CN105008556A - 用于金属部件热处理，特别是热硬化的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

一种通过经由电极的导电加热或通过感应加热热处理预先成型的金属部件的方法，所述金属部件具有第一端和第二端以及材料横截面较小的曲面区域，所述电极应用在所述第一端和所述第二端，其中，通过空气喷射系统或水喷射系统于加热过程中主动冷却所述金属部件的曲面区域。

Description

用于金属部件热处理，特别是热硬化的方法和设备
技术领域
本发明涉及用于金属部件热处理的方法。
背景技术
众所周知，热处理能改善大部分不同几何形状的金属部件的机械性能。例如底盘稳定器必须经热硬化处理来调节所需机械性能。该过程通常仅发生在部件成型之后。为了加热部件，通常在部件上施加电流，从而相应加热该部件。为此，该部件在端部与电极接触。DC或AC电源用作电流源。
然而，由于预成型横截面减小，因此曲面区域经常会出现过热，这限制了可调节的硬度的分布和可能的加热时间。
部件都是大批量生产的，而且生产时间都是预先设定好的。试图通过增加补偿次数的方法减小温度的上升。然而，这延长了生产时间并降低了热处理工艺的生产率。
因此，本发明的目的是提供提高产品的生产率和质量的所述类型的改进方法。此外，还提供了用来实施该种方法的合适设备。
发明内容
本发明目的是通过具有权利要求1特征的方法，和具有权利要求12特征的设备实现的。
本发明采用的理念脱离了先前接受的概念，即在加热过程中温度较高的较小横截面的曲面区域与未成型的较大横截面的曲面区域之间的被动温度平衡，而采用了主动局部影响部件温度的方法。本发明还包括执行这一理念的方法，采用在热处理过程中或(如果提供预热的话)直接在热处理开始之前，局部冷却曲面区域。这可通过连接的电极以导电加热或电阻加热的方式实现，也可通过感应加热的方式实现。
在实施例中，在实践中很重要的是，提出的方法被配置为钢部件的热硬化处理方法，其中所述部件进一步优选为成型的管或杆，特别是用作底盘稳定器的管或杆。然而，该方法的应用并不限于此，相反，其也可应用于具有横截面减小区域的复杂三维部件，减小的横截面具有过热的危险。
在本发明的实施方案中，使用带有可调及可控喷嘴的空气喷射系统或带有可调喷嘴的可调喷水系统冷却曲面区域，且冷却能力通过改变空气或水的量调节。这里的术语“调节”不必理解为狭义的反馈，而是更通常的冷却流体作用随时间变化的含义。然而，也提供狭义上的调节，例如，一个或多个光学高温计用于调节冷却能力。
下文在本发明内容中进一步列出的上述和其它方面对应于有利的实施方案中的设备。
特别地，除了设置具有发电机和电极的实际处理平台，还设置了用于执行所述方法的独立平台，所述电极与发电机连接并可施加到部件的第一端和第二端部以将发电机中产生的电流施加到部件或连接到用于感应加热所述部件的感应器上。特别地，本发明中还设置了用于预热部件的预热平台和/或用于冷却曲面区域的独立冷却平台。在独立设置冷却平台的情况下，处理平台没有额外的冷却设备。另外，冷却设备(空气或水喷嘴或类似物)也可布置在处理平台内。
本发明至少在有利的实施方案中还具有以下方面：
1.涉及一种用于改善感应加热或导电加热部件温度分布的方法，特别是但不专门用于图1所示的用于底盘稳定器的管或杆，其中，在加热过程中用空气或水喷射系统主动冷却曲面区域。
2.冷却在200℃到300℃之间的平均温度开始，曲面区域冷却到大约室温，然后继续加热过程而无需进一步冷却。
3.在该方法和相应设备中，到达硬化温度时开始冷却并不断调节直到需要的温度。
4.在整个过程中以温度调节的方式进行冷却。
5.带有可调和可控喷嘴的空气喷射系统用于局部区域的冷却。
6.冷却能力通过改变空气或水的量调节。
7.一个或多个光学高温计用于调节冷却能力。
8.带有可调喷嘴的可调喷水系统用于冷却。
9.在导电加热之前，将部件在上游空气循环炉或红外炉中预热到约200℃到300℃。
10.预热之后，部件的曲面区域冷却到室温，然后将部件导电加热或感应加热而无需进一步主动冷却。
11.在独立平台进行预热，且部件仅转移到实际的加热平台并继续加热过程。
附图说明
根据示例性实施方式并参考附图来获得本发明的优点和益处，其中：
图1显示了用于说明本发明设置的示意图；
图2显示了用于说明本发明工艺步骤的示意图。
两幅图都示意性地展现了由钢管预成型得到的底盘稳定器作为根据本发明的待处理部件的示例，其具有材料横截面减小的成型区域。可通过导电加热到预定温度并保持预定的时间的方式来热硬化处理该部件。
导电加热是基于电阻原理。为此，将底盘稳定器1的两端连接到电触点2，发电机3中产生的电流通过电触点2施加。温度越高，电阻越大。预热使得电阻增加，因此部件升温更快。
然而，曲面区域的横截面通常较小，从而电阻较高。在传统导电加热的情况下，这导致曲面区域过热，从而使得这些区域处理不理想或在任何情况下都不能明确获得限定的机械性能。
如果此区域现在进行特定冷却，电阻会减小。
如果处理得当，使得绝对电阻与平直区域一致，则可以均匀加热至硬化温度，在随后的冷却过程中实现最佳硬度分布。该系统的技术设计可以不同的方式实现。冷却可以用空气或水完成，此文中还可通过市售部件实现。
根据图1，使用带有可调喷嘴4的喷嘴系统。冷却介质的计量通过用于冷却介质的致动器5实现，且在精确的温度控制下完成。在该实施例中，使用高温计7测定部件温度，并通过控制系统6控制。
图2显示了基于图1的改进系统的示例性工艺步骤，且使用的附图标记与图1中对应。本文中部件1部分或全部升高到约200℃到300℃之间的温度。这可在市售的传统空气循环炉或红外炉中实现。
当冷却(如上所述)在室温下发生且从那时起无需温度调节工艺时，工艺控制特别简单。根据图2这可以在单独的冷却平台9中实现。在此情况下，使用单独的硬化平台10，其不需要拥有额外的冷却设备。另外，然而冷却可在该工艺中任何时间进行。使用高温计7测定部件1的曲面和平直区域之间的温度偏差，并相应调节工艺参数。
本发明的执行不限于这些实施例，还可能有多种改变，这都在专业技术人员的技术范围之内。

