CN104419815A - 轴类零件的感应回火工艺及感应器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种感应器，包括第一连接铜块、第一过渡铜块、一感应铜管、第二过渡铜块和第二连接铜块；它们之间设有一条冷却流道，还连接于一电路中；感应铜管形成一个对工件进行回火处理的感应工作区。本发明还提供一种采用上述感应器进行的轴类零件的感应回火工艺：使轴类零件需进行回火处理的局部区域处于感应器的感应工作区，通过电路的通断及外部冷却，实现对轴类零件局部区域的第一次加热、第一次保温、第二次加热、第二次保温和冷却处理。本发明使轴类零件在感应回火处理后表面硬化层硬度均匀，硬化层硬度梯度趋势平缓，无表面硬度低于次表面硬度的缺陷；可只对轴类零件的局部区域进行感应回火，节约能源，使轴类零件热处理成本低。

Description

轴类零件的感应回火工艺及感应器

技术领域

本发明涉及金属材料热处理技术领域，特别是涉及一种轴类零件的感应回火工艺及感应器。

背景技术

花键轴是一种机械传动轴，和平键、半圆键、斜键的作用一样，都是用于传递机械扭矩。从结构上看，花键轴即在轴的外表有纵向的键槽，套在花键轴上的旋转件也有对应的键槽，从而可保持跟花键轴同步旋转。在旋转的同时，有的旋转件还可以在花键轴上作纵向滑动，如变速箱换档齿轮等。花键轴因多齿工作，承载能力高，传递扭矩大，对中性好，导向性好，便于拆卸，广泛地应用于飞机、汽车、拖拉机、机床制造业、农业机械及其它很多对中性要求比较高的机械传动装置中。

因为花键轴主要作用是传递机械扭矩，这就需要花键区域应具有足够的强韧性。花键轴往往由花键部和杆体部组成，一般花键部的小径小于杆体部直径，为了保证花键处的强度，就需要通过调整花键处的硬度和组织，提高局部区域的强度。因此，花键在机加工成型后，往往要进行热处理。

汽车用花键轴的热处理往往采用淬火工艺，淬火工艺虽然提高了花键轴的硬度，但花键轴的韧性差，因此还需要进行回火处理，来消除淬火时产生的残留应力，减小变形和预防开裂，提高花键轴的韧性。现有的回火技术一般采用炉回火工艺，生产周期长，能耗高。普通感应回火工艺，在整个加热过程中在，花键轴表面温度不断升高，自表面向芯部的热传导速度远低于零件自身加热的速度，同时加热时间短，因此感应回火的表面温度高于炉回火，这就使表面硬化层的硬度迅速降低，硬度梯度呈现出外低内高的情况。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明要解决的技术问题在于提供一种表面硬化层均匀、硬度梯度趋势平缓、只对需要进行回火的局部区域进行热处理的轴类零件的感应回火工艺及感应器，以克服现有技术的上述缺陷。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种感应器，包括第一连接铜块、第一过渡铜块、一感应铜管、第二过渡铜块和第二连接铜块；所述感应铜管包括第一聚焦铜管、第一矩形铜管、第一回转铜管、第二回转铜管、第二矩形铜管和第二聚焦铜管；

所述第一连接铜块、所述第二连接铜块上均设有一贯通的流道；

所述第一聚焦铜管和所述第一回转铜管设于所述第一矩形铜管的两端，并位于所述第一矩形铜管的同侧，形成一U字型管道结构；所述第二聚焦铜管和所述第二回转铜管设于所述第二矩形铜管的两端，并位于所述第二矩形铜管的同侧，也形成一U字型管道结构；所述第一回转铜管的端部与所述第二回转铜管的端部连接在一起，使两所述U字型管道结构导通；所述第一聚焦铜管的端部连接所述第一过渡铜块的一端，所述第一过渡铜块的另一端连接所述第一连接铜块的贯通的流道；所述第二聚焦铜管的端部连接所述第二过渡铜块的一端，所述第二过渡铜块的另一端连接所述第二连接铜块的贯通的流道；所述第一过渡铜块的两端之间和所述第二过渡铜块的两端之间分别设有一通道，使所述第一连接铜块和所述第二连接铜块之间形成一条导通的流道；

