CN110144436B - 夹爪的激光淬火方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种夹爪的激光淬火方法。夹爪包括本体部和与本体部连接的夹持部，夹持部具有热处理区域，夹持部的韧带在热处理区域内，夹爪的激光淬火方法包括：步骤S1：将夹爪的表面清理干净；步骤S2：使用夹具对本体部和/或夹持部进行夹持，以使热处理区域朝向激光发射器发出的激光束设置；步骤S3：激光束对热处理区域进行激光淬火，待激光淬火完成后，将夹爪从夹具上取出。本发明有效地解决了现有技术中经过热处理后的夹爪易发生变形，影响夹爪的夹持力和夹持效果的问题。
Description
技术领域
本发明涉及夹爪技术领域，具体而言，涉及一种夹爪的激光淬火方法。
背景技术
目前，钻夹头用于夹持钻头或其它工具，以实现钻孔、拧紧螺丝等工作。具体地，钻夹头包括钻体、螺母、夹爪及外套。其中，三个夹爪分别安装在钻体的三个斜孔中，夹爪后端的螺纹与螺母的内螺纹形成螺纹副，螺母相对于钻体旋转，通过螺纹副带动夹爪进行前、后倾斜移动。夹爪的韧带与钻头接触并夹紧钻头，以带动钻头工作。
在现有技术中，为了提升夹爪的性能(高硬度和高耐磨性)，采用高频感应淬火和渗碳淬火对夹爪进行热处理。然而，上述热处理方式导致夹爪的受热区域较大，夹爪产生较大的内应力，导致夹爪发生变形，影响夹爪对钻头的夹持力和夹持精度。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种夹爪的激光淬火方法，以解决现有技术中经过热处理后的夹爪易发生变形，影响夹爪的夹持力和夹持效果的问题。
为了实现上述目的，本发明提供了一种夹爪的激光淬火方法，夹爪包括本体部和与本体部连接的夹持部，夹持部具有热处理区域，夹持部的韧带在热处理区域内，夹爪的激光淬火方法包括：步骤S1：将夹爪的表面清理干净；步骤S2：使用夹具对本体部和/或夹持部进行夹持，以使热处理区域朝向激光发射器发出的激光束设置；步骤S3：激光束对热处理区域进行激光淬火，待激光淬火完成后，将夹爪从夹具上取出。
进一步地，在步骤S3中，激光束沿韧带的延伸方向进行扫描；其中，激光束沿夹持部的自由端至本体部的方向进行扫描。
进一步地，热处理区域包括第一平面、韧带和第二平面，韧带的两侧分别与第一平面和第二平面连接，第一平面与第二平面均处于预设平面内，在步骤S2中，激光束的照射方向与预设平面相互垂直设置。
进一步地，热处理区域的宽度W满足：1mm≤W≤3mm。
进一步地，热处理区域的高度H满足：0.4mm≤H≤1.2mm。
进一步地，在步骤S3中，激光发射器的激光加工功率大于等于900W且小于等于1600W。
进一步地，在步骤S3中，激光发射器的扫描速度大于等于5mm/s且小于等于10mm/s。
进一步地，激光发射器发出的激光束的光斑呈条状，光斑的宽度h满足：0.5mm≤h≤1.5mm，光斑的长度L满足：5mm≤L≤30mm。
进一步地，在步骤S2中，夹具对夹爪除去热处理区域的部分进行遮挡，并对照射在该部分上的激光束进行反射和/或折射。
进一步地，夹具具有用于安装夹爪的安装腔和与安装腔相连通的开口，安装腔通过开口与外界连通，且热处理区域与开口连通，安装腔内设置有冷却装置，以对夹爪进行冷却降温。
应用本发明的技术方案，将夹爪的表面清理干净后，使用夹具对夹爪进行夹持，且保证夹爪的热处理区域朝向激光发射器发出的激光束设置。之后，对夹爪的热处理区域采用激光淬火的方式进行热处理，以使热处理区域形成激光硬化层，进而提高热处理区域(韧带所在区域)的硬度和耐磨性，提高抗接触疲劳能力，保证韧带的韧性，延长了夹爪的使用寿命。
与现有技术中采用高频感应淬火和渗碳淬火对夹爪进行热处理相比，本申请中经过激光淬火后的夹爪不易变形，进而解决了现有技术中经过热处理后的夹爪易发生变形，影响夹爪的夹持力和夹持效果的问题，提升了夹爪与钻头的连接稳定性。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了根据本发明的夹爪的实施例的立体结构示意图；
