CN111304417B - 一种对双台阶法兰盘同时感应加热淬火的感应器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种对双台阶法兰盘同时感应加热淬火的感应器，沿感应线圈的周向，该感应器将整个感应线圈分成五部分，相邻的部分之间通过台阶连接，使得整个线圈由高度不同的五个部分组成，每一个部分上设置有若干个导磁体，使得针对双台阶法兰盘，该感应器能够同时加热两个不同高度、不同直径的法兰盘柱面，整体零件可实现一次感应加热淬火，可减少一道二次感应加热淬火的工序，生产效率提高一倍，生产者劳动强度降低50％。

Description

一种对双台阶法兰盘同时感应加热淬火的感应器

【技术领域】

本发明属于感应加热淬火的感应器领域，具体涉及一种对双台阶法兰盘同时感应加热淬火的感应器。

【背景技术】

针对双台阶法兰盘感应加热淬火，为避免台阶尖角处因尖角效应而淬火开裂，感应加热需要避开台阶尖角，且保证不同直径的外圆淬硬层深符合设计要求。传统对台阶式零件的感应加热，大致分为两种方式：采用不同直径加热线圈对双台阶法兰盘分两个步骤进行连续或同时感应加热淬火，即先对一个台阶进行感应加热淬火，后对另一个台阶进行感应加热淬火，该方式可以满足双台阶法兰盘的技术要求，但整个过程需更换一次感应器，效率低、成本高、生产者劳动强度大，不适宜大规模生产；亦可采用仿形结构感应器，对零件进行一次性同时感应加热淬火，生产效率高、成本低，但无法避免双台阶法兰盘感应区内台阶尖角的感应加热，无法解决该位置的淬火开裂问题。

【发明内容】

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种对双台阶法兰盘同时感应加热淬火的感应器，以解决生产效率低、成本高的问题，同时克服台阶尖角处淬火开裂的技术难题。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种对双台阶法兰盘同时感应加热淬火的感应器，包括：感应器支架，所述感应器支架上固定连接有汇流排；感应线圈沿其周向包括上层部分和下层部分，上层部分的中部和汇流排的前端固定连接，上层部分的两端各自通过一个台阶和下层部分的两端连接；

沿感应线圈的轴向，下层部分低于上层部分；

上层部分和下层部分上各自设置有若干个导磁体。

本发明的进一步改进在于：

优选的，沿感应线圈的顺时针方向，上层部分依次包括第五部分、第一部分和第二部分；第五部分和第一部分之间和汇流排的前端固定连接；

沿感应线圈的轴线方向，第一部分和第二部分均高于第五部分。

优选的，沿感应线圈的轴线方向，第一部分高于第二部分；第一部分和第二部分之间为第一台阶。

优选的，第一部分上设置有第三导磁体；第二部分上设置有第四导磁体。

优选的，沿感应线圈的轴线方向，第二部分高于第五部分；第五部分上设置有第二导磁体。

优选的，沿感应线圈的顺时针方向，下层部分依次分为第三部分和第四部分；第二部分高于第三部分，第三部分高于第四部分；第二部分和第三部分之间为第二台阶，第三部分和第四部分之间为第三台阶。

优选的，第五部分高于第三部分；第五部分和第四部分之间为第四台阶。

优选的，所述第三部分上设置有第五导磁体；第四部分上设置有第一导磁体。

优选的，所述汇流排包括两个对称的接触板，两个接触板的前端分别连接感应线圈的两端。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明公开了一种对双台阶法兰盘同时感应加热淬火的感应器，沿感应线圈的周向，该感应器将整个感应线圈分为上层部分和下层部分，两个部分之间通过台阶连接，使得感应器被分为两个高度不一致的“半圆形”，每一层上设置有导磁体，通过感应器结构设计和导磁体分布优化，引导磁力线集中分布在感应淬火技术要求区域，在感应区中间台阶附近形成磁通薄弱环(因为无论对于上部分还是下部分都不是完整的圆环，两个合起来为一个完整的圆环)，规避该位置的感应加热，从而得到技术要求的感应硬化区域；本发明的感应淬火区域不连续，即对应的双台阶法兰盘感应区在中间台阶处留有足够间距，加热过程中，通过法兰盘的转动，使得整个双层法兰盘能够被加热，既实现单次淬火又满足特殊技术要求，感应器能够同时加热两个不同高度、不同直径的法兰盘柱面，整体零件可实现一次感应加热淬火，可减少一道二次感应加热淬火的工序，加工过程中，每个零件只需安装、拆卸一次，不需要中途更换感应器、重新定位，总体生产效率提高一倍的同时生产者劳动强度降低50％。

进一步的，上层部分依据不同的位置分为三个部分，同时三个部分也设置为不同的高度，上层部分中不同高度的每一部分上各自设置有导磁体，保证法兰盘上需要被加热的上部分能够被同时加热。

