CN111979385A - 大直径滚轮的高效淬火装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种大直径滚轮的高效淬火装置，其特征在于包括地轨式龙门架、激光头（9）、冷却水池（10），所述地轨式龙门架包括横梁（3）、两条平行的Y轴导轨（1）、和在两条平行的Y轴导轨（1）上可移动的立柱（4），所述横梁可升降地架设在所述两个移动的立柱（4）上，所述激光头（9）可移动地安装在X轴导轨（2）上，所述横梁（3）的两端安装有可转动并可轴向移动的支撑杆（8），所述冷却水池（10）置于X轴导轨（2）和两条Y轴导轨（1）构成的框架内。这种结构的淬火装置，能够对大直径滚轮进行方便的淬火，其结构简单，应用方便，可广泛应用于直径较大的滚轮淬火上。

Description

大直径滚轮的高效淬火装置
技术领域
本发明涉及一种淬火装置，尤其涉及到大直径滚轮的高效淬火装置。
背景技术
大直径滚轮常见用于压路机上。这种大直径滚轮为了满足其力学和焊接性能一般采用低碳钢制成，低碳钢本身耐磨性差，而压路机施工时路面工况复杂，又要求轮子具有较强的耐磨性。传统上采用淬火工艺提升材料的硬度和耐磨性，大直径滚轮轮体过大，没有合适的热处理炉，因此，便有人发明了一种低碳钢表面的硬化工艺，以有效解决低碳钢淬火硬度提升不高的问题。查中国专利数据库，得到一公布号为CN109666776A，名称为“一种用于压路机碾轮中低碳钢轮体表面硬化工艺”，公开了如下内容：本发明提供一种用于压路机碾轮中低碳钢轮体表面硬化工艺，通过对轮体表面快速加热到高温，在低碳钢轮体表面形成硬化层。所述的硬化工艺具体包括以下步骤：1）选择激光器；2）采用激光器对轮体表面快速加热至800-900ºC，冷却，在低碳钢轮体表面形成1-2mm厚的硬化层。并公开了冷却为空冷或风冷。这种工艺中，要获得较大的层深，需要将层深范围内的材料加热到相变温度后快速冷却，才能达到淬火的目的。首先是加热过程，由于金属材料的导热性能极好，热量扩散很快，为了使层深范围内的材料快速加热到相变温度，需要对同一位置进行持续加热，即便是这样的情况下，对于这类低碳钢，实际使用时的淬火层深很难超过0.8mm。对于运动中的功率来说，可以通过降低激光扫描速度或者加宽激光光斑平行运动方向的宽度来实现，但是降低激光扫描速度会降低整体的淬火效率，而激光光斑平行运动方向的宽度提高，激光光斑的面积变大，在所需要的淬火功率密度恒定的情况下，就需要采用更大功率的激光器，对于这种直径很大的滚轮，可以采用并列的多台激光器同时进行淬火，以提高淬火效率。其次是快速冷却过程，由于低碳钢的含碳量较低，C曲线严重左移，在材料离开激光照射区后必须有足够快的冷却速度，才能使层深范围内的材料得到较好的淬火硬度，在上一步骤中为了提高效率确保层深，采用了多台大功率激光器，整体热输入量十分巨大，在材料热容量恒定的情况下，通过风冷、热辐射空冷甚至简单的水冷等方式都不能将大量的多余热量传导出去，导致基体的温度越来越高，不能实现快速冷却，也就达不到淬火的目的。故而，为了能够实施上述的工艺，对于如何快速冷却是本领域内技术人员需要研究的难题。
发明内容
鉴于背景技术存在的问题，本发明要解决的技术问题是提供一种能够对大直径滚轮进行快速冷却来达到淬火目的的大直径滚轮高效淬火装置。
为此，本发明是采用如下技术方案来实现的：一种大直径滚轮的高效淬火装置，其特征在于包括地轨式龙门架、激光头、冷却水池，所述地轨式龙门架包括横梁两条平行的Y轴导轨、和在两条平行的Y轴导轨上可移动的立柱，所述横梁可升降地架设在所述两个移动的立柱上，所述激光头可移动地安装在X轴导轨上，所述横梁的两端安装有可转动并可轴向移动的支撑杆，所述冷却水池置于X轴导轨和两条Y轴导轨构成的框架内。
所述横梁上设置有安装板，所述安装板上设有第一电机，所述第一电机与所述支撑杆传动杆连接。
所述横梁上设有直线导轨和齿条，所述直线导轨上设有可以移动的安装板，所述安装板上设有第二电机，所述第二电机的转轴上安装有齿轮，所述齿轮与所述齿条啮合。
所述立柱上设置有导杆，所述导杆与液压油缸的活塞杆连接。
所述X轴导轨上安装有至少两个所述激光头。
所述冷却水槽的一侧设置有滚轮支撑座。
所述激光头通过光纤与激光器连接。
本发明的这种结构，支撑杆移动能够伸入到大直径滚轮内径支撑滚轮内壁后予以抬升，然后在Y轴导轨上移动到冷却水池的上方，横梁下降后便将滚轮的部分置入水中，当激光头对滚轮表面加热同时，支撑杆转动，利用支撑杆与大直径滚轮内壁的摩擦力作用，使得大直径滚轮在支撑杆上进行转动，将加热后的滚轮表面置入水槽中，予以快速冷却，以达到淬火的目的。
附图说明
本发明有如下附图：
图1为本发明的结构图；
图2为本发明大直径滚轮置于支撑座上的结构图；
图3为本发明图2M处的放大图。
具体实施方式
参照附图，这种大直径滚轮的高效淬火装置，包括地轨式龙门架、激光头9、冷却水池10，所述地轨式龙门架包括横梁3、两条平行的Y轴导轨1、和在两条平行的Y轴导轨2上可移动的立柱4，所述横梁3可升降地架设在所述两个移动的立柱4上，所述激光头9可移动地安装在X轴导轨2上，所述X轴导轨2上安装有至少两个所述激光头9；本实施例中采用三个激光头9通过光纤分别与三台6000W功率的激光器连接，淬火的效率可以达到3-6m2/H，激光头9并排地安装在X轴导轨2上，至于激光头9如何在X轴导轨上移动，采用齿轮传动方式移动，这属于公知常识，不再赘述。其立柱4在Y轴导轨上移动可以采用液压油缸或者气缸等方式推动，也属于公知常识。其中横梁3是采用如下方式升降的：在立柱4上设置导杆5，所述导杆5与液压油缸的活塞杆连接，两个立柱上的导杆5顶部与横梁3的端部连接，当导杆5上升或者下降时，便可使得横梁3进行上升或者下降；所述横梁3的两端安装有转动并可轴向移动的支撑杆8，本实施中，该支撑杆8平行地设置有两条，其中横梁3上设有安装板17，安装板17上设有第一电机7，两条支撑杆8均与第一电机7传动连接，第一电机7工作后，便可使得支撑杆8进行转动；而要将支撑杆8轴向移动时，在所述横梁3上安装直线导轨14与齿条15，并在安装板17上安装有第二电机6，第二电机6的转轴上安装有齿轮16，该齿轮16与所述的齿条15啮合，第二电机6工作后，便可以使得齿轮16在齿条15上滚动，以移动安装板17，同时移动支撑杆8；冷却水池10设置在所述X导轨2和Y导轨1构成的框架内，在所述冷却水池10的一侧设置有滚轮支撑座12。当对大直径滚轮11进行淬火时，将大直径滚轮11置于支撑座12上，由于支撑座12上有V型支撑块13，故而，大直径滚轮11不会滚动，然后立柱4移动到支撑座12的上方，安装板17上的第二电机6工作，在齿轮16和齿条15的啮合作用下移动安装板17，而使得将支撑杆8伸入到大直径滚轮11的内孔中，然后，横梁3在液压油缸的作用下上升，使得大直径滚轮11从支撑座12上抬升，而后，立柱4移动，带着横梁3、大直径滚轮11移动到冷却水池10的上方，再在液压油缸的作用下，横梁3下降，横梁3下降后，其支撑杆8仍然抬升大直径滚轮11，而将大直径滚轮11的一部分置于冷却水池10中。最后三个激光头9同时开启，激光光斑照射到大直径滚轮11的表面后，第一电机7工作，传动支撑杆8转动，在摩擦力的作用下，大直径滚轮11便沿着支撑杆8转动，通过激光器加热后的大直径滚轮11表面便转动到冷却水池10的水中，予以快速冷却，以达到淬火目的。本实施例中，大直径滚轮11转动一周后，激光头器停止工作，三个激光头9同时移动，激光头9移动到适当的位置，激光器恢复工作，又使得三个激光头9再次对大直径滚轮11表面加热，如此重复，便将整个大直径滚轮11予以淬火。淬火完毕后，横梁3上升，以抬升大直径滚轮11，将立柱4移动到支撑座12上方，然后横梁3下降，将淬火完毕的大直径滚轮11置于支撑座12上，当横梁3下降到支撑杆8离开大直径滚轮11的内壁时，第二电机6反向转动，使得支撑杆8向外移动，而离开大直径滚轮11的内孔，然后就可以将大直径滚轮11转移到其他地方予以后续处理。本发明的这种结构，解决了大直径滚轮采用大功率激光器加热后无法快速冷却的问题，具有结构简单，方便使用的优点，对于大直径滚轮的淬火，具有良好的技术效果。