图2示出了图1中的夹爪的夹持部的剖视图；
图3示出了图1中的夹爪装入夹具后激光发射器对夹爪进行热处理时的结构示意图；以及
图4示出了图3中的激光发射器与夹爪的位置关系图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
10、夹爪；11、本体部；12、夹持部；121、热处理区域；1211、第一平面；1212、第二平面；122、韧带；20、夹具；21、开口；30、激光发射器；31、激光束。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
需要指出的是，除非另有指明，本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”通常是针对附图所示的方向而言的，或者是针对竖直、垂直或重力方向上而言的；同样地，为便于理解和描述，“左、右”通常是针对附图所示的左、右；“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外，但上述方位词并不用于限制本发明。
为了解决现有技术中经过热处理后的夹爪易发生变形，影响夹爪的夹持力和夹持效果的问题，本申请提供了一种夹爪的激光淬火方法。
如图1至图4所示，夹爪10包括本体部11和与本体部11连接的夹持部12，夹持部12具有热处理区域121，夹持部12的韧带122在热处理区域121内，夹爪的激光淬火方法包括：
步骤S1：将夹爪10的表面清理干净；
步骤S2：使用夹具20对本体部11和/或夹持部12进行夹持，以使热处理区域121朝向激光发射器30发出的激光束31设置；
步骤S3：激光束31对热处理区域121进行激光淬火，待激光淬火完成后，将夹爪10从夹具20上取出。
应用本实施例的技术方案，将夹爪10的表面清理干净后，使用夹具20对夹爪10进行夹持，且保证夹爪10的热处理区域121朝向激光发射器30发出的激光束31设置。之后，对夹爪10的热处理区域121采用激光淬火的方式进行热处理，以使热处理区域121形成激光硬化层，进而提高热处理区域121(韧带122所在区域)的硬度和耐磨性，提高抗接触疲劳能力，保证韧带的韧性，延长了夹爪的使用寿命。
与现有技术中采用高频感应淬火和渗碳淬火对夹爪进行热处理相比，本实施例中经过激光淬火后的夹爪10不易变形，进而解决了现有技术中经过热处理后的夹爪易发生变形，影响夹爪的夹持力和夹持效果的问题，提升了夹爪10与钻头的连接稳定性。
具体地，激光热处理(激光淬火)是以高能量激光束快速扫描工件，使被照射的金属或合金表面温度以极快速度升高到相变点以上，激光束离开被照射部位时，由于热传导作用，处于冷态的基体使其迅速冷却而进行自冷淬火，得到较细小的硬化层组织，硬度一般高于常规淬火硬度。处理过程中工件变形极小，适用于其他淬火技术不能完成或难以实现的某些工件或工件局部部位的表面强化，进而能够满足本实施例中的热处理需求。
在本实施例中，激光束31对韧带122所在位置处进行局部热处理，可以精准控制淬硬区域、淬硬层的深度及淬硬层的硬度。
在本实施例中，经过激光淬火后的夹爪10的韧带122的硬度在58～65HRC范围内。
在本实施例中，在步骤S3中，激光束31沿韧带122的延伸方向进行扫描。其中，激光束31沿夹持部12的自由端至本体部11的方向进行扫描。这样，沿韧带122的延伸方向，激光束31沿夹持部12的自由端至本体部11的方向进行扫描，以使热处理区域121上形成激光硬化层，进而增大了韧带122的硬度和耐磨性。同时，上述扫描方式使得工作人员对夹爪的激光淬火操作更加有序、充分，进而保证韧带122所在区域被充分热处理，进而提升了夹爪的整体性能。
需要说明的是，激光束31的扫描方式不限于此。可选地，激光束31沿夹持部12的自由端至本体部11的方向进行扫描。可选地，激光束31采用Z字形扫描的方式对热处理区域121进行热处理。
