專(zhuān)利名稱(chēng)：縱導(dǎo)感應(yīng)器以及階梯軸縱導(dǎo)感應(yīng)器掃描淬火工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機(jī)械零件的熱處理裝置及熱處理方法，尤其是涉及一種縱導(dǎo)感應(yīng)器以及階梯軸縱導(dǎo)感應(yīng)器掃描淬火工藝。
背景技術(shù)：
長(zhǎng)期以來(lái)，軸類(lèi)中頻淬火采用圓環(huán)型連續(xù)淬火感應(yīng)器，這種工藝本身具有一個(gè)難以克服的缺點(diǎn)，既工件軸向尺寸變化部位(如階梯軸)(D-d)/2≥3-5mm就會(huì)出現(xiàn)不連續(xù)的淬硬層，且軸肩處很容易過(guò)熱并產(chǎn)生裂紋。因?yàn)橛脠A環(huán)型感應(yīng)器進(jìn)行連續(xù)加熱時(shí)，工件上的感應(yīng)電流沿圓周方向流動(dòng)，與感應(yīng)器上中頻電流的方向處處相反，由于鄰近效應(yīng)的產(chǎn)生，將會(huì)引起感應(yīng)器上中頻電流密度的變化，從而導(dǎo)致不同直徑部位的感應(yīng)電流有強(qiáng)有弱，造成加熱溫度不均而引起軟帶，導(dǎo)致階梯軸不同直徑部位淬硬層不連續(xù)，從而使整軸的機(jī)械強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)計(jì)使用要求。
為了解決階梯軸不同直徑部位淬硬層連續(xù)的技術(shù)難題，國(guó)外如法國(guó)、日本采用縱向整體感應(yīng)淬火技術(shù)。但縱向整體感應(yīng)淬火對(duì)設(shè)備的中頻電源要求較高，設(shè)備的制造成本較高；縱向整體感應(yīng)器工裝的設(shè)計(jì)制造技術(shù)很難，往往需要經(jīng)過(guò)多次改進(jìn)調(diào)試才能成功，且一次只能加工淬火一個(gè)零件，生產(chǎn)效率較低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的工藝復(fù)雜、成本高的缺點(diǎn)，提出了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉的縱導(dǎo)感應(yīng)器。
本發(fā)明目的通過(guò)下述技術(shù)方案得以解決一種縱導(dǎo)感應(yīng)器，包括與升降機(jī)構(gòu)相連接，并與中頻感應(yīng)電源通過(guò)電源線(xiàn)連接的線(xiàn)圈體、固定于線(xiàn)圈體的導(dǎo)磁體，線(xiàn)圈體由上半圓線(xiàn)圈體、下半圓線(xiàn)圈體以及與上半圓線(xiàn)圈體和下半圓線(xiàn)圈體相連通的直管線(xiàn)圈體組成一個(gè)近似封閉的空間，階梯軸穿過(guò)上半圓線(xiàn)圈體與下半圓線(xiàn)圈體所形成的空間；直管線(xiàn)圈體與上半圓線(xiàn)圈體和下半圓線(xiàn)圈體所在的平面相垂直，直管線(xiàn)圈體上固定有U形導(dǎo)磁體，U形導(dǎo)磁體的開(kāi)口端靠近階梯軸端，導(dǎo)磁體U形截面的對(duì)稱(chēng)軸穿過(guò)階梯軸的橫截面的中心。
作為優(yōu)選，上半圓線(xiàn)圈體與進(jìn)液管相連通，下半圓線(xiàn)圈體與出液體管相連通；固定于線(xiàn)直管線(xiàn)圈體上的導(dǎo)磁體為高磁通硅鋼片。
縱導(dǎo)感應(yīng)器由一組或一組以上的線(xiàn)圈體和導(dǎo)磁體組成，優(yōu)選的縱導(dǎo)感應(yīng)器由一組線(xiàn)圈體和導(dǎo)磁體組成。
本發(fā)明還根據(jù)上述的縱導(dǎo)感應(yīng)器提供了一種階梯軸縱導(dǎo)感應(yīng)器掃描淬火工藝。