进一步的，下层部分依据不同的位置分为两个部分，同时两个部分也设置为不同的高度，下层部分中不同高度的每一部分上各自设置有导磁体，保证法兰盘上需要被加热的下部分能够被同时加热。

进一步的，汇流排的两个接触板的前端分别和感应线圈的两端连通，实现整个电流的流通。

【附图说明】

图1为本发明的双台阶法兰盘的结构示意图；

图2为本发明感应器的主视图；

图3为本发明感应器的侧视图；

图4为本发明感应器感应线圈立体图；

图5为本发明感应器的立体图；

图6为本发明感应器和零件的配合剖视图；

图7为本发明感应器和原有的感应器加热零件的不同区域图；

其中，(a)图为本发明加热器对应法兰盘的加热区域；

(b)图为常规感应器对应法兰盘的加热区域。

其中：1-感应器支架；2-第一导磁体；3-第二导磁体；4-第三导磁体；5-第四导磁体；6-第五导磁体；7-汇流排；8-感应线圈；9-冷却水支架；10-接触板；11-第一台阶；12-第二台阶；13-第三台阶；14-第四台阶；15-第一部分；16-第二部分；17-第三部分；18-第四部分；19-第五部分；8-1-上层部分；8-2-下层部分。

【具体实施方式】

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明公开了一种对双台阶法兰盘同时感应加热淬火的感应器，该感应器设置有多个层次的导磁体，所述台阶式感应器加热结构的中心轴是重合的，且感应器的加热结构为仿形即感应器与零件受感区域的轮廓形状特征相同或相似，通过在台阶式感应器不同部位上装配不同数量的导磁体，使感应加热能量集中在需要感应淬火的区域，实现同一工艺参数淬火后法兰盘不同直径外圆具有符合技术要求的感应淬火硬化层深。

参见图1，本发明针对的是双台阶法兰盘；参见图2、图3和图4，所述感应器包括感应器支架1、第一导磁体2、第二导磁体3、第三导磁体4、第四导磁体5、第五导磁体6、汇流排7、感应线圈8、上部分8-1、下部分8-2、冷却水支架9和接触板10；所述感应线圈8包括第一台阶11、第二台阶12、第三台阶13、第四台阶14、第一部分15、第二部分16、第三部分17、第四部分18和第五部分19；所述感应器支架1固定设置在感应机床上，汇流排7固定设置在感应器支架1上，汇流排7垂直于感应器支架1，所述汇流排7包括对称的两块接触板10，形成电流的回路，汇流排7将感应器支架1夹装在两块接触板10之间，汇流排7的前端和感应线圈8固定连接，两个接触板10的前端分别连接至感应线圈8的两端，使得两个接触板10和感应线圈8形成回路。

参见图2、图3、图4和图5，感应线圈8分为上层部分8-1和下层部分8-2，其中沿感应线圈8的顺时针方向，上层部分8-1依次包括第五部分19、第一部分15和第二部分16，其中第五部分19和第一部分15之间和汇流排7的前端固定连接；下层部分8-2依次分为第三部分17和第四部分18；因此，沿着感应线圈8的顺时针方向，整个感应线圈8依次被台阶分为五个部分；整个感应线圈沿其轴向设置有四个台阶，分别为第一台阶11、第二台阶12、第三台阶13和第四台阶14，感应线圈8被四个台阶分割为五个部分，为第一部分15、第二部分16、第三部分17、第四部分18和第五部分19，第一部分15的一端和一个接触板10的前端连接，另一端和第一台阶11的上端连接，第一台阶11的下端和第二部分16的一端连接，第二部分16的另一端和第二台阶12的上端连接，第二台阶12的下端和第三部分17的一端连接，第三部分17的另一端和第三台阶13的上端连接，第三台阶13的下端和第四部分18的一端连接，第四部分18的另一端和第四台阶14的下端连接，第四台阶14的上端和第五部分19的一端连接，第五部分19的另一端和另外一个接触板10的前端连接，第一部分15和第五部分19分别和两个不同的接触板10连接。

参见图4，从以上描述可知，沿着整个感应线圈8轴线从下向上的方向，第一部分15高于第二部分16，第二部分16高于第三部分17，第三部分17高于第四部分18，第五部分19高于第四部分18，第二部分16高于第五部分19。

参见图5，所述第一部分15上设置有第三导磁体4，第二部分16上设置有第四导磁体5，第三部分17上固定设置有第五导磁体6，第四部分18上设置有两个第一导磁体2，第五部分19上设置有两个第二导磁体3。

从以上描述可知，该结构首先将整个感应线圈8设计为高度不同，带有台阶的上层部分和下层部分，每一层根据法兰盘被加热的高度不同，又被分为不同的部分，使得整个感应线圈8被分为五个部分，每一个部分根据实际加热的需求能够设置不同数量的导磁体，每一个部分上均设置有导磁体，使得对于双台阶法兰盘，沿法兰盘的轴线部分，不同的台阶均能够被加热。

