CN105506258A - 汽车转向轴承部件感应热处理工装 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种汽车转向轴承部件感应热处理工装，包括感应器，所述感应器为中空的管状结构，所述管状结构包括线圈和线圈引出端，所述线圈引出端与所述线圈所在的平面垂直，且所述线圈引出端为两个，所述线圈包括内表面和外表面，所述外表面为锥形面，所述锥形面由靠近线圈引出端一侧向下逐渐扩张，所述线圈的内表面镶嵌若干个导磁体。本发明提供的一种汽车转向轴承部件感应热处理工装，采用外表面具有锥度的感应器进行感应加热，使感应工装底部更加靠近退刀槽止口处，以提高退刀槽止口处感应加热的面积，同时，也能保证工件内表面的各处感应均匀。

Description

汽车转向轴承部件感应热处理工装
技术领域
本发明涉及轴承热处理技术领域，特别是涉及一种汽车转向轴承部件感应热处理工装。
背景技术
汽车转向轴承部件的结构图如图1-5所示，汽车转向轴承1的内孔为阶梯孔，为了提高轴承1的硬度和使用寿命，需要对轴承1的内部进行热处理，以提高轴承1的硬度以及有效使用壁厚。
目前，多采用感应加热对工件进行热处理。由于汽车转向轴承1内孔呈阶梯分布，现有的感应工装多采用单层或者多层的圆管或方管线圈，并且在线圈中间加导磁粉或者导磁体，这种方式产生的磁力线不均匀，升温慢，加热时间长，效率低下，产品内表面退刀槽11止口处硬度低或感应不到，造成轴承1使用寿命低。
在热处理过程中退刀槽11止口处很难进行有效处理，采用单层圆管或方管线圈其感应部位只能到a与b之间的位置，a距离阶梯所在平面的距离为约2.0mm，b距离阶梯所在平面的距离为约7mm，c距离阶梯所在平面的距离为约13mm，感应不到阶梯孔的连接处以及连接处退刀槽11的内部，且感应后的区域C厚度不均匀，当加热时间长、电流过大、线圈位置略高时感应区域C如图3所示，越靠近端部处感应区域厚度越大；当加热电流过小时感应区域C如图4所示，靠近a位置出现尖角效应；当加热电流过小、线圈位置略高时感应区域C如图5所示，靠近c位置硬化层出现圆弧状。采用螺旋形多层线圈作为感应工装进行热处理，与单层线圈相比其感应的有效距离有所增大，但是还是无法满足感应位置距离阶梯所在平面的距离即a处的距离小于等于2.0mm的要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：为了克服现有技术中产品内表面退刀槽止口处感应硬度低或感应不到的不足，本发明提供一种汽车转向轴承部件感应热处理工装，采用外表面具有锥度的感应器进行感应加热，使感应工装底部更加靠近退刀槽止口处，以提高退刀槽止口处感应加热的面积，同时，也能保证工件内表面的各处感应均匀。
本发明解决其技术问题所要采用的技术方案是：一种汽车转向轴承部件感应热处理工装，包括感应器，所述感应器为中空的管状结构，所述管状结构包括线圈和线圈引出端，所述线圈引出端与所述线圈所在的平面垂直，且所述线圈引出端为两个，所述线圈包括内表面和外表面，所述外表面为锥形面，所述锥形面由靠近线圈引出端一侧向下逐渐扩张，所述线圈的内表面镶嵌若干个导磁体。采用外表面具有锥度的感应器进行感应加热，使感应工装底部更加靠近退刀槽止口处，以提高退刀槽止口处感应加热的面积，同时，也能保证工件内表面的各处感应均匀。
优选的，所述锥形面与所述线圈轴线的夹角β范围为5°-15°。轴承的加工一般都采用轴承钢作为材料，热处理行业里所说的轴承钢，一般都指GCr15高碳轴承钢，而本专利中是指中碳轴承钢，材料为C56E2，相当于国产的55#钢，因此，夹角范围与材料的性能有关系，如果夹角过大轴承最外部的感应的深度不够，如果夹角过小感应的区域会出现弧度过大的现象，不能满足加工要求。
进一步，所述感应器内部采用方形铜管制成，所述方形铜管外部包覆铜皮层。铜皮层仅仅包覆在铜管的外表面及底面上，包覆铜皮层能够获得更好的感应区域，如果不包覆铜皮层，其深度烧不到位不能形成直线的区域，另外感应的高度也不能到退刀槽止口处，不满足加工要求。
