CN103436661B - 一种空压机灰铁缸体内孔感应淬火装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种商用车空压机灰铁缸体内孔感应淬火装置及方法，克服了空压机缸孔表面硬度及耐磨性差的问题；主要由空压机缸体和内孔淬火感应器组成，空压机缸体采用灰铁材料，空压机缸体的内孔设有硬化区域，由20个以上独立的硬化带覆盖，硬化带沿空压机缸体内孔轴向上下均匀排布5～9层，每层硬化带数量为偶数，环绕圆周均匀分布，相邻硬化带间隔角度α为30°～90°，层与层之间间隔距离H为3mm～5mm，彼此交错排列，沿圆周交错角度为1/2α，整体上形成砖垛形交错排列模型；内孔淬火感应器包括分段圆弧状有效加热导线，有效加热导线每段弧长相同，并与空压机缸体内孔单层硬化带对应；本发明有效延长空压机缸体使用寿命，减少刀具损耗，降低了材料成本。

Description

一种空压机灰铁缸体内孔感应淬火装置及方法

技术领域

本发明涉及一种空压机灰铁缸体内孔感应淬火装置及方法，属于感应加热技术领域。

背景技术

商用车发动机空压机缸体，目前普遍采用合金铸铁材料。由于合金铸铁毛坯铸造质量不够稳定，影响实际使用性能。而且合金铸铁空压机缸体材料费用较高，加工刀具损耗大，导致空压机缸体整体制件成本较高。

如果空压机缸体采用灰铁材料，可以明显提高毛坯铸造质量稳定性，降低材料成本和加工刀具损耗。并通过对灰铁空压机缸体内孔实施感应淬火硬化处理，可以大幅度提高空压机缸体内孔的表面硬度及耐磨性，总体上提高空压机缸体使用性能，降低缸体制件成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服了现有技术存在的空压机缸孔表面硬度及耐磨性差的问题，提供了一种空压机灰铁缸体内孔感应淬火装置及方法。

为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案实现的，结合附图说明如下：

本发明选用灰铁材料替代合金铸铁材料，提高了铸造毛坯质量稳定性，降低了材料成本，减少了空压机缸体加工刀具损耗；对该灰铁缸体内孔表面实施感应淬火，淬火区域由若干条硬化带组成，硬化带被设计为砖垛形交错排列模型，该模型可以大幅度提高缸孔耐磨性，进一步延长空压机使用寿命；缸孔淬火感应器有效加热导线由多段圆弧状导线结构组成。

一种空压机灰铁缸体内孔感应淬火装置，主要由空压机缸体和内孔淬火感应器组成，所述空压机缸体的内孔设有硬化区域，由20个以上独立的硬化带覆盖，所述硬化带沿空压机缸体内孔轴向上下均匀排布5～9层，每层硬化带数量为偶数，环绕圆周均匀分布，相邻硬化带间隔角度α为30°～90°，层与层之间间隔距离H为3mm～5mm，彼此交错排列，沿圆周交错角度为1/2α，整体上形成砖垛形交错排列模型；所述内孔淬火感应器包括分段圆弧状有效加热导线3，所述有效加热导线3每段弧长相同，并与空压机缸体内孔单层硬化带对应。

技术方案中所述内孔淬火感应器还包括冷却水进水管1、过渡导线2、限位导柱与淬火水套组合体4、淬火水进水管5和接触板7；所述有效加热导线3、过渡导线2和接触板7承载电流；所述有效加热导线3和过渡导线2设置为一体且中空；所述过渡导线2与接触板7连接；所述接触板7与感应加热电源相连；所述有效加热导线3伸入空压机缸体的内孔对内壁感应加热。

技术方案中所述冷却水进水管1固定在过渡导线2冷却水进水口处，导入高压水对有效加热导线3实施冷却。

技术方案中所述限位导柱与淬火水套组合体4在淬火水进水口8处与淬火水进水管5固定连接；所述淬火水进水管5通过固定板6和过渡导线2固定；所述淬火水进水管5为中空，将淬火水引入限位导柱与淬火水套组合体水腔9内；限位导柱与淬火水套组合体水腔9侧壁设有喷水孔。

技术方案中所述限位导柱与淬火水套组合体4为绝缘材料，其外圆直径D3小于空压机缸体的内孔直径D1，大于有效加热导线3外圆直径D2。

技术方案中空压机缸体采用灰铁材料。

一种空压机灰铁缸体内孔感应淬火装置的淬火方法，具体有以下步骤：

1）将空压机缸体放入旋转定位夹具上，按启动按钮；

2）空压机缸体离开原始位置以15～20mm/S速度快速上行；

3）当空压机缸体内孔首层硬化带轴向设定位置与有效加热导线3完全对应时停止上行；

4）以80～95KW功率实施感应加热并延时1.5～3.5S；

5）加热延时结束，淬火液立即喷射进行淬火冷却并延时6.5～8.5S；

6）淬火冷却延时结束，空压机缸体以相同的设定速度快速上行，移动距离为H时停止上行，空压机缸体原地顺时针旋转1/2α角度；

7）以相同的设定功率及加热时间对第二层实施感应加热并延时；

8）加热延时结束，淬火液立即喷射进行淬火冷却并以相同的时间延时；

9）淬火冷却延时结束，空压机缸体以相同的设定速度快速上行，移动距离为H时停止上行，空压机缸体原地逆时针旋转1/2α角度；

10）以相同的功率及相同的加热和冷却时间对第三层实施加热及冷却，如此循环往复直到完成全部硬化带的感应加热淬火冷却过程；空压机缸体快速下行回到原位，整体工艺流程结束。