所述第一过渡铜块与所述第二过渡铜块相邻，两者之间设有一块绝缘板；

所述第一连接铜块和所述第二连接铜块分别连接一电源的两极；

两个所述U字型管道结构共同围成一个对轴类零件进行回火处理的感应工作区，所述第一连接铜块、所述第二连接铜块均位于所述感应工作区的外部。

可选地，所述第一聚焦铜管、所述第二聚焦铜管、所述第一回转铜管、所述第二回转铜管均为直管，两个所述U字型管道结构之间的夹角为90°。

可选地，所述第一聚焦铜管、所述第二聚焦铜管、所述第一回转铜管、所述第二回转铜管均为圆弧状，使两个所述U字型管道结构共同组成一扇形的感应工作区。

优选地，所述第一矩形铜管和所述第二矩形铜管上分别设有一硅钢片组，每一所述硅钢片组包括沿所述第一矩形铜管或所述第二矩形铜管的轴向均布的多片硅钢片，每一所述硅钢片组的两端分别设有一紫铜挡片，所述紫铜挡片与相应的所述第一矩形铜管或所述第二矩形铜管固定。

优选地，所述电源的电流频率为5KHz～10KHz。

本发明还提供一种采用上述感应器进行的轴类零件的感应回火工艺，包括以下步骤：

a、将需要进行回火处理的轴类零件通过工装定位，使轴类零件随工装绕着轴类零件的轴线旋转；调整所述感应器的位置，使轴类零件需要进行回火处理的局部区域处于感应器的感应工作区内；

b、接通所述第一连接铜块和所述第二连接铜块之间的电路，使感应铜管对轴类零件处于感应工作区的局部区域进行第一次加热，加热时间为5秒～15秒，加热温度为150℃～500℃；

c、断开所述第一连接铜块和所述第二连接铜块之间的电路，使感应铜管对轴类零件处于感应工作区的局部区域进行第一次保温，保温时间为5秒～10秒；

d、再次接通所述第一连接铜块和所述第二连接铜块之间的电路，使感应铜管对轴类零件处于感应工作区的局部区域进行第二次加热，加热时间为5秒～15秒，加热温度为250℃～500℃；

e、再次断开所述第一连接铜块和所述第二连接铜块之间的电路，使感应铜管对轴类零件处于感应工作区的局部区域进行第二次保温，保温时间为5秒～10秒；

f、不间断地往所述第一连接铜块和所述第二连接铜块之间形成的一条导通的流道中输入冷却液，使感应铜管维持与冷却液接近的温度；同时，由外部装置喷射淬火液对轴类零件处于感应工作区的局部区域进行冷却处理，冷却时间为10秒～20秒。

优选地，所述冷却液为去离子水，所述淬火液为聚醚类高分子材料。

优选地，所述冷却液的原始温度为15℃～35℃。

优选地，所述淬火液的原始温度为15℃～35℃。

如上所述，本发明的轴类零件的感应回火工艺及感应器，具有以下有益效果：

回火处理后的轴类零件表面的硬化层均匀，硬度梯度趋势平缓；感应器可只对轴类零件的局部区域进行热处理，节约能源，使轴类零件的热处理成本低。

附图说明

图1显示为本发明的实施例一中感应器和花键轴的相对位置示意图。

元件标号说明

100     第一连接铜块

110     第一连接铜块的贯通的流道

200     第一过渡铜块

300     感应铜管

310     第一聚焦铜管

320     第一回转铜管

330     第二回转铜管

340     第二矩形铜管

350     第二聚焦铜管

360     硅钢片组

370     紫铜挡片

400     第二过渡铜块

500     第二连接铜块

510     第二连接铜块的贯通的流道

600     绝缘板

700     固定杆

800     花键轴

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

请参阅图1。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

如图1所示，本发明提供一种感应器，包括第一连接铜块100、第一过渡铜块200、一感应铜管300、第二过渡铜块400和第二连接铜块500；所述感应铜管300包括第一聚焦铜管310、第一矩形铜管（图中未示出）、第一回转铜管320、第二回转铜管330、第二矩形铜管340和第二聚焦铜管350。

