程控超大平面淬火的矢量校正裝置制造方法
【專利摘要】一種程控超大平面淬火的矢量校正裝置，主要是在現(xiàn)有的程控超音頻淬火裝置增設(shè)：（1）在感應(yīng)加熱淬火冷卻機(jī)構(gòu)前置的預(yù)熱感應(yīng)器銅圈主體部分上垂直插接有門字形開(kāi)口朝向工件的導(dǎo)磁體，兩相鄰導(dǎo)磁體間隙為0.5-1毫米，在感應(yīng)加熱淬火冷卻機(jī)構(gòu)后置的淬火感應(yīng)器銅圈主體部分上垂直插接有門字形開(kāi)口朝向工件的高磁感導(dǎo)磁片，兩相鄰高磁感導(dǎo)磁片緊密相鄰無(wú)間隙，上述導(dǎo)磁體和高磁感導(dǎo)磁片之間相距2-3毫米；（2）在手動(dòng)控制器上增設(shè)微調(diào)手輪，該微調(diào)手輪與設(shè)在手動(dòng)控制器殼體內(nèi)的廻旋電位器相連，該廻旋電位器與電源控制柜內(nèi)的數(shù)字模塊相連。本發(fā)明不僅能增磁加深硬化層，而且還能使感應(yīng)器隨機(jī)適時(shí)校正與工件距離，有效地保證了工件表面硬度梯度均勻。
【專利說(shuō)明】程控超大平面淬火的矢量校正裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種金屬表面淬火熱處理裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]超音頻淬火技術(shù)是由感應(yīng)線圈把電能傳遞給要加熱的金屬工件，在交變電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)作用，由金屬表面產(chǎn)生渦流加熱，其加熱特點(diǎn)是透熱深度適中，一般硬化層深度在2-3毫米，它比較適合平整平面工件淬火的形變控制?，F(xiàn)有的程控超音頻淬火裝置主要包括有:淬火機(jī)床、工件載物臺(tái)、淬火感應(yīng)器、電源控制柜及手動(dòng)控制器。其中，淬火機(jī)床在X、Y、Z三個(gè)方向上均設(shè)有移動(dòng)副，每個(gè)移動(dòng)副的移動(dòng)部分各與一臺(tái)伺服電機(jī)相連，每臺(tái)伺服電機(jī)通過(guò)導(dǎo)線與電源控制柜相連，該電源控制柜內(nèi)設(shè)有電源開(kāi)關(guān)、各種電器元件和控制各伺服電機(jī)以及淬火感應(yīng)器的數(shù)字模塊。該電源控制柜通過(guò)導(dǎo)線與手動(dòng)控制器相連，該手動(dòng)控制器的殼體內(nèi)設(shè)有檔位變換及放大倍率旋鈕。上述淬火感應(yīng)器包括感應(yīng)器和變壓器，其中變壓器設(shè)在上述淬火機(jī)床上，該變壓器通過(guò)連接件與感應(yīng)器固定端相連。感應(yīng)加熱淬火冷卻機(jī)構(gòu)有由緊固件固定的豎直進(jìn)氣管，該進(jìn)氣管穿過(guò)絕緣板及墊塊對(duì)應(yīng)的通孔與前置風(fēng)管相連，該風(fēng)管后部設(shè)有預(yù)熱感應(yīng)器銅圈主體部分，該預(yù)熱感應(yīng)器非主體部分穿過(guò)絕緣板對(duì)應(yīng)的通孔端部位于絕緣板上，由緊固件固定。預(yù)熱感應(yīng)器銅圈主體部分后部設(shè)有后置淬火感應(yīng)器銅圈主體部分，該淬火感應(yīng)器非主體部分穿過(guò)絕緣板對(duì)應(yīng)的通孔端部位于絕緣板上，由緊固件固定。該感應(yīng)器加熱部分下部與工件對(duì)應(yīng)，工件置于工件載物臺(tái)上，該工件載物臺(tái)有一個(gè)支架式載物臺(tái)，在水平的載物臺(tái)面上設(shè)豎直支撐件，它們的上端設(shè)旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)，該旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)與N軸伺服電機(jī)相連。