本發(fā)明目的通過(guò)下述技術(shù)方案得以解決階梯軸縱導(dǎo)感應(yīng)器掃描淬火工藝，包括以下步驟1)將縱導(dǎo)感應(yīng)器放置于階梯軸的下端，中頻感應(yīng)電源的輸出頻率設(shè)定為3～8kHz，縱導(dǎo)感應(yīng)器的加熱功率設(shè)定為150～250kW，掃描速率設(shè)定為2～5mm/s，接通電源對(duì)旋轉(zhuǎn)的階梯軸掃描加熱；2)階梯軸表面溫度上升至淬火溫度后，對(duì)階梯軸表面進(jìn)行連續(xù)噴射淬火；3)縱導(dǎo)感應(yīng)器向上掃描移動(dòng)，在階梯軸的橫截面積變化處調(diào)節(jié)中頻感應(yīng)電源的輸出頻率、縱導(dǎo)感應(yīng)器的加熱功率和掃描速率，使階梯軸表面得到持續(xù)掃描加熱淬火，從而完成整支階梯軸的表面淬火。
掃描淬火過(guò)程中進(jìn)液管中通入冷卻介質(zhì)并從出液體管流出；淬火介質(zhì)溫度為25～40℃。
橫向磁場(chǎng)感應(yīng)掃描加熱淬火采用的是縱向加熱而非圓周加熱，利用兩組沿軸線(xiàn)布置的有效導(dǎo)體以及設(shè)置于導(dǎo)體上的高磁通硅鋼片導(dǎo)磁體產(chǎn)生沿階梯軸表面流動(dòng)的感應(yīng)電流進(jìn)行掃描加熱，當(dāng)階梯軸旋轉(zhuǎn)起來(lái)后，調(diào)整感應(yīng)器加熱功率和掃描速度，待達(dá)到淬火溫度后再對(duì)連接軸表面進(jìn)行連續(xù)噴射淬火，隨著感應(yīng)器的向上掃描移動(dòng)，使連接軸表面得到持續(xù)掃描加熱淬火，從而完成整支階梯軸的表面淬火。
本發(fā)明目的可以進(jìn)一步完善兩組或兩組以上縱導(dǎo)感應(yīng)器通過(guò)電源線(xiàn)與同一組的中頻感應(yīng)電源連接，并且與同一組縱導(dǎo)感應(yīng)器升降機(jī)構(gòu)相連，實(shí)現(xiàn)多工位階梯軸縱導(dǎo)感應(yīng)器掃描淬火工藝；優(yōu)選雙工位階梯軸縱導(dǎo)感應(yīng)器掃描淬火工藝。雙工位的縱導(dǎo)感應(yīng)器在淬火時(shí)可以采用串聯(lián)聯(lián)接，由于感應(yīng)器的功率損耗，在同等條件下，左邊感應(yīng)器淬火溫度比右邊感應(yīng)器溫度高，從而使左右兩支連接軸淬火深度不一；為解決該技術(shù)難題，通過(guò)反復(fù)試驗(yàn)，最終采用導(dǎo)磁體增減法來(lái)平衡雙工位縱導(dǎo)感應(yīng)器的輸出功率，從而達(dá)到在同等條件工藝參數(shù)下，用雙工位縱導(dǎo)感應(yīng)器淬火加工后的兩支階梯軸的淬層深度保持一致。
由于采用了縱導(dǎo)感應(yīng)器以及階梯軸縱導(dǎo)感應(yīng)器掃描淬火工藝，使感應(yīng)器的結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)單，設(shè)備成本和淬火加工成本更為經(jīng)濟(jì)。通過(guò)采用雙工位階梯軸縱導(dǎo)感應(yīng)器掃描淬火工藝，在保持相同淬火加工質(zhì)量的條件下使中頻感應(yīng)電源、縱導(dǎo)感應(yīng)器升降機(jī)構(gòu)和其它附屬設(shè)備的利用率提高，生產(chǎn)效率從而也提高了一倍。


附圖1是縱導(dǎo)感應(yīng)器結(jié)構(gòu)的主視圖。
附圖2是縱導(dǎo)感應(yīng)器結(jié)構(gòu)的俯視圖。
附圖3是縱導(dǎo)感應(yīng)器結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。
具體實(shí)施例方式
下面通過(guò)實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說(shuō)明。