如图2所示，热处理区域121包括第一平面1211、韧带122和第二平面1212，韧带122的两侧分别与第一平面1211和第二平面1212连接，第一平面1211与第二平面1212均处于预设平面内，在步骤S2中，激光束31的照射方向与预设平面相互垂直设置。具体地，激光束31的照射方向与第一平面1211和第二平面1212均垂直设置，进而保证激光束31能够对韧带122进行充分的热处理，且避免激光束31照射在其他位置而造成浪费。
可选地，热处理区域121的宽度W满足：1mm≤W≤3mm。这样，上述尺寸设置保证韧带122所在位置处能够进行激光淬火，进而提升了夹爪10的整体性能。
可选地，热处理区域121的宽度W满足：1.5mm≤W≤2.5mm。
可选地，热处理区域121的宽度W满足：1.8mm≤W≤2.8mm。
可选地，热处理区域121的高度H满足：0.4mm≤H≤1.2mm。这样，上述尺寸设置保证韧带122所在位置处能够进行充分地激光淬火，进而提升了夹爪10的整体性能。
可选地，热处理区域121的高度H满足：0.6mm≤H≤1.0mm。
可选地，在步骤S3中，激光发射器30的激光加工功率大于等于900W且小于等于1600W。
可选地，在步骤S3中，激光发射器30的扫描速度大于等于5mm/s且小于等于10mm/s。
可选地，激光发射器30发出的激光束31的光斑呈条状，光斑的宽度h满足：0.5mm≤h≤1.5mm，光斑的长度L满足：5mm≤L≤30mm。这样，上述设置能够保证激光束31的光束质量，以使经过激光淬火后的韧带122能够达到预设硬度要求。
具体地，激光淬火的工艺参数是激光热处理的关键环节。其中，工艺参数主要是激光功率、激光光束扫描速度、聚焦镜焦距、离焦量(淬火表面与光束焦点的距离)。淬火表面吸收的能量取决于激光功率；激光束对淬火表面的作用时间取决于扫描速度；光斑尺寸取决于聚焦镜焦距和离焦量；激光功率密度取决于激光功率和光斑尺寸。通常地，激光功率增加，则淬火层深度增加；扫描速度增加，则淬火层深度减少；离焦量增加，则光斑尺寸增加，且在一定范围内，淬火层宽度也随之增加。
在本实施例中，在步骤S2中，夹具20对夹爪10除去热处理区域121的部分进行遮挡，并对照射在该部分上的激光束31进行反射和/或折射。这样，激光束31与热处理区域121的预设平面相互垂直，多余的激光束31在夹具20上进行反射和/或折射，进而保证夹爪10上除去热处理区域121的部分不被激光淬火，以满足加工要求。
如图3所示，夹具20具有用于安装夹爪10的安装腔和与安装腔相连通的开口21，安装腔通过开口21与外界连通，且热处理区域121与开口21连通，安装腔内设置有冷却装置，以对夹爪10进行冷却降温。这样，在激光淬火过程中，位于安装腔内的冷却装置能够对夹爪10进行冷却降温，以降低夹爪10的表面温度，便于工作人员将夹爪10从夹具20中取出或进行后续操作。
在本实施例中，夹爪的激光淬火方法还包括位于步骤S3后的步骤S4：从夹具20中取出夹爪10后，对夹爪10进行承载能力和疲劳极限实验，以对夹爪10的韧带122的性能进行检测。
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：
将夹爪的表面清理干净后，使用夹具对夹爪进行夹持，且保证夹爪的热处理区域朝向激光发射器发出的激光束设置。之后，对夹爪的热处理区域采用激光淬火的方式进行热处理，以使热处理区域形成激光硬化层，进而提高热处理区域(韧带所在区域)的硬度和耐磨性，提高抗接触疲劳能力，保证韧带的韧性，延长了夹爪的使用寿命。
与现有技术中采用高频感应淬火和渗碳淬火对夹爪进行热处理相比，本申请中经过激光淬火后的夹爪不易变形，进而解决了现有技术中经过热处理后的夹爪易发生变形，影响夹爪的夹持力和夹持效果的问题，提升了夹爪与钻头的连接稳定性。