工件表面加熱深度和均勻性取決于感應(yīng)器與工件的距離，它決定著工件質(zhì)量。在實(shí)際生產(chǎn)中工件加熱時(shí)要產(chǎn)生熱變形，淬火還要產(chǎn)生組織變形，感應(yīng)器本身在熱狀態(tài)下也要伸長(zhǎng)變形，這必然會(huì)導(dǎo)致感應(yīng)器與工件距離無(wú)法恒定，存在隨機(jī)變量。雖然采用程序控制技術(shù)及 接近開(kāi)關(guān)傳導(dǎo)控制，但只解決了工件單一方向均勻變形問(wèn)題，對(duì)兩個(gè)以上方向不均勻復(fù)雜變形還不能從根本上解決。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種不僅能增磁加深硬化層，而且還能使感應(yīng)器隨機(jī)適時(shí)校正與工件距離的程控超大平面淬火的矢量校正裝置。本發(fā)明主要是在原有超音頻淬火裝置基礎(chǔ)上，在感應(yīng)器銅圈上增設(shè)矽鋼片，以增加感應(yīng)器磁場(chǎng)強(qiáng)度方向性；同時(shí)又在手動(dòng)控制器上增加程控后手動(dòng)微調(diào)手輪，用手動(dòng)控制器調(diào)節(jié)變形。
[0004]其中，增加感應(yīng)器磁場(chǎng)強(qiáng)度方向性的矽鋼片分別設(shè)在預(yù)熱感應(yīng)器銅圈和淬火感應(yīng)器銅圈上，即在感應(yīng)加熱淬火冷卻機(jī)構(gòu)前置的預(yù)熱感應(yīng)器銅圈主體部分上垂直插接有若干門字形開(kāi)口朝向工件的導(dǎo)磁體，最好該導(dǎo)磁體厚度為8毫米，兩相鄰導(dǎo)磁體間隙為0.5-1毫米。該導(dǎo)磁體開(kāi)口寬度與銅感應(yīng)圈厚度尺寸相匹配，開(kāi)口深度與銅感應(yīng)圈寬度尺寸相匹配。在感應(yīng)加熱淬火冷卻機(jī)構(gòu)后置的淬火感應(yīng)器銅圈主體部分上垂直插接有若干門字形開(kāi)口朝向工件的高磁感導(dǎo)磁片，最好該高磁感導(dǎo)磁片厚度為0.2毫米，兩相鄰高磁感導(dǎo)磁片緊密相鄰無(wú)間隙。該高磁感導(dǎo)磁片開(kāi)口寬度與銅感應(yīng)圈厚度尺寸相匹配，開(kāi)口深度與銅感應(yīng)圈寬度尺寸相匹配。這樣可保證淬火能力集中和足夠透熱深度(一般深度達(dá)3-4毫米)。上述導(dǎo)磁體和高磁感導(dǎo)磁片之間相距2-3毫米，這樣可以保證導(dǎo)磁片既不打火又有降溫的散熱空間。[0005]在手動(dòng)控制器上增加程控后手動(dòng)微調(diào)手輪，即在手動(dòng)控制器的殼體上除設(shè)有X、Y、Z及N軸檔位變換及X1、XlO、XlOO放大倍率旋鈕外，還在手動(dòng)控制器上增加了設(shè)備系統(tǒng)進(jìn)入程序控制后進(jìn)行微調(diào)的手輪，該微調(diào)手輪與設(shè)在手動(dòng)控制器殼體內(nèi)的廻旋電位器相連，該廻旋電位器與電源控制柜內(nèi)的數(shù)字模塊相連，該微調(diào)手輪發(fā)出的模擬信號(hào)通過(guò)數(shù)字模塊(與程序控制是一個(gè)模塊)轉(zhuǎn)換成控制伺服電機(jī)的數(shù)字信號(hào)。[0006]本發(fā)明的工作過(guò)程大致如下:工件滑板放置在工件臺(tái)上固定，在通電感應(yīng)器沿X軸控序運(yùn)行后，感應(yīng)器與滑板耦合間隙由Z軸伺服電機(jī)帶動(dòng)滾珠絲桿旋轉(zhuǎn)使變壓器及感應(yīng)器沿線性導(dǎo)軌做上下位移來(lái)完成，其Z軸伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)由控制按鈕上的微調(diào)手輪做順時(shí)針或逆時(shí)針迴旋經(jīng)電源柜數(shù)模轉(zhuǎn)換后進(jìn)行控制；同樣Z軸、η軸伺服電機(jī)控制也可通過(guò)標(biāo)牌相應(yīng)檔位按鈕單獨(dú)轉(zhuǎn)換；伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)快慢由位率檔轉(zhuǎn)換，一般XlO檔可滿足要求。在自動(dòng)控制的淬火過(guò)程中操作人員根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，除正運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)軸(如X軸)參數(shù)固定不可調(diào)外，其余坐標(biāo)軸(如、Υ、Ζ及N軸)參數(shù)均可通過(guò)微調(diào)手輪與其他兩個(gè)旋鈕配合進(jìn)行微量調(diào)節(jié)，隨時(shí)修改特定參數(shù)，即由檔位旋鈕確定坐標(biāo)軸，由放大倍率(如I倍、10倍或100倍)旋鈕確定微調(diào)快慢，最后由微調(diào)手輪做相應(yīng)增減調(diào)整，一般順時(shí)針旋為增量，逆時(shí)針旋為減量。[0007]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn): 1、本發(fā)明在現(xiàn)有感應(yīng)器基礎(chǔ)上改用先預(yù)熱后淬火方法，在其預(yù)熱和淬火圈分別布置不同材質(zhì)導(dǎo)磁體和高磁感導(dǎo)磁片，迫使磁場(chǎng)強(qiáng)度方向集中，最大限度地確保加熱噴水感應(yīng)圈應(yīng)有磁場(chǎng)強(qiáng)度，以加深工件透熱厚度，有效地保證了工件表面硬度梯度均勻。[0008]2、本發(fā)明在現(xiàn)有操控按鈕(手輪)基礎(chǔ)上，增加了在設(shè)備系統(tǒng)進(jìn)入程序控制后，其操控微調(diào)手輪具有除正運(yùn)動(dòng)軸參數(shù)不可調(diào)外，余下軸參數(shù)可單獨(dú)做隨機(jī)適時(shí)微調(diào)整功能；使感應(yīng)器在運(yùn)行(如X軸方向)過(guò)程中，隨機(jī)適時(shí)微調(diào)(Y軸或Z軸)參數(shù)保持與工件之間有最佳耦合間隙；避免了以往控制在進(jìn)入程序控制后參數(shù)全部鎖定，手動(dòng)控制器無(wú)法調(diào)節(jié)的缺陷。[0009]3、本發(fā)明的超音頻大平面淬火法，設(shè)備結(jié)構(gòu)易制作，精度高，使用方便可靠，制作成本低。[0010]4、節(jié)約能源，成品率高，生產(chǎn)成本降低。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】[0011]圖1為本發(fā)明主視局剖示意簡(jiǎn)圖。[0012]圖2為圖1中X方向移動(dòng)副局部放大截面示意圖。[0013]圖3為本發(fā)明手動(dòng)控制器主視示意簡(jiǎn)圖。[0014]圖4為本發(fā)明感應(yīng)器與工件部分的放大示意簡(jiǎn)圖。[0015]圖5為采用本發(fā)明感應(yīng)器加熱的滑板淬火后截面的硬化層形貌圖。[0016]圖6為傳統(tǒng)法淬火后硬化層形貌圖。[0017]圖7為采用本發(fā)明感應(yīng)器加熱的滑板經(jīng)淬火后硬度和深度的檢驗(yàn)報(bào)告圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0018]在圖1所示的程控超大平面淬火的矢量校正裝置主視局剖示意簡(jiǎn)圖中，淬火機(jī)床在X、Y、Z三個(gè)方向上均設(shè)有移動(dòng)副，其中X方向的移動(dòng)副，如圖2所示，固定底架I兩側(cè)設(shè)有相對(duì)平行的兩根槽鋼2，每條槽鋼上面各設(shè)一根X軸直線導(dǎo)軌