Claims (16)

1. 通过经由电极的导电加热或感应加热热处理预先成型的金属部件的方法，所述金属部件具有第一端和第二端以及材料横截面较小的曲面区域，所述电极应用在所述第一端和所述第二端，其中，通过空气喷射系统或水喷射系统于加热过程中主动冷却所述金属部件的曲面区域。
2. 根据权利要求1所述的方法，用于钢部件的热硬化。
3. 根据权利要求1或2所述的方法，其中所述金属部件成型为管或杆，特别是用作底盘稳定器。
4. 根据前述任一项权利要求所述的方法，其中冷却在200°C到300°C之间的平均温度开始，所述曲面区域被冷却到室温，然后继续加热而无需进一步冷却。
5. 根据权利要求1-3任一项所述的方法，其中达到材料硬化温度时开始冷却并不断调节达到预定所需温度。
6. 根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，冷却以温度调节的方式在整个导电加热或感应加热过程中进行。
7. 根据前述任一项权利要求所述的方法，其中带有可调和可控喷嘴的空气喷射系统或带有可调喷嘴的可调喷水系统用于冷却曲面区域，且冷却能力通过改变空气或水的量调节。
8. 根据前述任一项权利要求所述的方法，其中一个或多个光学高温计用于调节冷却能力。
9. 根据前述任一项权利要求所述的方法，其特征在于，在导电加热或感应加热之前，将部件在上游空气循环炉或红外炉中预热到约200°C到300°C。
10. 根据权利要求9所述的方法，其中，预热之后，所述金属部件的曲面区域被冷却到室温，所述金属部件在导电加热或感应加热过程中无需进一步主动冷却。
11. 根据权利要求9或10所述的方法，其中预热在处理装置的单独平台进行，且预热之后，将所述金属部件转移到处理平台，其中热处理通过导电加热或感应加热实现。
12. 用于实施根据前述任一项权利要求所述方法的设备，包括：
具有发电机和电极的处理平台，所述电极与发电机连接并应用到所述金属部件的所述第一端和所述第二端，以将发电机产生的电流施加到所述金属部件或用于感应加热所述金属部件的感应器，和
冷却设备，特别是带有可调喷嘴的喷嘴系统，用于将空气或水等冷却介质施加到所述金属部件的曲面区域上。
13. 根据权利要求12所述的设备，具有用于计量冷却介质的致动器。
14. 根据权利要求13所述的设备，其中致动器包括至少一个用于测定所述金属部件温度的高温计和用于温度控制的调节系统。
15. 根据权利要求12-14中任一项所述的设备，其中，设置预热平台用于预热所述部件和/或单独的冷却平台以冷却曲面区域。
16. 根据权利要求15所述的设备，其中带有单独冷却平台的设备，处理平台，特别是硬化平台中，没有额外的冷却设备。
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