进一步，所述导磁体为U型结构，且U型结构的开口朝向所述线圈的外侧。由于中高频电流具有环形效应，当中高频电流通过环形感应器时，电流集中在感应器内侧，当加热圆形筒形工件内表面时，因磁力线集中在内侧，所以降低了感应器的效率，为了提高感应器的效率，在线圈内表面镶嵌开口朝外的导磁体，使磁力线集中在线圈外侧。另外，增加导磁体还能够屏蔽靠近线圈的杂散磁通，以减小非处理部位的加热。采用合适的导磁体还可以降低设备的功率，节约成本，在同样功率条件下提高生产效率。
进一步，位于所述线圈底部的导磁体通过磁粉与所述线圈底部连接成一体。由于轴承的阶梯位置不需要感应加热或者允许感应较小区域，因此，通过磁粉将线圈底部的导磁体和线圈连成一体，通过磁粉层屏蔽底部的磁力线，避免对轴承阶梯处的加热。
进一步，所述导磁体与所述线圈顶部接触的一侧的端部设有向下倾斜的倒角。设有倒角可以使导磁体端部面积增大，更加有效引导磁力线，使磁力线更加集中。
进一步，所述导磁体具有倒角一端的长度小于线圈顶部的宽度，所述导磁体另一端的长度大于等于线圈底部的宽度，且所述导磁体两端部与所述线圈外表面大致在同一锥形面上。线圈外侧表面整体呈锥形面，可以保证加热部位均匀，避免对工件上不需要处理的部位进行加热。
进一步，所述U型结构的宽度d从开口端向另一端逐渐减小。U型结构的宽度d指导磁体在线圈上的周向上的长度，导磁体在线圈上周向上的宽度沿径向逐渐减小，由于导磁体是从线圈内部向外安装的，线圈的内径小于外径，为了保证导磁体在线圈上的覆盖面积最大以及方便导磁体安装，U型结构的厚度从开口端向线圈内表面逐渐减小，优选的，U型结构的两端为与线圈具有相同弧度的扇形结构。
进一步，还包括两个电极，所述两个电极分别与所述两个线圈引出端连接，且所述两个电极之间设有绝缘材料。
本发明的有益效果是：本发明提供的一种汽车转向轴承部件感应热处理工装，采用外表面具有锥度的感应器进行感应加热，使感应工装底部更加靠近退刀槽止口处，以提高退刀槽止口处感应加热的面积，同时，也能保证工件内表面的各处感应均匀，采用本专利的工装进行感应加热能够使感应位置即a的距离小于2.0mm，甚至能够感应到退刀槽止口处的内部。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1是采用本发明工装进行热处理的汽车转向轴承的结构示意图；
图2是图1中A的放大示意图；
图3是采用单层或多层线圈进行热处理的汽车转向轴承的结构示意图；
图4是采用单层或多层线圈进行热处理的汽车转向轴承的结构示意图；
图5是采用单层或多层线圈进行热处理的汽车转向轴承的结构示意图；
图6是本发明最佳实施例的结构示意图；
图7是图6中感应器的结构示意图；
图8是图6中感应器的俯视图；
图9是图8中A-A的剖视图；
图10是图6中导磁体的结构示意图。
图中：1、轴承，11、退刀槽，2、电极，3、感应器，31、线圈引出端，32、线圈，33、导磁体，331、第一伸长端，332、连接端，333、第二伸长端，334、倒角，34、磁粉，35、铜皮层，36、铜管，d、U型结构的宽度，θ、倒角大小，β、锥形面与线圈轴线的夹角。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作详细的说明。此图为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图6-10所示，本发明的一种汽车转向轴承部件感应热处理工装，包括感应器3和两个电极2，感应器3为中空的管状结构，管状结构内部采用方形铜管36制成，方形铜管36外部包覆铜皮层35，管状结构包括线圈32和线圈引出端31，线圈引出端31与线圈32所在的平面垂直，且线圈引出端31为两个，线圈32包括内表面和外表面，外表面为锥形面，锥形面由靠近线圈引出端31一侧向下逐渐扩张。优选的，锥形面与线圈32轴线的夹角β范围为5°-15°。线圈32内表面镶嵌若干导磁体33，位于线圈32底部的导磁体33通过磁粉34与线圈32底部连接成一体，磁粉34可以是封闭的也可以是在线圈引出端31处断开的。
