CN103421936A

CN103421936A - 感应加热调质系统

Info

Publication number: CN103421936A
Application number: CN2013101730168A
Authority: CN
Inventors: 谢云臣; 曹宪彬; 王宗仁; 杨永林; 王占军
Original assignee: SHANGHAI BEITE TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: SHANGHAI BEITE TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2013-05-10
Filing date: 2013-05-10
Publication date: 2013-12-04

Abstract

本发明公开了一种感应加热调质系统，用于汽车齿条毛坯或连杆棒材的调质热处理，所述感应加热调质系统包括相互连接的一可调输送系统和一电气控制系统，所述可调输送系统上依次设有一进料机构、一感应淬火加热单元、一可调喷圈式淬火冷却机构、一感应回火加热单元及一出料结构，所述可调输送系统用于若干工件前后相接地边旋转边输送前进，所述电器控制系统用于控制所述感应加热调质系统。本发明有效提高了工件加热的均匀度和精度，同时使得工件冷却更加均匀且少无变形。当工件回火后，工件冷却均匀无变形。经此系统调质热处理的汽车齿条毛坯心表硬度差小、少无变形，能够大批量、稳定连续生产。

Description

感应加热调质系统

技术领域

本发明涉及一种金属热处理系统，特别是涉及一种感应加热调质系统，适用于中高级汽车齿条毛坯和其他类似较高要求的连杆棒材的调质热处理。

背景技术

感应加热多数用于工业金属零件表面淬火、金属熔炼、棒料透热、刀具焊接等多个领域，是使工件内部产生一定的感应电流，形成涡流，迅速加热零件表面，达到表面迅速加热，甚至透热融化的效果。感应加热的原理是当电流流过感应线圈时，在穿过其中的金属零件中感应出交变磁场。这一磁场，又在金属零件中感应出涡旋电流。这一电流流经金属零件时，又产生电阻热量。从而，实现将金属零件快速加热。

在现有技术中，中高档轿车转向机已由液压助力式向电动式助力方式发展，电动转向机对关键部件齿条的硬度均匀性和直线度要求非常苛刻。

国内目前传统调质方法通过盐浴炉、箱式炉或普通连续式电炉调质热处理的汽车转向机齿条毛坯心表硬度差大、内应力大，加工后易变形，只能用于液压助力式轿车转向机，不能用于电动式转向机。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中采用传统调质方法加工而成的产品心表硬度差大，加工后易变形的缺陷，提供一种感应加热调质系统，其特别适用于中高级汽车齿条毛坯和其他类似较高要求的连杆棒材的调质热处理。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种感应加热调质系统，用于汽车齿条毛坯或连杆棒材的调质热处理，其特点在于，所述感应加热调质系统包括相互连接的一可调输送系统和一电气控制系统，所述可调输送系统上依次设有一进料机构、一感应淬火加热单元、一可调喷圈式淬火冷却机构、一感应回火加热单元及一出料结构，所述可调输送系统用于若干工件前后相接地边旋转边输送前进，所述电器控制系统用于控制所述感应加热调质系统。

较佳地，所述可调输送系统包括至少一套传送辊轮组和至少一变频辊道电机，所述至少一传送辊轮组通过一底座和一联轴器与所述变频辊道电机连接。

所述传送辊轮组为倾斜布置。每套传送辊轮组配一台变频辊道电机，并分组变频控制。这样，通过改变不同辊轮组的电机速度，可实现加热过程前后工件相接，减小感应加热黑头现象。其角度、高度和旋转速度可调，从而加快零件的旋转，调整和确保滚轮的中心对正和高度统一，大大改善了传统中频调质工艺零件直线度不良的缺点。

较佳地，所述进料机构包括一摆料台架、一第一拨料机构及至少一套用于驱动所述摆料台架和所述第一拨料机构的气缸，所述摆料台架及所述第一拨料机构均与所述至少一套气缸连接。

较佳地，所述摆料台架包括至少一平台和至少一斜坡，所述拨料机构包括至少一第一拨料刀和至少一第一导向机构。所述摆料台架设计为平台加斜坡结构，采用多套气缸驱动，配合气动拨料机构和感应器连锁信号，工件可依次单根连续进料。

较佳地，所述感应淬火加热单元包括依次相连的一第一预热段、一第二预热段和一第一提温段，所述第一、第二预热段和所述第一提温段均采用多组感应炉，且所述感应炉与所述电气控制系统相连。

较佳地，所述第一预热段的加热频率为7000-10000HZ，所述第二预热段的加热频率为5000-8000HZ，所述第一提温段的加热频率为3000-6000HZ。

上述加热频率可根据生产产品规格和产量匹配。每段采用多组感应炉，并通过红外测温仪反馈温度给电气控制系统（例如其中的计算机），所述电气控制系统再进行PID（比例-积分-微分，是工业生产中最常用的一种控制方式）闭环控温。