所述第一连接铜块100上均设有一贯通的流道110，所述第二连接铜块500上设有一贯通的流道510。

所述第一聚焦铜管310和所述第一回转铜管320设于所述第一矩形铜管的两端，并位于所述第一矩形铜管的同侧，形成一U字型管道结构；所述第二聚焦铜管350和所述第二回转铜管330设于所述第二矩形铜管340的两端，并位于所述第二矩形铜管340的同侧，也形成一U字型管道结构；所述第一回转铜管320的端部与所述第二回转铜管330的端部连接在一起，使两所述U字型管道结构导通；所述第一聚焦铜管310的端部连接所述第一过渡铜块200的一端，所述第一过渡铜块200的另一端连接所述第一连接铜块100的贯通的流道110；所述第二聚焦铜管350的端部连接所述第二过渡铜块400的一端，所述第二过渡铜块400的另一端连接所述第二连接铜块500的贯通的流道510；所述第一过渡铜块200的两端之间和所述第二过渡铜块400的两端之间分别设有一通道，使所述第一连接铜块100和所述第二连接铜块500之间形成一条导通的流道。

所述第一过渡铜块200与所述第二过渡铜块400相邻，两者之间设有一块绝缘板600。

所述第一连接铜块100和所述第二连接铜块500分别连接一电源的两极；所述电源的电流频率可以为5KHz～10KHz。

两个所述U字型管道结构共同围成一个对轴类零件进行回火处理的感应工作区，所述第一连接铜块100、所述第二连接铜块500均位于所述感应工作区的外部。

如图1所示，所述第一聚焦铜管310、所述第二聚焦铜管350、所述第一回转铜管320、所述第二回转铜管330可以均设为直管。此时，为了使感应铜管300供热和冷却效率最高，且使工件的受热和冷却均匀，两个所述U字型管道结构之间的夹角为90°。

当然，所述第一聚焦铜管310、所述第二聚焦铜管350、所述第一回转铜管320、所述第二回转铜管330也可以均设为圆弧状，使两个所述U字型管道结构共同组成一扇形的感应工作区。

其中，所述第一矩形铜管和所述第二矩形铜管340上分别设有一硅钢片组360，每一所述硅钢片组360包括沿所述第一矩形铜管或所述第二矩形铜管的轴向均布的多片硅钢片，每一所述硅钢片组360的两端分别设有一紫铜挡片370，所述紫铜挡片370与相应的所述第一矩形铜管或所述第二矩形铜管340固定。所述硅钢片组360的作用是：控制磁通的密度和方向，改变感应器中的电流分布，达到各种区域所需要的加热要求。所述紫铜挡片370的作用是固定硅钢片组360，使硅钢片组360在所述第一矩形铜管320和所述第二矩形铜管350上不松动。

所述感应铜管300上还设置有四根固定杆700。通过该四根固定杆700将本发明的感应器固定于工作空间。

实施例一

以下采用实施例对本发明的轴类零件的感应回火工艺给以说明，如图1所示，取要进行感应回火处理的轴类零件为花键轴800，所述花键轴800需要回火的局部区域为花键部位以及花键部位的外围。

