处理车间任务 ................................................................................................................................... 3 （一）工作条件分析 ............................................................................................................................... 3 （二）车间生产纲领 ............................................................................................................................... 3 （三）材料的选用 ................................................................................................................................... 4 三、热处理工艺设计及主要设备选用 ....................................................................................................... 4 （一）工艺设计 ....................................................................................................................................... 4 （二）设备选用及数量计算 ................................................................................................................... 8 （三）冷却设备 ..................................................................................................................................... 13 （四）清理设备 ..................................................................................................................................... 14 （五）辅助设备 ..................................................................................................................................... 14 （六）起重运输及自动化设备 ............................................................................................................. 15 四、车间布局 ............................................................................................................................................. 16 （一）车间在厂区的位置 ..................................................................................................................... 16 （二）车间面积及面积指标 ................................................................................................................. 17 （三）布局原则 ..................................................................................................................................... 17 （四）车间设备布局间距 ..................................................................................................................... 18 （五）车间布局图 ................................................................................................................................. 19 五、参考文献 ............................................................................................................................................. 19
一、综述
金属热处理是机械制造中的重要工艺之一，与其他加工工艺相比，热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分，而是通过改变工件内部的显微组织，或改变工件表面的化学成分，赋予或改
善工件的使用性能。其特点是改善工件的内在质量，而这一般不是肉眼所能看到的。 为使金属工件具有所需要的力学性能、物理性能和化学性能，除合理选用材料和各种成形工艺外，热处理工艺往往是必不可少的。
正所谓“工欲善其事,必先利其器”，那么也就必须给热处理一个良好的环境及先进设备，总的来说就是一个设计得当的热处理车间。设计的主要内容整个热处理车间的设计过程。热处理车间生产任务、工作制度及年时基数、工艺设计、热处理设备的选择与计算、车间设备组织与布置、车间动力和辅助材料消耗量计算、热处理的生产安全与环境保护、热处理车间人员定额、热处理车间的建设投资及技术经济指标等方面，对热处理车间进行设计。从热处理技术的现状和水平，掌握其发展趋势，大力发展先进的热处理新技术、新工艺、新材料、新设备，用高新技术改造传统的热处理技术，实现“优质、高效、节能、降耗、无污染、低成本、专业化生产”的方向上设计热处理车间。
二、热处理车间任务
本设计的任务是设计一间主要生产阀门弹簧的热处理车间。
（一）工作条件分析
弹簧是一种利用材料弹性特点的机械零件，它的性能和材料的关系十分密切。根据弹簧的工作性能，要求材料必须有充分的弹性，材料的弹性极限要足够高。由于同时很多弹簧工作时承受交变载荷，它的变形量随载荷变化而变化，因此除了要求具有高的弹性外，还要有高的疲劳强度，能经受长时间的交变载荷作用。弹簧的使用范围特别广泛，根据服役条件和工作环境的不同，对弹簧材料还有提出各样的特殊要求。例如要求弹簧材料具有耐蚀性，耐热，耐低温，非磁性级良好的导电性等等。此外还要求材料具备优良的加工性能，总而言之，弹簧材料应具备加工容易，制造方便，性能稳定，价格低廉等特点。
其常见缺陷主要为：
①硬度不足，弹性低； ②脆性大； ③变形；
④淬火开裂；
⑤表面脱碳或元素粗话； ⑥表面腐蚀。
（二）车间生产纲领
所设计的热处理车间的年产量为800吨的阀门弹簧，属于小型热处理车间。
（三）材料的选用
根据阀门弹簧的服役条件，采用50CrVA弹簧钢是适宜的，该钢具有良好的力学性能和工艺性能，淬透性较高，加入V使钢的晶粒细化，降低过热敏感性，并且无石墨化倾向，提高了强度和韧性，具有高的疲劳强度，屈服比也较高。是一种高级弹簧，用作较大截面的高负荷重要弹簧及工作温度<300℃的阀门弹簧，活塞弹簧和安全阀弹簧。
三、热处理工艺设计及主要设备选用
（一） 工艺设计 （1）典型工件名称
YI 4×44×55×6.0 普通圆柱螺旋压缩弹簧外形尺寸如下图所示。所使用材料为50CrVA弹簧钢。
有效圈数，总长度
（2）加工工艺流程
未处理弹簧→预先热处理（正火）→强化处理（淬火+中温回火）→校直→稳定化处理（去应力回火）→热处理完成→强化处理（喷丸强化）。 （3）热处理工艺规范
1）正火：加热温度850～870℃、保温时间1h，自然冷却。在淬火之前的正火处理，可以减轻淬火加热变形程度。
温度 (860±10)℃ 1.0h 空冷 时间 正火选用中温箱式电阻炉。电阻炉是对炉体内的电热元件通电，利用其电阻发热来供热的炉子。中温箱式电阻炉主要用于碳钢、合金钢的退火、正火、回火、固体渗碳等。
其操作要点有：
a.检查炉内是否有未出炉或遗漏的工件；
b.检查设备是否完好，检查控温仪表是否正常，加热是否正常，炉门限位开关是否灵活可靠； c.禁止将带有油、水和冰雪的工件直接装入炉内； d.使用温度不得超过设备的最高工作温度； e.装炉量不得超过允许的最大装炉量；
f.装料不可用力投掷，以免砸坏搁砖，炉墙，热电偶和电热元件； g.工件入炉后不得与加热元件触碰； h.工件在炉内，应均匀分布在有效加热区内。
2）淬火：采用一次淬火工艺，淬火加热温度为860℃、保温时间0.5～1h。可使零件获得高的硬度和耐磨性，高的接触疲劳寿命和可靠性，高的尺寸稳定性。弹簧的淬火宜在油中冷却，以免变形和
开裂。为了减小变形量，除了采用正确的加热和冷却方法外，有时还采用专用淬火夹具进行成形淬火。淬火用油可以选择各种矿物油，如锭子油、变压器油、机械油、柴油和植物油。油的优点是它的沸点比水高，所以对流阶段的开始温度比水高，在马氏体转变温度附近，已进入对流阶段，对减少弹簧的变形开裂有利，而且油温升高会增加它的流动性，反而使冷却能力有所提高。
温度 (860±10)℃ 1h 油冷 时间
淬火选用可控气氛密封箱式电阻炉。工件在空气介质中加热容易发生氧化脱碳，甚至烧损现象，为了防止此现象的产生，可采用可控气氛热处理，可以改善工件表面的组织结构，提高机器零件的使用性能，减少工件的加工余量或加工工序，以节约金属材料的消耗。可控气氛炉的机械化，自动化程度较高，如今得到了广泛的应用。保护气体选用甲醇裂解气体进行保护，气流量为5-6m3/h。 3）中温回火：回火加热温度为350℃、保温时间为1.5~2h。回火是对弹簧使用性能有显著影响的热处理工序，为了获得所需要的力学性能，稳定弹簧的组织和尺寸以及消除内应力。弹簧在淬火后应尽快进行回火，以免由于内应力过大而产生裂纹，淬火与回火之间的时间间隔不超过2-4个小时。