實(shí)施例縱導(dǎo)感應(yīng)器如附圖1-3所示，包括與升降機(jī)構(gòu)相連接，并與中頻感應(yīng)電源通過(guò)電源線(xiàn)連接的線(xiàn)圈體8、固定于線(xiàn)圈體的高磁通硅鋼片13，線(xiàn)圈體8為銅管彎曲而成，由上半圓線(xiàn)圈體81、下半圓線(xiàn)圈體83以及兩段分別與上半圓線(xiàn)圈體81和下半圓線(xiàn)圈體83相連通的直管線(xiàn)圈體82組成一個(gè)近似封閉的空間，階梯軸穿過(guò)上半圓線(xiàn)圈體81與下半圓線(xiàn)圈體83所形成的空間；直管線(xiàn)圈體82與上半圓線(xiàn)圈體81和下半圓線(xiàn)圈體83所在的平面相垂直，直管線(xiàn)圈體82上固定有U形高磁通硅鋼片13，U形高磁通硅鋼片13的開(kāi)口端靠近階梯軸端，高磁通硅鋼片13的U形截面的對(duì)稱(chēng)軸穿過(guò)階梯軸的橫截面的中心；上半圓線(xiàn)圈體81與進(jìn)液管7相連通，下半圓線(xiàn)圈體83與出液體管9相連通。
階梯軸縱導(dǎo)感應(yīng)器掃描淬火工藝采用雙工位淬火工藝，將縱導(dǎo)感應(yīng)器放置于階梯軸的下端，階梯軸的材質(zhì)為40Cr，下端直徑為30mm，中頻感應(yīng)電源的輸出頻率設(shè)定為5kHz，縱導(dǎo)感應(yīng)器的加熱功率設(shè)定為200kW，掃描速率設(shè)定為3mm/s，接通電源對(duì)旋轉(zhuǎn)的階梯軸掃描加熱；階梯軸表面溫度上升至950℃后，對(duì)階梯軸表面進(jìn)行連續(xù)噴射淬火；縱導(dǎo)感應(yīng)器向上掃描移動(dòng)，在階梯軸階梯面直徑為38mm處設(shè)定中頻感應(yīng)電源的輸出頻率為3.5kHz、縱導(dǎo)感應(yīng)器的加熱功率為220kW和掃描速率為2.5mm/s，淬火參數(shù)的調(diào)節(jié)由微機(jī)程序控制，使階梯軸表面得到持續(xù)掃描加熱淬火，從而同時(shí)完成兩個(gè)工位上的兩支階梯軸的表面淬火；掃描淬火過(guò)程中進(jìn)液管7中通入冷卻介質(zhì)并從出液體管9流出；淬火介質(zhì)選用BW型水性淬火液，淬火液的溫度為25℃。
權(quán)利要求
1.縱導(dǎo)感應(yīng)器，包括與升降機(jī)構(gòu)相連接，并與中頻感應(yīng)電源通過(guò)電源線(xiàn)連接的線(xiàn)圈體、固定于線(xiàn)圈體的導(dǎo)磁體，其特征在于線(xiàn)圈體(8)由上半圓線(xiàn)圈體(81)、下半圓線(xiàn)圈體(83)以及與上半圓線(xiàn)圈體(81)和下半圓線(xiàn)圈體(83)相連通的直管線(xiàn)圈體(82)組成一個(gè)近似封閉的空間，階梯軸穿過(guò)上半圓線(xiàn)圈體(81)與下半圓線(xiàn)圈體(83)所形成的空間；所述的直管線(xiàn)圈體(82)與上半圓線(xiàn)圈體(81)和下半圓線(xiàn)圈體(83)所在的平面相垂直，直管線(xiàn)圈體(82)上固定有U形導(dǎo)磁體(13)，所述的U形導(dǎo)磁體(13)的開(kāi)口端靠近階梯軸端，導(dǎo)磁體(13)U形截面的對(duì)稱(chēng)軸穿過(guò)階梯軸的橫截面的中心。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的縱導(dǎo)感應(yīng)器，其特征在于所述的上半圓線(xiàn)圈體(81)與進(jìn)液管(7)相連通，下半圓線(xiàn)圈體(83)與出液體管(9)相連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的縱導(dǎo)感應(yīng)器，其特征在于所述的固定于線(xiàn)直管線(xiàn)圈體(82)上的導(dǎo)磁體(13)為高磁通硅鋼片。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的縱導(dǎo)感應(yīng)器，其特征在于縱導(dǎo)感應(yīng)器由一組或一組以上的線(xiàn)圈體(8)和導(dǎo)磁體(13)組成。