则本发明提供的一种采用上述感应器进行的轴类零件的感应回火工艺，包括以下步骤：

a、将花键轴800与工装固定，使花键轴800随工装绕着花键轴800的轴线旋转；调整所述感应器的位置，使花键轴800的花键部位和花键部位的外围处于感应器的感应工作区内，即处于两个所述U字型管道结构之间；

b、接通所述第一连接铜块100和所述第二连接铜块500之间的电路，使感应铜管300对花键轴800处于感应工作区的花键部位和花键部位的外围进行第一次加热，加热时间为5秒～15秒，加热温度为150℃～500℃；

c、断开所述第一连接铜块100和所述第二连接铜块500之间的电路，使感应铜管300对花键轴800处于感应工作区的花键部位和花键部位的外围进行第一次保温，保温时间为5秒～10秒；

d、再次接通所述第一连接铜块100和所述第二连接铜块500之间的电路，使感应铜管300对花键轴800处于感应工作区的花键部位和花键部位的外围进行第二次加热，加热时间为5秒～15秒，加热温度为250℃～500℃；

e、再次断开所述第一连接铜块100和所述第二连接铜块500之间的电路，使感应铜管300对花键轴800处于感应工作区的花键部位和花键部位的外围进行第二次保温，保温时间为5秒～10秒；

f、不间断地往所述第一连接铜块100和所述第二连接铜块500之间形成的一条导通的流道中输入冷却液，使感应铜管300维持与冷却液接近的温度；同时，由外部冷却装置喷射淬火液对花键轴800处于感应工作区的花键部位和花键部位的外围进行冷却处理，冷却时间为10秒～20秒。

则，花键轴800花键部位和花键部位的外围的感应回火处理完成。经试验检测，完成感应回火的花键部位和花键部位的外围，表面的硬化层均匀，硬度梯度趋势平缓。且耗费电量少，耗费的淬火液、冷却液量小。

因为去离子水性能稳定，且受热后不发生化学变化，对环境无污染，所以本发明的所述冷却液优选地采用去离子水。

为了提升感应器的使用寿命，在本发明的感应回火工艺的冷却阶段，感应器也要冷却下来，且感应器的导通的流道内的冷却液的原始温度要由恒温装置控制在15℃～35℃。同时，为了使进行感应回火处理的工件在冷却阶段能够维持稳定的冷却速度，所述外部冷却装置为工件喷射的淬火液的原始温度也要由恒温装置控制在15℃～35℃。

当然本发明的轴类零件的感应回火工艺不但适应于花键轴花键部位的回火处理，还适合其他所有轴类零件的热处理，根据实际需要，也可以对其它轴类零件的整体进行感应回火处理，只要使其它轴类零件需要进行感应回火处理的部位处于所述感应工作区即可。

综上所述，本发明的轴类零件的感应回火工艺具有回火后轴类零件表面的硬化层均匀，硬度梯度趋势平缓的优点，感应器可只对轴类零件的需要进行回火处理的局部区域进行热处理，从而节约能源，使轴类零件的热处理成本低。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种感应器，其特征在于，包括第一连接铜块（100）、第一过渡铜块（200）、一感应铜管（300）、第二过渡铜块（400）和第二连接铜块（500）；所述感应铜管（300）包括第一聚焦铜管（310）、第一矩形铜管、第一回转铜管（320）、第二回转铜管（330）、第二矩形铜管（340）和第二聚焦铜管（350）；

所述第一连接铜块（100）、所述第二连接铜块（200）上均设有一贯通的流道；

所述第一聚焦铜管（310）和所述第一回转铜管（320）设于所述第一矩形铜管的两端，并位于所述第一矩形铜管的同侧，形成一U字型管道结构；所述第二聚焦铜管（350）和所述第二回转铜管（330）设于所述第二矩形铜管（340）的两端，并位于所述第二矩形铜管（340）的同侧，也形成一U字型管道结构；所述第一回转铜管（320）的端部与所述第二回转铜管（330）的端部连接在一起，使两所述U字型管道结构导通；所述第一聚焦铜管（310）的端部连接所述第一过渡铜块（200）的一端，所述第一过渡铜块（200）的另一端连接所述第一连接铜块（100）的贯通的流道；所述第二聚焦铜管（350）的端部连接所述第二过渡铜块（400）的一端，所述第二过渡铜块（400）的另一端连接所述第二连接铜块（200）的贯通的流道；所述第一过渡铜块（200）的两端之间和所述第二过渡铜块（400）的两端之间分别设有一通道，使所述第一连接铜块（100）和所述第二连接铜块（500）之间形成导通的一条流道；

