火焰淬火的燃料和装置选择

由于火焰淬火要求具有较快的加热速度（一般达1000℃/min以上），因此，用于火焰淬火的燃料必须具有较高的发热值，且来源容易，价格低廉，在贮存和使用中安全、可靠、污染小。

乙炔、煤气、天然气、丙烷或者煤油都可作为火焰淬火的燃料（见表3-1），但目前我国仍普遍用氧乙炔火焰来实施火焰加热。氧乙炔火焰温度较高（达3100℃），比较适宜浅层表面淬火，深层加热时工件表面容易过热。

表3-1 用于火焰淬火的燃料

① 氧与燃料气混合气的热值乘以正常燃烧速率的乘积。

② 随加热值和成分而异。

火焰淬火装置的燃料供应系统主要由高压燃料气发生器（或燃料气汇流排）、氧气汇流排、减压阀、安全防爆装置（防爆水封、回火防止器）及输气导管等组成。淬火系统则由喷枪、淬火喷嘴、淬火水嘴及供水管道、淬火机床或淬火行走机构等组成。测温可采用辐射温度计或红外温度仪进行，但难以实现精确控温，一般作业条件下由操作者目测控制淬火温度。图3-1所示为氧乙炔火焰淬火装置系统示意图。

图3-1 氧乙炔火焰淬火装置系统示意图

1—高压乙炔发生器 2—乙炔导管 3—氧气汇流排 4—压力表 5—汇流排减压阀 6—氧气站减压器 7—防爆水封 8—气体手动开关 9—混合室 10—环形火焰喷嘴 11—电子调节记录仪 12—辐射温度计 13—气体自动开关 14—移动用电动机 15—淬火机床移动装置

图3-2所示为几种典型火焰喷头的结构。喷嘴的形状取决于工件的尺寸、淬火硬化部位形状和淬火方法等，喷嘴有单头，也有多头。喷头的结构有直接通冷却水的、不通冷却水的（单头喷嘴），以及与喷水器联合在一起的多种形式。多喷嘴的喷头在设计时，要注意使混合室的尺寸与喷火孔数目及面积匹配。如果混合室太小，则容易导致“回火”（火焰回击），而混合室面积过多超过喷火孔面积，则由于气流速度大大超过燃烧速度又使火焰喷头无法发挥有效作用。实际上由于火焰淬火较多地应用于异形表面的仿形淬火，大多数情况下火焰喷嘴采用手工制作。一般是用纯铜板或纯铜管轧成矩形，然后用冲头冲出单排或多排的火焰喷孔。图3-3所示是一种大模数齿轮沿齿廓淬火的火焰喷嘴。(www.xing528.com)

图3-2 几种典型火焰喷头的结构

制作火焰喷嘴应注意以下几点：

1）火焰喷嘴面的曲率必须采用仿加热面曲率，以使火焰喷射距离相同，加热均匀。

2）水室和气室必须相互紧贴，并用铜焊焊死，靠水室来冷却气室，防止加热过程中气室本身吸热升温后发生“炸枪”“回火”，影响淬火的连续性，进而影响淬火质量，甚至导致烧损喷枪、导管和气瓶爆炸事故的发生。

图3-3 大模数齿轮沿齿廓淬火的火焰喷嘴

a）外形 b）火孔分布 c）水孔分布

3）火焰喷嘴之喷孔的总面积应小于混合室导管的截面面积，一般二者的面积比为1∶（2.5～3）。

为了保证火焰淬火的质量，应尽量采用淬火机床作业。将工件固定在淬火机床上（类似于立式或卧式机床以及平面行走装置），采用无级调速系统，以确保淬火面的硬度均匀、稳定。