显然，上述所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种夹爪的激光淬火方法，其特征在于，夹爪(10)包括本体部(11)和与所述本体部(11)连接的夹持部(12)，所述夹持部(12)具有热处理区域(121)，所述夹持部(12)的韧带(122)在所述热处理区域(121)内，所述夹爪的激光淬火方法包括：
步骤S1：将所述夹爪(10)的表面清理干净；
步骤S2：使用夹具(20)对所述本体部(11)和/或所述夹持部(12)进行夹持，以使所述热处理区域(121)朝向激光发射器(30)发出的激光束(31)设置；所述夹具(20)对所述夹爪(10)除去所述热处理区域(121)的部分进行遮挡，并对照射在该部分上的激光束(31)进行反射和/或折射；
步骤S3：所述激光束(31)对所述热处理区域(121)进行激光淬火，待激光淬火完成后，将所述夹爪(10)从所述夹具(20)上取出；
所述热处理区域(121)的宽度W满足：1mm≤W≤3mm；所述热处理区域(121)的高度H满足：0.4mm≤H≤1.2mm；所述热处理区域(121)包括第一平面(1211)、所述韧带(122)和第二平面(1212)，所述韧带(122)的两侧分别与所述第一平面(1211)和所述第二平面(1212)连接，所述第一平面(1211)与所述第二平面(1212)均处于预设平面内，在所述步骤S2中，所述激光束(31)的照射方向与所述预设平面相互垂直设置。
2.根据权利要求1所述的夹爪的激光淬火方法，其特征在于，在所述步骤S3中，所述激光束(31)沿所述韧带(122)的延伸方向进行扫描；其中，所述激光束(31)沿所述夹持部(12)的自由端至所述本体部(11)的方向进行扫描。
3.根据权利要求1所述的夹爪的激光淬火方法，其特征在于，在所述步骤S3中，所述激光发射器(30)的激光加工功率大于等于900W且小于等于1600W。
4.根据权利要求1所述的夹爪的激光淬火方法，其特征在于，在所述步骤S3中，所述激光发射器(30)的扫描速度大于等于5mm/s且小于等于10mm/s。
5.根据权利要求1所述的夹爪的激光淬火方法，其特征在于，所述激光发射器(30)发出的激光束(31)的光斑呈条状，所述光斑的宽度h满足：0.5mm≤h≤1.5mm，所述光斑的长度L满足：5mm≤L≤30mm。
6.根据权利要求1所述的夹爪的激光淬火方法，其特征在于，所述夹具(20)具有用于安装所述夹爪(10)的安装腔和与所述安装腔相连通的开口(21)，所述安装腔通过所述开口(21)与外界连通，且所述热处理区域(121)与所述开口(21)连通，所述安装腔内设置有冷却装置，以对所述夹爪(10)进行冷却降温。
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| CB02 | Change of applicant information | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 264414 No.2 Zhonghan Road, Pengshan Town, Lingang Economic and Technological Development Zone, Weihai City, Shandong Province Applicant after: Shandong Weida Machinery Co.,Ltd. Address before: 264414 No. 2, Zhonghan Road, Pengshan Town, Lingang Economic and Technological Development Zone, Tai'an City, Shandong Province Applicant before: Shandong Weida Machinery Co.,Ltd. |
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| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |