垂直堆叠装载是批量气体淬火的优选方案，因为它优化了气流动力学，以确保金相质量的一致性。与交错排列不同，后者会扰乱气体速度并产生热量差异，垂直堆叠可使工件对齐，从而允许冷却介质有序、无阻碍地流动，同时最大限度地提高炉子容量。
核心要点：交错装载会引起湍流和“屏蔽”效应，导致冷却不均匀和潜在的软点。垂直堆叠通过创建清晰的气体流动通道来解决这个问题，确保整个批次的均匀硬化，同时增加每个循环处理的零件总数。
实现金相一致性
优化流动场
为了实现均匀硬度，淬火气体必须以相同的速率从每个零件中提取热量。垂直堆叠装载通过在工件之间创建笔直的垂直通道来实现这一点。
这种配置允许气体有序流动，保持从装载顶部到底部的高速度。
消除低速区
非优化装载的一个关键缺陷是产生气体速度下降的“死区”。主要参考资料表明，垂直配置可有效消除低速区，尤其是在炉子外壁附近。
通过在整个炉腔内保持一致的气体速度，可以防止装载外围零件出现软点。
交错装载的风险
局部屏蔽问题
交错堆叠对冷却介质造成物理屏障。位于上游的零件会有效地屏蔽其后方或下方的零件，阻止新鲜的冷气体到达下游零件的表面。
这会导致冷却速率显著差异，意味着同一批次的零件可能具有不同的金相特性。
湍流和不可预测性
虽然高压淬火中不可避免地会产生一些湍流，但交错装载会产生不受控制的湍流。
气体不是平稳地流过表面，而是被迫快速改变方向。这种混乱的运动会破坏传热过程，使得预测或控制零件的最终质量变得困难。
生产效率和产能
最大化空间利用率
除了质量，垂直堆叠还具有明显的经济优势。它提供了更高的空间利用率，允许您将更大体积的零件装入炉腔，而不会影响气流。
提高产量
由于流动场得到了优化，您可以安全地将炉子装载到最大容量。这导致每个循环的炉子装载容量更大，降低了单位零件的成本并提高了整体工厂产量。
操作注意事项和权衡
夹具稳定性
虽然垂直堆叠在气流方面具有优势，但它需要坚固的夹具。零件必须固定牢固，以免接触或阻碍垂直通道。固定不牢的垂直堆叠可能导致零件在淬火的快速压力变化过程中发生移位。
几何形状依赖性
垂直装载对许多几何形状都很理想，但并非所有几何形状都如此。具有深凹槽的复杂零件可能仍需要特定的定向调整。您必须确保垂直方向不会在内部腔体中积聚气体或液体（如果涉及清洗）。
为您的目标做出正确选择
为了最大限度地提高批量气体淬火生产的效率，请根据您的具体目标调整装载模式：
- 如果您的主要关注点是质量一致性：采用垂直堆叠，以消除屏蔽并确保每个零件都经历相同的冷却速率。
- 如果您的主要关注点是产量：使用垂直配置来最大化装载密度，而不会冒着交错堆叠可能出现的“死区”风险。
通过将您的装载策略与气体流动的物理原理相匹配，您可以将一个可变的过程变成一个可靠的高产操作。
总结表：
| 特征 | 垂直堆叠装载 | 交错堆叠装载 |
|---|---|---|
| 气流动力学 | 有序、笔直的流动通道 | 湍流和混乱的流动 |
| 冷却均匀性 | 高；消除死区 | 低；引起局部屏蔽 |
| 硬度一致性 | 整个批次均匀 | 可变；存在软点风险 |
| 炉子容量 | 最大化空间利用率 | 较低密度以允许流动 |
| 工艺可预测性 | 高且可重复 | 低，由于屏蔽效应 |
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参考文献
- Zaiyong Ma, Jingbo Ma. Research on the uniformity of cooling of gear ring parts under vacuum high-pressure gas quenching. DOI: 10.1088/1742-6596/3080/1/012130
本文还参考了以下技术资料 Kintek Furnace 知识库 .