上述的台阶数量，感应线圈8的长度，每一个部分上设置的导磁体数量、台阶的数量，以及台阶的长度，均根据实际的法兰盘设计，具体为根据零件尺寸，采用仿形结构，通过在台阶式感应器上装配不同数量的导磁体，实现同一工艺参数淬火后法兰盘不同台阶具有符合技术要求的感应淬火硬化层深，感应器中导磁体的数量与分布可根据工艺要求进行相应的调整。

感应器的设计和使用过程为：

1、分析双台阶法兰盘不同台阶的高度及直径，保证感应器与零件的旋转中心轴重合，在零件被加热部分的特征尺寸基础上适当扩大直径、延长高度，确定台阶式感应加热器的仿形机构。

2、根据产品尺寸及公差计算选取感应加热器的尺寸公差。

3、根据零件的热处理要求(不同位置的硬化层深要求)、结构特征(柱面、台阶、尖角等)，分析零件受感区域的热量需求分布，确定感应加热器上导磁体的数量与分布。

4、参见图6，在实际生产中使用，将感应器夹装在法兰盘的外侧，感应器和法兰盘同轴线，测试感应加热器的实际使用效果是否达到设计要求。

参见图4和图7可知，传统方法对双台阶法兰分两次连续感应淬火，虽然能够得到如图7(a)所示的硬化区域，但工序繁琐，需加热两次；如果加热一次，则如图7(b)所示，中间台阶处不可避免会受感应加热的影响形成硬化区域，因为常规的仿形结构感应器单次淬火形成的感应硬化区分布常为连续区域，本发明有效解决了感应区台阶位置的规避问题，如图7(a)所示本发明通过感应器结构设计和导磁体分布优化，引导磁力线集中分布在感应淬火技术要求区域，在感应区中间台阶附近形成磁通薄弱环，规避该位置的感应加热，从而得到技术要求的感应硬化区域，本发明与传统工艺相比，零件只需加热淬火一次，每个零件只需安装、拆卸一次，不需要中途更换感应器、重新定位，总体生产效率提高一倍的同时生产者劳动强度降低50％。

通过环形涡流对零件进行感应加热。在需要避免加热的台阶区域，采用立式结构(台阶)过渡，在保证感应器形成回路正常工作的同时，台阶处不形成环形涡流，仅有少量、分散、不稳定的纵向电流，不足以充分加热零件。

优化导磁体分布方案。涉及的双台阶法兰盘要求的硬化区域见图7(a)所示，分别对应感应器的上层和下层环状线圈，称之为有效圈。通过在有效圈上合理增加导磁体，阻止磁力线散逸到邻近的台阶部分，对其形成磁屏蔽，使零件只加热有效圈内的柱面，得到满足技术要求的硬化区。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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 (2)

1.一种对双台阶法兰盘同时感应加热淬火的感应器，其特征在于，包括：感应器支架(1)，所述感应器支架(1)上固定连接有汇流排(7)；感应线圈(8)沿其周向包括上层部分(8-1)和下层部分(8-2)，上层部分(8-1)的中部和汇流排(7)的前端固定连接，上层部分(8-1)的两端各自通过一个台阶和下层部分的(8-2)两端连接；

沿感应线圈(8)的轴向，下层部分(8-2)低于上层部分；

上层部分(8-1)和下层部分(8-2)上各自设置有若干个导磁体；

沿感应线圈(8)的顺时针方向，上层部分(8-1)依次包括第五部分(19)、第一部分(15)和第二部分(16)；第五部分(19)和第一部分(15)之间和汇流排(7)的前端固定连接；

沿感应线圈(8)的轴线方向，第一部分(15)和第二部分(16)均高于第五部分(19)；

沿感应线圈(8)的轴线方向，第一部分(15)高于第二部分(16)；第一部分(15)和第二部分(16)之间为第一台阶；

第一部分(15)上设置有第三导磁体(4)；第二部分(16)上设置有第四导磁体(5)；

沿感应线圈(8)的轴线方向，第二部分(16)高于第五部分(19)；第五部分(19)上设置有第二导磁体(3)；

沿感应线圈(8)的顺时针方向，下层部分(8-2)依次分为第三部分(17)和第四部分(18)；第二部分(16)高于第三部分(17)，第三部分(17)高于第四部分(18)；第二部分(16)和第三部分(17)之间为第二台阶(12)，第三部分(17)和第四部分(18)之间为第三台阶(13)；

第五部分(19)高于第三部分(17)；第五部分(19)和第四部分(18)之间为第四台阶(14)；

所述第三部分(17)上设置有第五导磁体(6)；第四部分(18)上设置有第一导磁体(2)。

2.根据权利要求1所述的一种对双台阶法兰盘同时感应加热淬火的感应器，其特征在于，所述汇流排(7)包括两个对称的接触板(10)，两个接触板(10)的前端分别连接感应线圈(8)的两端。

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