CN112695158A

CN112695158A - 一种高压水射流端部淬火装置

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Publication number: CN112695158A
Application number: CN202011524653.1A
Authority: CN
Inventors: 王葛; 温建阳; 陈士博; 朱云鹏; 张政; 吕正芳
Original assignee: Yanshan University
Current assignee: Guangdong Huajing Auto Parts Manufacturing Co ltd
Priority date: 2020-12-22
Filing date: 2020-12-22
Publication date: 2021-04-23
Anticipated expiration: 2040-12-22
Also published as: CN112695158B

Abstract

本发明公开了一种高压水射流端部淬火装置，属于机械设备技术领域。包括旋转夹具装置、感应加热装置、感应加热器升降装置、淬火材料升降装置、高压水枪装置，工序为先由旋转夹具装置将要淬火的棒材夹紧，通过感应加热器升降装置调整好感应加热器与棒材的位置，打开感应加热装置、旋转夹具装置开关对棒材进行旋转均匀感应加热，加热到一定温度后，升高感应加热器的位置，然后利用淬火材料升降装置将棒材降低到高压水枪装置内，对棒材端面进行高压水冷处理，设置不同水枪压力，进而研究不同高压水冷条件对棒材端面淬火的影响；本发明有着体积较小，较为轻便、操作简单、适用性强等方面的优点，具有较好的应用前景。

Description

一种高压水射流端部淬火装置

技术领域

本发明涉及机械设备技术领域，尤其是一种高压水射流端部淬火装置。

背景技术

钢铁工件端面淬火是一种很常见的端面热处理工艺，目的是提高工件表面的硬度、耐磨性和疲劳强度等综合力学性能。端面淬火的定义为：将工件端面表层快速加热至全奥氏体化（钢加热至临界点以上使形成奥氏体的金属热处理过程），在热量尚未大量传入工件内部的情况下，将端面表层达到淬火温度，获得预定的淬火组织的淬火工艺。淬火方法中加热用的能源主要有以下几种：电磁感应加热、火焰加热、点接触加热以及电解液中加热。淬火方法中的冷却过程一般包括：空冷、水冷、油冷等方法。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种可以通过手动控制棒材升降，实现棒材端面高水压感应淬火的装置。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种高压水射流端部淬火装置，包括设置在固定架内的旋转夹具装置、感应加热装置、感应加热器升降装置、淬火材料升降装置、高压水枪装置，其特征在于：所述旋转夹具装置用于夹持棒材，感应加热装置设置在棒材圆周外，所述感应加热器升降装置调整感应加热装置上下移动的位置，使棒材下端处于或脱离感应加热器内部，棒材下端表面安装有用于测定棒材下端的加热温度的热电偶，淬火材料升降装置用于将棒材加热端插入到高压水枪装置内完成冷却。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述旋转夹具装置包括旋转驱动电机，旋转驱动电机输出轴与夹具的驱动轴用联轴器连接，夹具用于夹紧棒材。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述感应加热装置包括感应加热器和感应加热线圈，感应加热线圈设置在感应加热棒材外圆周。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述固定架内设置有在淬火材料升降装置驱动下升降的活动架，所述旋转夹具装置与活动架顶部固定相连，所述感应加热装置在感应加热器升降装置的驱动作用下在活动架内升降，高压水枪装置固定在活动架下方的固定架上。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述感应加热器升降装置包括丝杠电机、丝杠和丝杠螺母座，丝杠电机固定在丝杠电机架上，所述丝杠电机架通过上活动架螺栓固定在活动架的活动架顶板上，丝杠电机输出轴通过联轴器与丝杠相连，丝杠上端部通过丝杠顶部支撑座固定在活动架顶板上，丝杠螺母座与感应加热器底座的右端通过螺钉固定，丝杠底部支撑座通过螺栓紧固在活动架底板上，所述活动架底板利用螺钉紧固在活动架上，所述感应加热器放置在感应加热器底座上，所述感应加热器底座左端与活动架滑块用螺钉固定，所述活动架滑块上、下端均安置有起定位支撑作用的上活动架卡套和下活动卡套。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述淬火材料升降装置包括驱动棒材向固定架底部的高压水枪装置移动的手轮、与手轮相连的手轮中心轴、手轮锁紧架、轴承座、齿轮齿条组合，所述齿轮齿条组合的齿条与活动架顶板焊接在一起，活动架顶板通过六组活动架螺钉紧固在活动架顶部，所述活动架左右两端中间位置均装有活动架外侧板，活动架外侧板上通过螺钉紧固有固定架滑块，所述固定架内设置有固定架侧板，固定架侧板上通过固定架导轨螺钉紧固有与固定架滑块配合的固定架导轨。

本发明技术方案的进一步改进在于：固定架侧板上设置有设置在固定架导轨两侧的防止固定架滑块脱轨的侧固定架卡套，还设置有设置在固定架导轨底端的防止固定架滑块脱轨的下固定架卡套，还设置有限位固定架卡套，在固定架滑块静止状态时安装在固定架滑块下端的固定架导轨上对固定架滑块起定位支撑作用。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述高压水枪装置包括压力可调节的高压水枪喷头，罩在高压水枪装置外侧的玻璃罩壁，玻璃罩壁顶部开设有与高压水枪喷头相对的供棒材端部进入的小孔，将高压水枪喷头与高压水枪喷头底座紧密固定在一起的紧定螺钉，还有在高压水枪喷头底座下方起支撑作用的高压水枪底板，上端与高压水枪底板下表面紧密接触的漏斗，高压水枪底板上设置有与漏斗联通的半圆孔形状的高压水枪底板孔洞。

由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：

本发明的装置较为轻便，操作简单，把整个淬火工序分成五部分，由不同的五个装置分布进行，可以井然有序的完成整个端面淬火工艺，不同的水压淬火冷却的过程中，棒材断面的综合力学性能会有差别，该发明可以通过调控水枪的压力来比较不同水压淬火冷却的方式下，进而研究不同水压对材料组织力学性能的影响。

本发明热电偶的设置可以控制棒材在加热过程中的温度，有效提高淬火质量。

本发明感应加热升降装置采用丝杠螺母副的形式使得位置灵敏度调整的更加准确；上活动架卡套和下活动架卡套的设置进一步确保运动的稳定性。

本发明侧固定架卡套可防止固定架滑块脱轨，下固定架卡套既起防止固定架滑块脱轨的作用，又能起定位作用，固定架滑块处于该位置时，棒材正好位于高压水枪装置内；限位固定架卡套保证淬火材料升降装置在不工作时防止由于活动架内部装置的自重而引起滑块自行滑落意外的发生。

本发明的高压水枪装置将棒材待冷却部分包裹在玻璃罩壁，避免冷却用水的喷溅，同时高压水枪底板孔洞和漏斗便于收集冷却用水，保持淬火环境的整洁。附图说明

图1是本发明一种高压水射流端部淬火装置的主视图；

图2是本发明一种高压水射流端部淬火装置的左视图；

图3是本发明一种高压水射流端部淬火装置的右视图；

图4是本发明一种高压水射流端部淬火装置的俯视图；

图5是本发明一种高压水射流端部淬火装置的仰视图；

图6是本发明一种高压水射流端部淬火装置中的高压水枪装置的主视图；

图7是本发明一种高压水射流端部淬火装置中的高压水枪装置的俯视图；

其中，1、侧固定架卡套，2、固定架滑块，3、活动架导轨，4、限位固定架卡套，5、上活动架卡套，6、固定架，7、固定架导轨，8、感应加热器底座，9、丝杠底部支撑座，10、活动架滑块，11、下活动架卡套，12、活动架底板，13、下固定架卡套，14、齿轮齿条组合，15、轴承座，16、手轮中心轴，17、手轮锁紧架，18、手轮，19、旋转驱动电机，20、夹具电机架，21、旋转驱动电机联轴器，22、夹具，23、棒材，24、感应加热线圈，25、热电偶，26、活动架内侧板，27、活动架导轨螺钉，28、活动架卡套螺钉，29、感应加热器，30、活动架，31、丝杠电机，32、丝杠电机架，33、丝杠联轴器，34、上活动架螺栓，35、丝杠顶部支撑座，36、丝杠，37、丝杠螺母座，38、固定架卡套螺钉，39、固定架导轨螺钉，40、固定架侧板，41、高压水枪装置，42、活动架螺钉，43、活动架顶板，44、固定架顶板螺钉，45、固定架顶板，46、活动架外侧板螺钉，47、活动架外侧板，411、玻璃罩壁，412、高压水枪喷头，413、紧定螺钉，414、高压水枪喷头底座，415、高压水枪底板，416、漏斗，417、高压水枪底板孔洞。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步详细说明：

一种高压水射流端部淬火装置，如图1～7所示，包括一个长方体状的空心固定架6、在固定架内通过淬火升降装置可上下移动活动架30、旋转夹具装置、感应加热装置、感应加热器装置、淬火升降装置、高压水枪装置。首先整个旋转夹具装置固定在活动架顶板43上，旋转驱动电机19通过夹具电机架20固定在活动架上部，下方夹具22将要做端面淬火处理的棒材23夹紧防止脱落，其中电机轴与夹具轴通过旋转驱动电机联轴器21相连。感应加热装置主体有感应加热线圈24、感应加热器29、感应加热器底座8以及测量温度的热电偶25，感应加热器底座8固定在活动架底板12上方，感应加热器29固定在感应加热器底座8上方并连接感应加热线圈24，感应加热线圈24的开口处在棒材23端面下方，热电偶25被安装在棒材下表面用来测量温度。感应加热器升降装置安装在活动架内部，包括丝杠电机31，丝杠电机31固定在丝杠电机架32上，丝杠电机架32通过活动架螺钉42固定在活动架顶板43上，丝杠电机轴与丝杠36通过丝杠联轴器33相连，丝杠36上端部分通过丝杠顶部支撑座35通过上活动架螺栓34固定在活动架顶板43上，丝杠螺母座37与丝杠底部支撑座9相连，丝杠底部支撑座9通过螺栓固定在活动架底板12上，活动架底板12上通过螺钉紧固在活动架上，感应加热器底座8左端与活动架滑块10用螺钉固定，活动架导轨3利用活动架导轨螺钉27固定在活动架内侧板26上，活动架滑块10上、下端安置有上活动架卡套5和下活动架卡套11，起定位支撑的作用，上、下活动架卡套用活动架卡套螺钉28固定在活动架外侧板47上。淬火升降装置有驱动棒材向固定架底部移动的手轮18、手轮锁紧架17、轴承座15、手轮中心轴16，手轮中心轴16另一端是齿轮齿条组合14。手轮18、手轮锁紧架17、轴承座15和手轮中心轴16以及齿轮齿条组合14中的齿轮都通过固定架顶板螺钉44紧固在固定架顶板45上。活动架顶板43 通过六组活动架顶板螺钉42紧固在活动架30上端，活动架30左右两端中间位置均装有外侧滑块铝板，即活动架外侧板47，起定位作用的固定架滑块2通过固定架导轨螺钉39紧固在活动架外侧板47上，而所述活动架外侧板通过活动架外侧板螺钉46紧固在活动架的两侧，固定架导轨7通过固定架导轨螺钉39紧固在固定架侧板40上，侧固定架卡套1和限位固定架卡套4以及下固定架卡套13通过固定架卡套螺钉38紧固在固定架侧板40上，侧固定卡套1防止滑块脱轨，下固定架卡套13既起防止滑块脱轨的作用，又起定位作用，限位固定架卡套4起防止由于活动架及内部装置的自重而引起滑块自行滑落的作用。

高压水枪装置41主体有玻璃罩壁411、高压水枪喷头412、高压水枪喷头底座414、高压水枪底板415和漏斗416，其中玻璃罩壁上端开有小圆孔，直径略大于棒材，用于衔接棒材的下端面并且处于正下方的高压水枪喷头412喷水时不会外溅，高压水枪喷头底座414通过紧定螺钉413固定在高压水枪底板415上，漏斗416与高压水枪底板415下表面紧密连接并与高压水枪底板孔洞417相联通。

本发明的淬火装置工作原理为：首先由旋转夹具装置中的夹具22将要做端面淬火处理的棒材23夹紧，打开丝杠电机31开关，调整感应加热器升降装置，使得活动架滑块10沿着活动架导轨3向下滑至下活动架卡套11的位置，使棒材23下端面完全处于感应加热线圈24内，打开旋转驱动电机19开关，使得夹具夹着棒材匀速旋转，然后打开感应加热器29的开关，感应加热线圈会对匀速旋转的棒材均匀加热，此时热电偶25测定棒材的加热温度，当温度达到全奥氏体时，关闭旋转驱动电机19、感应加热器29开关，停止加热之后丝杠电机31反转，活动架滑块10沿着活动架导轨3上升，滑至上活动架卡套5处与棒材23端面形成安全距离，停止电机转动，完成升降。接下来要对棒材下断面进行水淬，顺时针转动手轮18，手轮中心轴16带动齿轮齿条组合14中的齿轮顺时针旋转，齿轮齿条组合14中的齿条焊接在活动架顶板43上并向下移动，故活动架30随着所述齿条向下移动，在该过程中固定架滑块2沿着固定架导轨7从侧固定架卡套1向下固定架卡套13移动，在固定架滑块2处于下固定架卡套13处时，停止转动手轮18，淬火材料升降工作完成。此时棒材23正好位于高压水枪装置内，打开高压水枪喷头412对棒材端面进行淬火处理，水淬后的水会由底板孔洞417漏到漏斗416内，进而从所述漏斗下方排出，完成后逆时针转动手轮18，使得固定架滑块2沿着固定架导轨7向上移动至侧固定架卡套1处，取出棒材，进行后续研究。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims

1.一种高压水射流端部淬火装置，包括设置在固定架内的旋转夹具装置、感应加热装置、感应加热器升降装置、淬火材料升降装置、高压水枪装置（41），其特征在于：所述旋转夹具装置用于夹持棒材（23），感应加热装置设置在棒材（23）圆周外，所述感应加热器升降装置调整感应加热装置上下移动的位置，使棒材下端处于或脱离感应加热装置内部，棒材下端表面安装有用于测定棒材下端的加热温度的热电偶（25），淬火材料升降装置用于将棒材加热端插入到高压水枪装置（41）内完成冷却。

2.根据权利要求1所述的一种高压水射流端部淬火装置，其特征在于：所述旋转夹具装置包括旋转驱动电机（19），旋转驱动电机（19）输出轴与夹具（22）的驱动轴用联轴器连接，夹具（22）用于夹紧棒材（23）。

3.根据权利要求1所述的一种高压水射流端部淬火装置，其特征在于：所述感应加热装置包括感应加热器（29）和感应加热线圈（24），感应加热线圈（24）设置在感应加热棒材外圆周。

4.根据权利要求3所述的一种高压水射流端部淬火装置，其特征在于：所述固定架内设置有在淬火材料升降装置驱动下升降的活动架，所述旋转夹具装置与活动架顶部固定相连，所述感应加热装置在感应加热器升降装置的驱动作用下在活动架内升降，高压水枪装置（41）固定在活动架下方的固定架上。

5.根据权利要求4所述的一种高压水射流端部淬火装置，其特征在于：所述感应加热器升降装置包括丝杠电机（31）、丝杠（36）和丝杠螺母座（37），丝杠电机（31）固定在丝杠电机架（32）上，丝杠电机架（32）通过上活动架螺栓（34）固定在活动架的活动架顶板（43）上，丝杠电机（31）输出轴通过联轴器与丝杠（36）相连，丝杠（36）上端部通过丝杠顶部支撑座（35）固定在活动架顶板（43）上，丝杠螺母座（37）与感应加热器底座（8）的右端通过螺钉固定，丝杠底部支撑座（9）通过螺栓紧固在活动架底板（12）上，所述活动架底板（12）利用螺钉紧固在活动架上，所述感应加热器（29）放置在感应加热器底座（8）上，所述感应加热器底座（8）左端与活动架滑块（10）用螺钉固定，所述活动架滑块（10）上、下端均安置有起定位支撑作用的上活动架卡套（5）和下活动卡套（11）。

6.根据权利要求5所述的一种高压水射流端部淬火装置，其特征在于：所述淬火材料升降装置包括驱动棒材向固定架底部的高压水枪装置（41）移动的手轮（18）、与手轮相连的手轮中心轴（16）、手轮锁紧架（17）、轴承座（15）、齿轮齿条组合（14），所述齿轮齿条组合（14）的齿条与活动架顶板（43）焊接在一起，活动架顶板（43）通过6组活动架螺钉（42）紧固在活动架顶部，所述活动架左右两端中间位置均装有活动架外侧板（47），活动架外侧板（47）上通过螺钉紧固有固定架滑块（2），所述固定架内设置有固定架侧板（40），固定架侧板（40）上通过固定架导轨螺钉（39）紧固有与固定架滑块（2）配合的固定架导轨（7）。

7.根据权利要求6所述的一种高压水射流端部淬火装置，其特征在于：固定架侧板（40）上设置有安装在固定架导轨（7）两侧的防止固定架滑块（2）脱轨的侧固定架卡套（1），还安装有设置在固定架导轨（7）底端的防止固定架滑块（2）脱轨的下固定架卡套（13），还安装有限位固定架卡套（4），在固定架滑块（2）静止状态时限位固定架卡套（4）安装在固定架滑块（2）下端的固定架导轨（7）上对固定架滑块（2）起定位支撑作用。

8.根据权利要求6所述的一种高压水射流端部淬火装置，其特征在于：所述高压水枪装置包括压力可调节的高压水枪喷头（412）和罩在高压水枪装置外侧的玻璃罩壁（411），玻璃罩壁（411）顶部开设有与高压水枪喷头（412）相对的供棒材（23）端部进入的小孔，高压水枪喷头(412)与高压水枪喷头底座（414）通过紧定螺钉（413）紧密固定在一起，高压水枪喷头底座（414）下方设置有起支撑作用的高压水枪底板（415），高压水枪底板（415）下表面设置有紧密接触的漏斗（416），高压水枪底板（415）上设置有与漏斗（416）连通的半圆孔形状的高压水枪底板孔洞（417）。