5.階梯軸縱導(dǎo)感應(yīng)器掃描淬火工藝，其特征在于包括以下步驟1)將縱導(dǎo)感應(yīng)器放置于階梯軸的下端，中頻感應(yīng)電源的輸出頻率設(shè)定為3～8kHz，縱導(dǎo)感應(yīng)器的加熱功率設(shè)定為150～250kW，掃描速率設(shè)定為2～5mm/s，接通電源對(duì)旋轉(zhuǎn)的階梯軸掃描加熱；2)階梯軸表面溫度上升至淬火溫度后，對(duì)階梯軸表面進(jìn)行連續(xù)噴射淬火；3)縱導(dǎo)感應(yīng)器向上掃描移動(dòng)，在階梯軸的橫截面積變化處調(diào)節(jié)中頻感應(yīng)電源的輸出頻率、縱導(dǎo)感應(yīng)器的加熱功率和掃描速率，使階梯軸表面得到持續(xù)掃描加熱淬火，從而完成整支階梯軸的表面淬火。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的階梯軸縱導(dǎo)感應(yīng)器掃描淬火工藝，其特征在于掃描淬火過(guò)程中進(jìn)液管(7)中通入冷卻介質(zhì)并從出液體管(9)流出。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的階梯軸縱導(dǎo)感應(yīng)器掃描淬火工藝，其特征在于淬火介質(zhì)溫度為25～40℃。
8.根據(jù)權(quán)利要求5或6或7所述的階梯軸縱導(dǎo)感應(yīng)器掃描淬火工藝，其特征在于兩組或兩組以上縱導(dǎo)感應(yīng)器通過(guò)電源線(xiàn)與同一組中頻感應(yīng)電源連接，并且與同一組縱導(dǎo)感應(yīng)器升降機(jī)構(gòu)相連，實(shí)現(xiàn)多工位階梯軸縱導(dǎo)感應(yīng)器掃描淬火工藝。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種機(jī)械零件的熱處理裝置及熱處理方法，尤其是涉及一種縱導(dǎo)感應(yīng)器以及階梯軸縱導(dǎo)感應(yīng)器掃描淬火工藝?？v導(dǎo)感應(yīng)器包括線(xiàn)圈體和導(dǎo)磁體，階梯軸穿過(guò)上半圓線(xiàn)圈體與下半圓線(xiàn)圈體所形成的空間，直管線(xiàn)圈體與上、下半圓線(xiàn)圈體所在的平面相垂直；直管線(xiàn)圈體上固定有U形導(dǎo)磁體，U形導(dǎo)磁體的開(kāi)口端靠近階梯軸端，導(dǎo)磁體U形截面的對(duì)稱(chēng)軸穿過(guò)階梯軸的橫截面的中心。階梯軸縱導(dǎo)感應(yīng)器掃描淬火工藝，包括以下步驟將縱導(dǎo)感應(yīng)器放置于階梯軸的下端，階梯軸表面溫度上升至淬火溫度后，對(duì)階梯軸表面進(jìn)行掃描噴射淬火。采用縱導(dǎo)感應(yīng)器以及階梯軸縱導(dǎo)感應(yīng)器掃描淬火工藝，使感應(yīng)器的結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)單，設(shè)備成本和淬火加工成本更為經(jīng)濟(jì)。
文檔編號(hào)C21D1/62GK101089202SQ200610051980
公開(kāi)日2007年12月19日 申請(qǐng)日期2006年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月15日
發(fā)明者周利軍 申請(qǐng)人:萬(wàn)向電動(dòng)汽車(chē)有限公司