如图9-10所示，导磁体33为U型结构，且U型结构的开口朝向线圈32的外侧。导磁体33包括第一伸长端331、连接端332和第二伸长端333，连接端332两端分别与第一伸长端331和第二伸长端333的一端连接，且第一伸长端331的长度小于第二伸长端333的长度，第一伸长端331的另一端具有向内的倒角334，U型结构的宽度d从开口端向另一端逐渐减小，U型结构的宽度d指导磁体33在线圈32上的周向上的宽度，导磁体33在线圈32上周向上的宽度沿径向逐渐减小，即第一伸长端331和第二伸长端333的宽度，优选的第一伸长端331和第二伸长端333均为与线圈32具有相同弧度的扇形结构。第一伸长端331位于线圈32的顶部，且第一伸长端331的长度小于等于线圈32的顶部的宽度，第二伸长端333位于线圈32的底部，且第二伸长端333的长度大于等于线圈32的底部的宽度，连接端332位于线圈32的内表面，导磁体33的第一伸长端331和第二伸长端333与线圈32外表面大致在同一锥形面上。导磁体33的U型结构的厚度从开口端向线圈32内表面逐渐减小，即第一伸长端331和第二伸长端333的厚度分别从自由端向连接端332逐渐减小。
两个电极2分别与两个线圈引出端31连接，且所述两个电极2之间设有绝缘材料，电极2与线圈引出端31外侧设有固定结构，两电极外侧包覆绝缘材料后之间再用缓冲材料隔离，且上端用扎带固定，防止加热过程中晃动，两电极2的另一端分别连接高频电磁感应器的输出端。
使用时，将工装的线圈32部分放入轴承1的内孔中，且保持线圈32底部距离轴承1内孔台阶处表面贴近，距离为0.15mm-0.2mm，线圈32的外表面距离轴承1内孔表面的距离为0.7mm-1.3mm，线圈32的高度小于轴承1内孔深度，高度差为1.0mm-1.5mm，将工装固定，进行感应加热，加热时间与通电电流大小根据情况进行调整。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关的工作人员完全可以在不偏离本发明的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种汽车转向轴承部件感应热处理工装，其特征在于：包括感应器(3)，所述感应器(3)为中空的管状结构，所述管状结构包括线圈(32)和线圈引出端(31)，所述线圈引出端(31)与所述线圈(32)所在的平面垂直，且所述线圈引出端(31)为两个，所述线圈(32)包括内表面和外表面，所述外表面为锥形面，所述锥形面由靠近线圈引出端(31)一侧向下逐渐扩张，所述线圈(32)的内表面镶嵌若干个导磁体(33)。
2.如权利要求1所述的汽车转向轴承部件感应热处理工装，其特征在于：所述锥形面与所述线圈(32)轴线的夹角β范围为5°-15°。
3.如权利要求1所述的汽车转向轴承部件感应热处理工装，其特征在于：所述感应器(3)内部采用方形铜管(36)制成，所述方形铜管(36)外部包覆铜皮层(35)。
4.如权利要求1所述的汽车转向轴承部件感应热处理工装，其特征在于：所述导磁体(33)为U型结构，且U型结构的开口朝向所述线圈(32)的外侧。
5.如权利要求4所述的汽车转向轴承部件感应热处理工装，其特征在于：位于所述线圈(32)底部的导磁体(33)通过磁粉(34)与所述线圈(33)底部连接成一体。
6.如权利要求5所述的汽车转向轴承部件感应热处理工装，其特征在于：所述导磁体(33)与所述线圈(32)顶部接触的一侧的端部设有向下倾斜的倒角(334)。
7.如权利要求6所述的汽车转向轴承部件感应热处理工装，其特征在于：所述导磁体(33)具有倒角一端的长度小于线圈(32)顶部的宽度，所述导磁体(33)另一端的长度大于线圈底(32)部的宽度，且所述导磁体(33)两端部与所述线圈(32)外表面大致在同一锥形面上。
8.如权利要求6所述的汽车转向轴承部件感应热处理工装，其特征在于：所述U型结构的宽度d从开口端向另一端逐渐减小。
9.如权利要求1所述的汽车转向轴承部件感应热处理工装，其特征在于：还包括两个电极(2)，所述两个电极(2)分别与所述两个线圈引出端(31)连接，且所述两个电极(2)之间设有绝缘材料。
10.如权利要求1所述的汽车转向轴承部件感应热处理工装，其特征在于：感应加热时，所述线圈(32)底部距离轴承(1)内孔台阶处距离为0.15mm-0.2mm，所述线圈(32)的外表面距离轴承(1)内孔表面的距离为0.7mm-1.3mm，所述线圈(32)的高度小于轴承(1)内孔深度，高度差为1.0mm-1.5mm。
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