加热淬火奇数层硬化带时，空压机缸体逆时针或顺时针旋转1/2α角度，加热淬火偶数层硬化带时则相反。

与现有技术相比本发明的有益效果是：

提高了空压机缸孔表面硬度、耐磨性及使用性能，有效延长使用寿命；降低材料成本，减少刀具损耗，与合金铸铁缸体相比，总体上降低了制件成本。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明：

图1是空压机缸体示意图；

图2是空压机缸孔硬化带沿零件轴向分布示意图；

图3是图2中A-A向空压机缸孔硬化带沿圆周分布示意图；

图4是内孔淬火感应器整体结构示意图；

图5是有效加热导线结构示意图；

图6是限位导柱与淬火水套合体图俯视图；

图中：

1、冷却水进水管；2、过渡导线；3、有效加热导线；4、限位导柱与淬火水套组合体；5、淬火水进水管；6、固定板；7、接触板；8、淬火水进水口；9、淬火水套组合体水腔；10、硬化带。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细的描述：

1、材料及感应淬火技术要求设计

材料：HT250

缸体内孔表面硬度：大于HRC40

硬化层深度：0.60～1.20mm

2、灰铁空压机缸孔感应淬火区域内硬化带分布模型

参阅图2和图3，一种空压机灰铁缸体内孔感应淬火装置，主要由空压机缸体和内孔淬火感应器组成，所述空压机缸体内孔设有硬化区域，灰铁空压机缸体内孔硬化区域由20个以上独立的硬化带覆盖而成，所有硬化带轮廓尺寸完全相同。硬化带沿空压机缸体内孔轴向均匀上下排布5～9层，每层硬化带数量相同，且为为偶数，环绕圆周均匀分布，相邻硬化带间隔角度α为30～90°，层与层之间间隔距离H为3～6mm，彼此交错排列，沿圆周交错角度为1/2α，整体上形成砖垛形交错排列模型；所述缸体内孔淬火感应器设置分段圆弧状有效加热导线3，所述有效加热导线3每段弧长相同，并与空压机缸体内孔单层硬化带对应。

3、缸体内孔淬火感应器结构

参阅图4、图5及图6，缸体内孔淬火感应器结构主要由以下几部分组成：

所述缸体内孔淬火感应器主要由冷却水进水管1、过渡导线2、有效加热导线3、限位导柱与淬火水套组合体4、淬火水进水管5、固定板6、接触板7组成：

有效加热导线3、过渡导线2和接触板7三部分负责承载电流。

所述有效加热导线3为分段圆弧状，每段弧长相同，并与空压机缸体内孔单层硬化带对应。该件和过渡导线2采用一体化弯制成型，为中空紫铜方管，并通过过渡导线2的一端与接触板7组焊起来。所述接触板7的另一端与感应加热电源相连，经过过渡导线2将电流导入有效加热导线3；有效加热导线3伸入缸孔内部对缸孔内壁执行感应加热。所述冷却水进水管1为中空圆形铜管，该件被焊接在过渡导线2冷却水进水口处，通过其导入高压水对有效加热导线3实施强力冷却，带走感应加热时有效加热导线3产生的巨量电阻热，避免有效加热导线3被烧损，保证有效加热导线3可持续正常工作。

参阅图4，所述限位导柱与淬火水套组合体2为非金属绝缘材料，在淬火水进水口8处与淬火水进水管5通过螺纹紧固连接；淬火水进水管为中空紫铜圆管，通过其将淬火水引入限位导柱与淬火水套组合体水腔9内；通过水腔侧壁通往外部的细小喷水孔将淬火水沿圆周均匀喷射到缸套内表面上,达到淬火冷却的目的。所述固定板6布置在淬火水进水管5和过渡导线2之间，与二者焊接为一体，实现固定淬火水进水管5的目的。

参阅图4、图5和图6，所述限位导柱与淬火水套组合体2为绝缘材料不导电，其外圆直径D3小于空压机缸体内孔直径D1，大于有效加热导线3外圆直径D2，在缸孔与有效加热导线两者之间建立一道屏障，限制有效加热导线与缸孔直接接触产生电击，保证缸孔感应加热可靠性。

