CN102776349B - 一种曲轴连杆轴颈淬火装置及淬火工艺 - Google Patents

Abstract

为克服现有技术曲轴连杆轴颈淬火装置及淬火工艺存在的连杆轴颈淬火不完全、易断裂、淬火不均匀和应力集中等问题，本发明提出一种曲轴连杆轴颈淬火装置及淬火工艺，装置包括上、下偏心座淬火感应头和冷却液喷头，其中，上、下偏心座对称、同轴设置于基座上部和底部，每个偏心座上均设置有顶入曲轴中心孔的顶针，且上偏心座由气动装置控制能相对于下偏心座相向运动，下偏心座安装在基座底部由转动机构控制能够沿中心旋转；淬火感应头设置在上、下偏心座之间，且连接高频电源；冷却液喷头设置在淬火感应头正上方；本发明克服了现有技术圆角部位容易应力集中断裂的问题，大大提高了曲轴强度，避免了连杆轴颈因强度不足导致断裂的情况。

Description

一种曲轴连杆轴颈淬火装置及淬火工艺

技术领域

本发明涉及到一种淬火装置及淬火工艺，特别涉及到一种曲轴连杆轴颈淬火装置及淬火工艺。

背景技术

通用动力发动机一般被简称为通机。曲轴是通机中最重要的零件之一。它的功用是将活塞的直线往复运动转变为回转运动，并输出力矩，驱动与其配接的外在工作装置，此外还驱动配气机构、点火机构、调速机构等控制机构。

通常，曲轴的两侧分别被称为飞轮端杆部和输出端杆部，中间部位为曲拐，也称为连杆轴颈，主要与连杆相连，飞轮端杆部主要连接件为发动机飞轮，输出端杆部主要连接外部，输出发动机动力。由于连杆轴颈在工作状态时存在着较严重的应力集中，即要求连杆轴颈表面有较高的强度，又要求有较高的韧性，因此，通常采用高频淬火的方式对连杆轴颈进行强化处理。现有技术曲轴连杆轴颈淬火装置包括曲轴固定机构和淬火线圈，淬火线圈为形状和大小相同的两个半圆环，两个半圆环的一端铰链连接，在对连杆轴颈进行淬火时，将淬火线圈的其中一个半圆环打开，将连杆轴颈放置于半圆环中，再将另一个半圆环盖上，当线圈接通高频电源后，在线圈内部产生高频磁场，从而对线圈所包围的连杆轴颈进行表面加热并淬火。显然，为了使连杆轴颈放置于淬火线圈中，现有技术的淬火线圈需设置比较窄，且为两个半圆环拼凑成圆，在两半圆环的铰接处其电流电压也不稳定，因此，对曲轴连杆轴颈的加热并不完全均匀，造成连杆轴颈淬火不均匀和应力集中，在工况较恶劣的情况下，连杆轴颈断裂的几率相对较高。显然，现有技术的淬火装置及淬火工艺，存在着连杆轴颈淬火不完全、易断裂、淬火不均匀和应力集中的问题。

发明内容

为克服现有技术曲轴连杆轴颈淬火装置及淬火工艺存在的连杆轴颈淬火不完全、易断裂、淬火不均匀和应力集中等问题，本发明提出一种曲轴连杆轴颈淬火装置及淬火工艺。本发明曲轴连杆轴颈淬火装置，包括上、下偏心座、淬火感应头和冷却液喷头，其中，上、下偏心座对称、同轴设置于基座上部和底部，每个偏心座上均设置有顶入曲轴中心孔的顶针，且上偏心座由气动装置控制能相对于下偏心座相向运动，下偏心座安装在基座底部由转动机构控制能够沿中心旋转；淬火感应头设置在上、下偏心座之间，且连接高频电源；冷却液喷头设置在淬火感应头正上方；所述淬火感应头由高导磁矽钢片层叠组成长方体，其内侧面为半圆弧型，并且，半圆弧型的半径和层叠厚度分别与连杆轴颈的直径和连杆轴颈宽度相匹配。

进一步的，本发明曲轴连杆轴颈淬火装置淬火感应头的半圆弧型的半径与连杆轴颈的直径相匹配是指淬火感应头半圆弧的弧心与连杆轴颈的圆心在同一轴线上，且两者的半径相差1~2 mm。

进一步的，本发明曲轴连杆轴颈淬火装置淬火感应头的层叠厚度与连杆轴颈的宽度相匹配是指层叠厚度与连杆轴颈的宽度基本相同。

进一步的，本发明曲轴连杆轴颈淬火装置冷却液喷头为半圆弧形喷水管，且在半圆弧形喷水管内侧设置有与弧心轴线呈90°的喷水孔，喷水孔的孔径为φ1.5 mm。

本发明曲轴连杆轴颈淬火工艺，采用本发明曲轴连杆轴颈淬火装置对曲轴连杆轴径进行高频淬火，包括以下步骤：

（1）将曲轴竖直放置在上、下偏心座之间，上偏心座由气动装置控制相对于下偏心座运动，设置在偏心座上的顶针顶入曲轴中心孔将曲轴固定在上、下偏心座之间，此时，曲轴连杆轴颈正好放置于淬火感应头内，淬火感应头内圆弧面与曲轴连杆轴颈的间隙为1.8~2 mm；

（2）开启转动机构，固定在上、下偏心座之间的曲轴以20~24 r/min的速度以连杆轴颈的轴心线为圆心转动，同时，开启淬火感应头的电源，电流为140~165 A；

（3）曲轴旋转7~8 圈后，关闭淬火感应头的电源，与此同时开启冷却液喷头的开关，此时，曲轴仍保持转动，冷却液均匀的喷洒在连杆轴颈处；

（4）连杆轴颈处完全冷却后，关闭转动机构和冷却液开关，开启气动装置，上偏心座退回，取下已经淬火完毕的曲轴，即完成对曲轴连杆轴颈的高频淬火处理。

进一步的，本发明曲轴连杆轴颈淬火工艺的步骤（3）所述冷却液为自来水。

本发明曲轴连杆轴颈淬火装置及淬火工艺的有益技术效果是克服了现有技术圆角部位容易应力集中断裂的问题，大大提高了曲轴强度，避免了连杆轴颈因强度不足导致断裂的情况。

附图说明

附图1为本发明曲轴连杆轴颈淬火装置夹持及淬火部分的三维结构示意图；

附图2为本发明曲轴连杆轴颈淬火装置淬火感应头的三维示意图。

下面结合附图及具体实施例对本发明曲轴连杆轴颈淬火装置及淬火工艺做进一步说明。

具体实施方式

附图1为本发明曲轴连杆轴颈淬火装置夹持及淬火部分的三维结构示意图，附图2为本发明曲轴连杆轴颈淬火装置淬火感应头的三维示意图，图中，1为上偏心座、2为下偏心座，3为淬火感应头，4为冷却液喷头，5为曲轴。由图可知，本发明曲轴连杆轴颈淬火装置，包括上、下偏心座（1，2）、淬火感应头3和冷却液喷头4，其中，上、下偏心座（1，2）对称、同轴设置于基座上部和底部，每个偏心座上均设置有顶入曲轴中心孔的顶针，且上偏心座1由气动装置控制能相对于下偏心座2相向运动，下偏心座2安装在基座底部由转动机构控制能够沿中心旋转；淬火感应头3设置在上、下偏心座2之间，且连接高频电源；冷却液喷头设置在淬火感应头3正上方；所述淬火感应头3由高导磁矽钢片层叠组成长方体，其内侧面为半圆弧型，并且，半圆弧的半径和层叠厚度分别与连杆轴颈的直径和连杆轴颈宽度相匹配。本发明曲轴连杆轴颈淬火装置的上、下偏心座（1、2）的主要功能是夹持并固定曲轴，并使曲轴能够以连杆轴颈的轴线为中心旋转。采用气动装置控制上偏心座1移动能够方便曲轴的夹持，采用偏心座上的顶针顶入曲轴中心孔能够保证在夹持时准确定位，而采用偏心座夹持曲轴则能够保证在基座旋转时，曲轴能够以连杆轴颈的轴线为中心旋转。淬火感应头3是本发明曲轴连杆轴颈淬火装置的主要感应加热部件，本发明曲轴连杆轴颈淬火装置没有采用感应线圈的方式进行感应加热，而是采用淬火感应头。淬火感应头3由高导磁矽钢片层叠组成长方体，其内侧面为半圆弧型，两边分别与高频电源相连接。实际上，可以将淬火感应头3视为一连接在高频电路中的导线，由于高频电流的流动，在导线的外沿会产生高频磁场，因此，靠近该高频磁场的金属可能被加热。为了保证淬火感应头3产生的高频磁场能够有效的对连杆轴颈表面进行感应加热，因此，要求淬火感应头3的半圆弧型的半径与连杆轴颈的直径相匹配，即淬火感应头3半圆弧型的弧心与连杆轴颈的圆心在同一轴线上，且两者的半径相差1~2 mm。层叠厚度与连杆轴颈的宽度相匹配，即层叠厚度与连杆轴颈的宽度基本相同。这样，能够保证连杆轴颈外圆与淬火感应头3的内圆之间的间距完全相等，且淬火感应头3的厚度连杆轴颈的宽度也基本相同，使得淬火感应头3所产生高频磁场能够均匀的对连杆轴颈的对应面进行感应加热，再加上曲轴本身的旋转，使得淬火感应头3在动态的情况下对连杆轴颈的对应面进行感应加热。为保证连杆轴颈表面加热后的冷却效果，本发明曲轴连杆轴颈淬火装置在淬火感应头3的正上方设置冷却液喷头4，所述冷却液喷头4为半圆弧形喷水管，且在半圆弧形喷水管内侧设置有与弧心轴线呈90°的喷水孔，喷水孔的孔径为φ1.5 mm。由此，保证冷却效果。

本发明曲轴连杆轴颈淬火工艺，采用本发明曲轴连杆轴颈淬火装置对曲轴连杆轴径进行高频淬火，包括以下步骤：

（1）将曲轴竖直放置在上、下偏心座（1、2）之间，上偏心座（1）由气动装置控制相对于下偏心座运动，设置在偏心座上的顶针顶入曲轴中心孔将曲轴固定在上、下偏心座（1、2）之间，此时，曲轴连杆轴颈正好放置于淬火感应头3内，淬火感应头内3圆弧面与曲轴连杆轴颈的间隙为1.8~2 mm；

（2）开启转动机构，固定在上、下偏心座（1、2）之间的曲轴以20~24 r/min的速度以连杆轴颈的轴心线为圆心转动，同时，开启淬火感应头3的电源，电流为140~165 A；

（3）曲轴旋转7~8圈后，关闭淬火感应头3的电源，与此同时开启冷却液喷头4的开关，此时，曲轴仍保持转动，冷却液均匀的喷洒在连杆轴颈处；

（4）连杆轴颈处完全冷却后，关闭转动机构和冷却液开关，开启气动装置，上偏心座1退回，取下已经淬火完毕的曲轴5，即完成对曲轴连杆轴颈的高频淬火处理。

为经济环保，本发明曲轴连杆轴颈淬火工艺的步骤（3）所述冷却液为自来水。

本发明曲轴连杆轴颈淬火装置及淬火工艺的有益技术效果是克服了现有技术圆角部位容易应力集中断裂的问题，大大提高了曲轴强度，避免了连杆轴颈因强度不足导致断裂的情况。

Claims (6)

1.一种曲轴连杆轴颈淬火装置，其特征在于，包括上、下偏心座、淬火感应头和冷却液喷头，其中，上、下偏心座对称、同轴设置于基座上部和底部，每个偏心座上均设置有顶入曲轴中心孔的顶针，且上偏心座由气动装置控制能相对于下偏心座相向运动，下偏心座安装在基座底部由转动机构控制能够沿中心旋转；淬火感应头设置在上、下偏心座之间，且连接高频电源；冷却液喷头设置在淬火感应头正上方；所述淬火感应头由高导磁矽钢片层叠组成长方体，其内侧面为半圆弧型，并且，半圆弧型的半径和层叠厚度分别与连杆轴颈的直径和连杆轴颈宽度相匹配。

2.根据权利要求1所述的一种曲轴连杆轴颈淬火装置，其特征在于，所述淬火感应头的半圆弧型的半径与连杆轴颈的直径相匹配是指淬火感应头半圆弧的弧心与连杆轴颈的圆心在同一轴线上，且两者的半径相差1~2mm。

3.根据权利要求1所述的一种曲轴连杆轴颈淬火装置，其特征在于，所述淬火感应头的层叠厚度与连杆轴颈的宽度相匹配是指层叠厚度与连杆轴颈的宽度基本相同。

4.根据权利要求1所述的一种曲轴连杆轴颈淬火装置，其特征在于，所述冷却液喷头为半圆弧形喷水管，且在半圆弧形喷水管内侧设置有与弧心轴线呈90°的喷水孔，喷水孔的孔径为φ1.5 mm。

5.一种曲轴连杆轴颈淬火工艺，采用一种曲轴连杆轴颈淬火装置对曲轴连杆轴径进行高频淬火，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将曲轴竖直放置在上、下偏心座之间，上偏心座由气动装置控制相对于下偏心座运动，设置在偏心座上的顶针顶入曲轴中心孔将曲轴固定在上、下偏心座之间，此时，曲轴连杆轴颈正好放置于淬火感应头内，淬火感应头内圆弧面与曲轴连杆轴颈的间隙为1.8~2 mm；

（2）开启转动机构，固定在上、下偏心座之间的曲轴以20~24 r/min的速度以连杆轴颈的轴心线为圆心转动，同时，开启淬火感应头的电源，电流为140~165 A；

（3）曲轴旋转7~8 圈后，关闭淬火感应头的电源，与此同时开启冷却液喷头的开关，此时，曲轴仍保持转动，冷却液均匀的喷洒在连杆轴颈处；

（4）连杆轴颈处完全冷却后，关闭转动机构和冷却液开关，开启气动装置，上偏心座退回，取下已经淬火完毕的曲轴，即完成对曲轴连杆轴颈的高频淬火处理。

6.根据权利要求5所述的一种曲轴连杆轴颈淬火工艺，其特征在于，步骤（3）所述冷却液为自来水。

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