所述第一过渡铜块（200）与所述第二过渡铜块（400）相邻，两者之间设有一块绝缘板（600）；所述第一连接铜块（100）和所述第二连接铜块（500）分别连接一电源的两极；

两个所述U字型管道结构共同围成一个对轴类零件进行回火处理的感应工作区，所述第一连接铜块（100）、所述第二连接铜块（500）均位于所述感应工作区的外部。

2.根据权利要求1所述的感应器，其特征在于：所述第一聚焦铜管（310）、所述第二聚焦铜管（350）、所述第一回转铜管（320）、所述第二回转铜管（330）均为直管，两个所述U字型管道结构之间的夹角为90°。

3.根据权利要求1所述的感应器，其特征在于：所述第一聚焦铜管（310）、所述第二聚焦铜管（350）、所述第一回转铜管（320）、所述第二回转铜管（330）均为圆弧状，使两个所述U字型管道结构共同组成一扇形的感应工作区。

4.根据权利要求1所述的感应器，其特征在于：所述第一矩形铜管和所述第二矩形铜管（340）上分别设有一硅钢片组（360），每一所述硅钢片组（360）包括沿所述第一矩形铜管或所述第二矩形铜管（340）的轴向均布的多片硅钢片，每一所述硅钢片组（360）的两端分别设有一紫铜挡片（370），所述紫铜挡片（370）与相应的所述第一矩形铜管或所述第二矩形铜管（340）固定。

5.根据权利要求1所述的感应器，其特征在于：所述电源的电流频率为5KHz～10KHz。

6.一种采用如权利要求1所述的感应器进行的轴类零件的感应回火工艺，其特征在于，包括以下步骤：

a、将需要进行回火处理的轴类零件通过工装定位，使轴类零件随工装绕着轴类零件的轴线旋转；调整所述感应器的位置，使轴类零件需要进行回火处理的局部区域处于感应器的感应工作区内；

b、接通所述第一连接铜块（100）和所述第二连接铜块（500）之间的电路，使感应铜管（300）对轴类零件处于感应工作区的局部区域进行第一次加热，加热时间为5秒～15秒，加热温度为150℃～500℃；

c、断开所述第一连接铜块（100）和所述第二连接铜块（500）之间的电路，使感应铜管（300）对轴类零件处于感应工作区的局部区域进行第一次保温，保温时间为5秒～10秒；

d、再次接通所述第一连接铜块（100）和所述第二连接铜块（500）之间的电路，使感应铜管（300）对轴类零件处于感应工作区的局部区域进行第二次加热，加热时间为5秒～15秒，加热温度为250℃～500℃；

e、再次断开所述第一连接铜块（100）和所述第二连接铜块（500）之间的电路，使感应铜管（300）对轴类零件处于感应工作区的局部区域进行第二次保温，保温时间为5秒～10秒；

f、不间断地往所述第一连接铜块（100）和所述第二连接铜块（500）之间形成的一条导通的流道中输入冷却液，使感应铜管（300）维持与冷却液接近的温度。

7.根据权利要求6所述的轴类零件的感应回火工艺，其特征在于，在步骤f中还包括：由外部冷却装置喷射淬火液对轴类零件处于感应工作区的局部区域进行冷却处理，冷却时间为10秒～20秒。

8.根据权利要求7所述的轴类零件的感应回火工艺，其特征在于：所述冷却液为去离子水，所述淬火液为聚醚类高分子材料。

9.根据权利要求6或8所述的轴类零件的感应回火工艺，其特征在于：所述冷却液的原始温度为15℃～35℃。

10.根据权利要求6或8所述的轴类零件的感应回火工艺，其特征在于：所述淬火液的原始温度为15℃～35℃。