4、一种空压机灰铁缸体内孔感应淬火方法，具体有以下步骤：

1）将空压机缸体放入旋转定位夹具上按启动按钮；

2）空压机缸体离开原始位置以设定速度15～20mm/S快速上行；

3）当空压机缸体内孔首层硬化带轴向设定位置与有效加热导线3完全对应时停止上行；

4）以设定功率80～95KW实施感应加热并延时1.5～3.5S；

5）加热延时结束，淬火液立即喷射进行淬火冷却并延时6.5～8.5S；

6）淬火冷却延时结束，空压机缸体以设定速度快速上行移动距离为H时停止上行，空压机缸体原地顺时针旋转1/2α角度；

7）以相同的功率对第二层实施感应加热并延时相同时间；

8）加热延时结束，淬火液立即喷射进行淬火冷却并延时相同时间；

9）淬火冷却延时结束，空压机缸体以相同设定速度快速上行，移动距离为H时停止上行，空压机缸体原地逆时针旋转1/2α角度；

10）以相同的加热功率及延时时间对第三层实施感应加热，如此循环往复直到完成全部硬化带的感应加热淬火冷却过程；空压机缸体快速下行回到原位，整体工艺流程结束。

加热淬火奇数层硬化带时，空压机缸体逆时针或顺时针旋转1/2α角度，加热淬火偶数层硬化带时则相反。

Claims (6)

1.一种空压机灰铁缸体内孔感应淬火装置，主要由空压机缸体和内孔淬火感应器组成，其特征在于：所述空压机缸体的内孔设有硬化区域，由20个以上独立的硬化带覆盖，所述硬化带沿空压机缸体内孔轴向上下均匀排布5～9层，每层硬化带数量为偶数，环绕圆周均匀分布，相邻硬化带间隔角度α为30°～90°，层与层之间间隔距离H为3mm～5mm，彼此交错排列，沿圆周交错角度为1/2α，整体上形成砖垛形交错排列模型；所述内孔淬火感应器包括分段圆弧状有效加热导线(3)，所述有效加热导线(3)每段弧长相同，并与空压机缸体内孔单层硬化带对应；

所述内孔淬火感应器还包括冷却水进水管(1)、过渡导线(2)、限位导柱与淬火水套组合体(4)、淬火水进水管(5)和接触板(7)；

所述有效加热导线(3)、过渡导线(2)和接触板(7)承载电流；所述有效加热导线(3)和过渡导线(2)设置为一体且中空；所述过渡导线(2)与接触板(7)连接；所述接触板(7)与感应加热电源相连；所述有效加热导线(3)伸入空压机缸体的内孔对内壁感应加热；

所述冷却水进水管(1)固定在过渡导线(2)冷却水进水口处，导入高压水对有效加热导线(3)实施冷却。

2.根据权利要求1所述的一种空压机灰铁缸体内孔感应淬火装置，其特征在于：

所述限位导柱与淬火水套组合体(4)在淬火水进水口(8)处与淬火水进水管(5)固定连接；

所述淬火水进水管(5)通过固定板(6)和过渡导线(2)固定；所述淬火水进水管(5)为中空，将淬火水引入限位导柱与淬火水套组合体水腔(9)内；限位导柱与淬火水套组合体水腔(9)侧壁设有喷水孔。

3.根据权利要求1所述的一种空压机灰铁缸体内孔感应淬火装置，其特征在于：

所述限位导柱与淬火水套组合体(4)为绝缘材料，其外圆直径D3小于空压机缸体的内孔直径D1，大于有效加热导线(3)外圆直径D2。

4.根据权利要求1所述的一种空压机灰铁缸体内孔感应淬火装置，其特征在于：

空压机缸体采用灰铁材料。

5.如权利要求1所述的一种空压机灰铁缸体内孔感应淬火装置的淬火方法，其特征在于，具体有以下步骤：

1)将空压机缸体放入旋转定位夹具上，按启动按钮；

2)空压机缸体离开原始位置以15～20mm/S速度快速上行；

3)当空压机缸体内孔首层硬化带轴向设定位置与有效加热导线(3)完全对应时停止上行；

4)以80～95KW功率实施感应加热并延时1.5～3.5S；

5)加热延时结束，淬火液立即喷射进行淬火冷却并延时6.5～8.5S；

6)淬火冷却延时结束，空压机缸体以相同的设定速度快速上行，移动距离为H时停止上行，空压机缸体原地顺时针旋转1/2α角度；

7)以相同的设定功率及加热时间对第二层实施感应加热并延时；

8)加热延时结束，淬火液立即喷射进行淬火冷却并以相同的时间延时；

9)淬火冷却延时结束，空压机缸体以相同的设定速度快速上行，移动距离为H时停止上行，空压机缸体原地逆时针旋转1/2α角度；

10)以相同的功率及相同的加热和冷却时间对第三层实施加热及冷却，如此循环往复直到完成全部硬化带的感应加热淬火冷却过程；空压机缸体快速下行回到原位，整体工艺流程结束。

6.根据权利要求5所述的一种空压机灰铁缸体内孔感应淬火装置的淬火方法，其特征在于：

加热淬火奇数层硬化带时，空压机缸体逆时针或顺时针旋转1/2α角度，加热淬火偶数层硬化带时则相反。