3，每根導(dǎo)軌上各設(shè)兩個(gè)與其相匹配的滑動(dòng)副4，該滑動(dòng)副通過(guò)連接件與上面的移動(dòng)板5相連，該移動(dòng)板中部下面設(shè)有與其相連的連接塊6，該連接塊設(shè)有水平的中心孔，該中心孔與滾珠絲杠7的螺帽連接，螺帽與X軸滾珠絲杠相嚙合，該絲杠一端通過(guò)聯(lián)軸器與X軸伺服電機(jī)8相連；其中Y方向的移動(dòng)副，也和X方向的移動(dòng)副相似，固定底架鋪板兩側(cè)設(shè)有相對(duì)平行的兩根Y軸直線導(dǎo)軌，每根導(dǎo)軌上各設(shè)兩個(gè)與其相匹配的滑動(dòng)副，該滑動(dòng)副通過(guò)連接件與上面的移動(dòng)板相連，該移動(dòng)板中部下面設(shè)有與其相連的連接塊，該連接塊設(shè)有水平的中心孔，該中心孔與滾珠絲杠的螺帽連接，螺帽與Y軸滾珠絲杠相嚙合，該絲杠一端通過(guò)聯(lián)軸器與Y軸伺服電機(jī)9相連；其中Z方向的移動(dòng)副，如圖1所示，固定底架兩側(cè)設(shè)有相對(duì)平行的兩根槽鋼，每條槽鋼上面各設(shè)一根軸直線導(dǎo)軌10，每根導(dǎo)軌上各設(shè)兩個(gè)與其相匹配的滑動(dòng)副，該滑動(dòng)副通過(guò)連接件與上面的移動(dòng)板相連，該移動(dòng)板中部下面設(shè)有與其相連的連接塊，該連接塊設(shè)有垂直的中心孔，該中心孔與滾珠絲杠的螺帽連接，螺帽與Z軸滾珠絲杠相嚙合，該絲杠一端通過(guò)聯(lián)軸器與Z軸伺服電機(jī)11相連；每個(gè)移動(dòng)副的移動(dòng)部分各與一臺(tái)伺服電機(jī)相連，每臺(tái)伺服電機(jī)通過(guò)導(dǎo)線與電源控制柜12相連，該電源控制柜內(nèi)設(shè)有電源開(kāi)關(guān)、各種電器元件和控制各伺服電機(jī)以及淬火感應(yīng)器的數(shù)字模塊。該電源控制柜通過(guò)導(dǎo)線與手動(dòng)控制器13相連，如圖3所示，在手動(dòng)控制器的殼體上除設(shè)有X、Y、Z及N軸檔位變換旋鈕14及X1、X10、XlOO放大倍率旋鈕15外，還在手動(dòng)控制器上增加了設(shè)備系統(tǒng)進(jìn)入程序控制后進(jìn)行微調(diào)的手輪16，該微調(diào)手輪與設(shè)在手動(dòng)控制器殼體內(nèi)的廻旋電位器相連，該廻旋電位器與電源控制柜內(nèi)的數(shù)字模塊相連。上述淬火感應(yīng)器包括感應(yīng)器17和變壓器18，其中變壓器設(shè)在上述淬火機(jī)床19上，該變壓器通過(guò)連接件與感應(yīng)器固定端相連。在圖4所示的本發(fā)明感應(yīng)器與工件部分的放大示意簡(jiǎn)圖中，感應(yīng)加熱淬火冷卻機(jī)構(gòu)有由緊固件固定的豎直進(jìn)氣管20，該進(jìn)氣管穿過(guò)絕緣板21及墊塊22對(duì)應(yīng)的通孔與前置風(fēng)管23相連，該風(fēng)管后部設(shè)有預(yù)熱感應(yīng)器銅圈24主體部分，在該預(yù)熱感應(yīng)器銅圈主體部分上垂直插接有若干門字形開(kāi)口朝向工件的導(dǎo)磁體25，該導(dǎo)磁體厚度為8毫米，兩相鄰導(dǎo)磁體間隙為0.5-1毫米。該導(dǎo)磁體開(kāi)口寬度與銅感應(yīng)圈厚度尺寸相匹配，開(kāi)口深度與銅感應(yīng)圈寬度尺寸相匹配，該預(yù)熱感應(yīng)器非主體部分穿過(guò)絕緣板對(duì)應(yīng)的通孔端部位于絕緣板上，由緊固件固定。預(yù)熱感應(yīng)器銅圈主體部分后部設(shè)有后置淬火感應(yīng)器銅圈26主體部分，該淬火感應(yīng)器銅圈主體部分上垂直插接有若干門字形開(kāi)口朝向工件的高磁感導(dǎo)磁片27，該高磁感導(dǎo)磁片厚度為0.2毫米，兩相鄰高磁感導(dǎo)磁片緊密相鄰無(wú)間隙。