Claims (7)

1.一种大直径滚轮的高效淬火装置，其特征在于包括地轨式龙门架、激光头（9）、冷却水池（10），所述地轨式龙门架包括横梁（3）、两条平行的Y轴导轨（1）、和在两条平行的Y轴导轨（1）上可移动的立柱（4），所述横梁可升降地架设在所述两个移动的立柱（4）上，所述激光头（9）可移动地安装在X轴导轨（2）上，所述横梁（3）的两端安装有可转动并可轴向移动的支撑杆（8），所述冷却水池（10）置于X轴导轨（2）和两条Y轴导轨（1）构成的框架内。
2.根据权利要求1所述的大直径滚轮的高效淬火装置，其特征在于所述横梁（3）上设置有安装板（17），所述安装板（17）上设有第一电机（7），所述第一电机（7）与所述支撑杆（8）传动杆连接。
3.根据权利要求1所述的大直径滚轮的高效淬火装置，其特征在于所述横梁（3）上设有直线导轨（14）和齿条（15），所述直线导轨（14）上设有可以移动的安装板（17），所述安装板（17）上设有第二电机（6），所述第二电机（6）的转轴上安装有齿轮（16），所述齿轮（16）与所述齿条（15）啮合。
4.根据权利要求1所述的大直径滚轮的高效淬火装置，其特征在于所述立柱（4）上设置有导杆（5），所述导杆（5）与液压油缸的活塞杆连接。
5.根据权利要求1所述的大直径滚轮的高效淬火装置，其特征在于所述X轴导轨（2）上安装有至少两个所述激光头（9）。
6.根据权利要求1所述的大直径滚轮的高效淬火装置，其特征在于所述冷却水槽（10）的一侧设置有滚轮支撑座（12）。
7.根据权利要求1或权利要求5所述的大直径滚轮的高效淬火装置，其特征在于所述激光头（9）通过光纤与激光器连接。
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