较佳地，所述感应炉的内衬套为高温碳化硅内衬套。所述感应炉由外壳、加热线圈和高温碳化硅内衬套组成。感应电源具有过压、过流、水温过高、水压过低等安全保护功能。感应电源通过与外循环换热的板式纯净水冷却系统冷却发热元器件。

较佳地，所述可调喷圈式淬火冷却机构包括若干组淬火喷圈、一高度调节架及一集水槽。

较佳地，所述感应回火加热单元包括依次相连的一第三预热段、一第二提温段和一保温段，所述第三预热段、所述第二提温段及所述保温段与所述电气控制系统相连。

较佳地，所述出料机构包括一第二拨料机构、一集料架及至少一套用于驱动所述第二拨料机构的气缸，所述第二拨料机构包括至少一第二拨料刀和至少一第二导向机构，所述集料架为U形沟槽型。

较佳地，所述感应加热调质系统还包括一设置于所述出料机构上的链式冷床，所述链式冷床通过一变频电机驱动。

所述链式冷床为无变形链式冷床，其由变频电机驱动，输送速度可调。其中，链式冷床的工作面向下倾斜，由此强化冷却能力。回火后的高温工件可在上面随链条滚动前进，少无变形。

较佳地，所述电气控制系统包括一开关柜、一动作柜、一操作台及一计算机，所述开关柜、所述动作柜和所述操作台均与所述计算机连接，所述动作柜与所述感应淬火加热单元和所述感应回火加热单元均连接。

所述电气控制系统通过自主研发，将功率检测和自动控制、介质切换、零件走料速度、零件旋转速度、淬火和回火温度、零件规格等有关参数全部整合到控制台。通过PLC、计算机、红外测温仪、检测开关实现感应加热闭环控温，电机、气缸等连锁动作控制。此外，所述电气控制系统还能够进行故障报警，设备安全保护，从而实现了对汽车齿条毛坯和棒材中频调质整个工艺过程的自动、有效控制。

本发明中，上述优选条件在符合本领域常识的基础上可任意组合，即得本发明各较佳实施例。

本发明的积极进步效果在于：本发明感应加热调质系统有效提高了工件加热的均匀度和精度，同时使得工件冷却更加均匀且少无变形。当工件回火后，工件冷却均匀无变形。另外，所述感应加热调质系统采用自动化控制，能够大批量、稳定连续生产。经此系统调质热处理的汽车齿条毛坯心表硬度差小、少无变形。

附图说明

图1为本发明较佳实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。

如图1所示，本发明感应加热调质系统，适用于汽车齿条毛坯和连杆棒材的调质热处理。其包括一进料机构1、一可调输送系统2、一感应淬火加热单元3、一可调喷圈式淬火冷却机构4、一感应回火加热单元5、一链式冷床6、一出料机构7和一电气控制系统8组成。所述可调输送系统用于若干工件前后相接地边旋转边输送前进，所述电器控制系统用于控制所述感应加热调质系统。

其中，所述可调输送系统2包括至少一组传送辊轮组和至少一变频辊道电机（图中未示），用于工件前后相接边旋转边输送前进。所述至少一传送辊轮组通过一底座和一联轴器与所述变频辊道电机连接，并与辊架绝缘。

所述进料机构1包括一摆料台架、一第一拨料机构及至少一套用于驱动所述摆料台架和所述第一拨料机构的气缸（图中未示），所述摆料台架及所述第一拨料机构均与所述至少一套气缸连接。所述摆料台架包括至少一平台和至少一斜坡，这样所述摆料架具有一定的倾斜度，可以实现自动上料。所述拨料机构包括至少一第一拨料刀和至少一第一导向机构。所述拨料机构优选气动拨料机构，这样所述进料机构配合气动拨料机构和感应器连锁信号，工件可以依次单根连续进料。

所述感应淬火加热单元3包括依次相连的一第一预热段、一第二预热段和一第一提温段，所述第一、第二预热段和所述第一提温段均采用多组感应炉，且所述感应炉与所述电气控制系统相连。所述第一预热段的加热频率为7000-10000HZ，所述第二预热段的加热频率为5000-8000HZ，所述第一提温段的加热频率为3000-6000HZ。优选地，所述感应炉通过红外测温仪检测温度，计算机再根据设定温度和反馈温度，自动PID调节电源功率，实现闭环控温。此处，所述感应炉由外壳、加热线圈和高温碳化硅内衬套组成。感应电源具有过压、过流、水温过高、水压过低等安全保护功能。感应电源通过与外循环换热的板式纯净水冷却系统冷却发热元器件。

所述可调喷圈式淬火冷却机构4包括若干组淬火喷圈、一高度调节架及一集水槽。所述淬火喷圈为高度可调的且多角度的。

所述感应回火加热单元5包括依次相连的一第三预热段、一第二提温段和一保温段，所述第三预热段、所述第二提温段及所述保温段与所述电气控制系统相连。所述感应回火加热单元5通过红外测温仪检测温度，计算机再根据设定温度和反馈温度，自动PID调节电源功率，实现闭环控温。