該高磁感導(dǎo)磁片開(kāi)口寬度與銅感應(yīng)圈厚度尺寸相匹配，開(kāi)口深度與銅感應(yīng)圈寬度尺寸相匹配。該淬火感應(yīng)器非主體部分穿過(guò)絕緣板對(duì)應(yīng)的通孔端部位于絕緣板上，由緊固件固定。上述導(dǎo)磁體和高磁感導(dǎo)磁片之間相距2-3毫米。該感應(yīng)器加熱部分下部與工件28對(duì)應(yīng)，工件置于旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)29上，該旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)置于一個(gè)支架式載物臺(tái)30上，旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)與N軸伺服電機(jī)31相連。[0019]從圖5所示的采用本發(fā)明感應(yīng)器和手動(dòng)控制器微調(diào)的滑板經(jīng)淬火后截面的金相圖中可以看出，工件深色區(qū)域?yàn)榇慊饏^(qū)域(硬化層)，厚度比較深也比較均勻，工件沒(méi)發(fā)生不均勻變形，甚至變形極小。
[0020] 從圖6所示的采用現(xiàn)有技術(shù)感應(yīng)加熱滑板經(jīng)淬火后截面的金相圖中可以看出，工件白色區(qū)域?yàn)榇慊鹩不瘜?，厚度淺且不均勻，不均勻變形大。
[0021]圖7是采用本發(fā)明的裝置淬火后工件硬度梯度和深度做出的交驗(yàn)報(bào)告，從數(shù)據(jù)看硬化層較傳統(tǒng)技術(shù)增加1-15毫米，硬化層比較均勻。
【權(quán)利要求】
1.一種程控超大平面淬火的矢量校正裝置，主要包括有:淬火機(jī)床、工件載物臺(tái)、淬火感應(yīng)器、電源控制柜及手動(dòng)控制器，其特征在于: ?在感應(yīng)加熱淬火冷卻機(jī)構(gòu)前置的預(yù)熱感應(yīng)器銅圈主體部分上垂直插接有門字形開(kāi)口朝向工件的導(dǎo)磁體，兩相鄰導(dǎo)磁體間隙為0.5-1毫米，該導(dǎo)磁體開(kāi)口寬度與銅感應(yīng)圈厚度尺寸相匹配，開(kāi)口深度與銅感應(yīng)圈寬度尺寸相匹配；在感應(yīng)加熱淬火冷卻機(jī)構(gòu)后置的淬火感應(yīng)器銅圈主體部分上垂直插接有門字形開(kāi)口朝向工件的高磁感導(dǎo)磁片，兩相鄰高磁感導(dǎo)磁片緊密相鄰無(wú)間隙，該高磁感導(dǎo)磁片開(kāi)口寬度與銅感應(yīng)圈厚度尺寸相匹配，開(kāi)口深度與銅感應(yīng)圈寬度尺寸相匹配；上述導(dǎo)磁體和高磁感導(dǎo)磁片之間相距2-3毫米；
2.在手動(dòng)控制器的殼體上除設(shè)有X、Y、Z及N軸檔位變換及X1、X10、XlOO放大倍率旋鈕外，還在手動(dòng)控制器上增加了微調(diào)手輪，該微調(diào)手輪與設(shè)在手動(dòng)控制器殼體內(nèi)的廻旋電位器相連，該廻旋電位器與電源控制柜內(nèi)的數(shù)字模塊相連。 2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的程控超大平面淬火的矢量校正裝置，其特征在于:導(dǎo)磁體厚度為8毫米。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的程控超大平面淬火的矢量校正裝置，其特征在于:高磁感導(dǎo)磁片厚度 為0.2毫米。
【文檔編號(hào)】C21D1/10GK103614519SQ201310619047
【公開(kāi)日】2014年3月5日 申請(qǐng)日期:2013年11月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月29日
【發(fā)明者】尹德才 申請(qǐng)人:大連熱處理有限公司