所述出料机构7包括一第二拨料机构、一集料架及至少一套用于驱动所述第二拨料机构的气缸，所述第二拨料机构包括至少一第二拨料刀和至少一第二导向机构。

所述链式冷床6设置于所述出料机构上，所述链式冷床6通过一变频电机驱动，使得其输送速度可调。同时，所述链式冷床6的工作面向下倾斜，回火后的高温工件可在上面滚动前进，少无变形。

所述电气控制系统8包括一开关柜、一动作柜、一操作台及一计算机，所述开关柜、所述动作柜和所述操作台均与所述计算机连接，所述动作柜与所述感应淬火加热单元和所述感应回火加热单元均连接。这样，通过计算机人机界面，可以实时监控设备运行状态，实现新建、修改、存储及调用工艺等一系列操作。另外，通过自动控制系统实现上料、输送、控温、出料均自动化。经过该系统调质生产的产品心表硬度差小、少无变形，性能十分优越，可以充分满足制造高精度汽车转向齿条或其他类似产品的需要。

综上所述，本发明感应加热调质系统通过设置可旋转工件的可调输送辊道系统、计算机闭环控温的感应淬火加热单元和感应回火加热单元，工件加热均匀且精度高。同时，配有可调喷圈式淬火冷却机构，工件冷却均匀且少无变形。链式冷床使得工件回火后冷却均匀且无变形。此外，通过设置自动控制系统，实现上料、输送、控温及出料的自动完成。经此感应加热调质系统处理的汽车齿条毛坯心表硬度差小、少无变形，且该系统采用自动化控制能够实现大批量、稳定的连续生产。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims

1.一种感应加热调质系统，用于汽车齿条毛坯或连杆棒材的调质热处理，其特征在于，所述感应加热调质系统包括相互连接的一可调输送系统和一电气控制系统，所述可调输送系统上依次设有一进料机构、一感应淬火加热单元、一可调喷圈式淬火冷却机构、一感应回火加热单元及一出料结构，所述可调输送系统用于若干工件前后相接地边旋转边输送前进，所述电器控制系统用于控制所述感应加热调质系统。

2.如权利要求1所述的感应加热调质系统，其特征在于，所述可调输送系统包括至少一套传送辊轮组和至少一变频辊道电机，所述至少一传送辊轮组通过一底座和一联轴器与所述变频辊道电机连接。

3.如权利要求1所述的感应加热调质系统，其特征在于，所述进料机构包括一摆料台架、一第一拨料机构及至少一套用于驱动所述摆料台架和所述第一拨料机构的气缸，所述摆料台架及所述第一拨料机构均与所述至少一套气缸连接。

4.如权利要求3所述的感应加热调质系统，其特征在于，所述摆料台架包括至少一平台和至少一斜坡，所述拨料机构包括至少一第一拨料刀和至少一第一导向机构。

5.如权利要求1所述的感应加热调质系统，其特征在于，所述感应淬火加热单元包括依次相连的一第一预热段、一第二预热段和一第一提温段，所述第一、第二预热段和所述第一提温段均采用多组感应炉，且所述感应炉与所述电气控制系统相连。

6.如权利要求5所述的感应加热调质系统，其特征在于，所述第一预热段的加热频率为7000-10000HZ，所述第二预热段的加热频率为5000-8000HZ，所述第一提温段的加热频率为3000-6000HZ。

7.如权利要求5所述的感应加热调质系统，其特征在于，所述感应炉的内衬套为高温碳化硅内衬套。

8.如权利要求1所述的感应加热调质系统，其特征在于，所述可调喷圈式淬火冷却机构包括若干组淬火喷圈、一高度调节架及一集水槽。

9.如权利要求1所述的感应加热调质系统，其特征在于，所述感应回火加热单元包括依次相连的一第三预热段、一第二提温段和一保温段，所述第三预热段、所述第二提温段及所述保温段与所述电气控制系统相连。

10.如权利要求1所述的感应加热调质系统，其特征在于，所述出料机构包括一第二拨料机构、一集料架及至少一套用于驱动所述第二拨料机构的气缸，所述第二拨料机构包括至少一第二拨料刀和至少一第二导向机构，所述集料架为U形沟槽型。

11.如权利要求10所述的感应加热调质系统，其特征在于，所述感应加热调质系统还包括一设置于所述出料机构上的链式冷床，所述链式冷床通过一变频电机驱动。

12.如权利要求1-11任一项所述的感应加热调质系统，其特征在于，所述电气控制系统包括一开关柜、一动作柜、一操作台及一计算机，所述开关柜、所述动作柜和所述操作台均与所述计算机连接，所述动作柜与所述感应淬火加热单元和所述感应回火加热单元均连接。