CN112813231A - 一种车钩销孔淬火感应器及车钩销孔淬火工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种车钩销孔淬火感应器及车钩销孔淬火工艺，该感应器包括用于与设备连接的连接板、水道连接件和两个工作段本体：其水道连接件的一端与所述连接板固定连接，所述水道连接件的内部具有主水道；两个所述工作段本体固定设置在所述水道连接件的另一端；相对于所述水道连接件，两个所述工作段本体间隔对称设置，且每个所述工作段本体具有与所述主水道分别连通的淬火水道和冷却水道；所述淬火水道与所述工作段本体的感应表面相邻设置，且所述感应表面配置为：与待处理销孔的条状淬火面相适应的仿形表面，且其上开设有与所述淬火水道连通的喷水孔。应用本方案，能够在依据标准要求形成两个条状淬火面的基础上，确保淬硬层深度满足质量要求。

Description

一种车钩销孔淬火感应器及车钩销孔淬火工艺
技术领域
本发明涉及轨道交通技术领域，具体涉及一种车钩销孔淬火感应器及车钩销孔淬火工艺。
背景技术
车钩尾部连接用的销孔通常为不加工铸态表面，根据相关标准要求需要进行内孔淬火处理。具体地，在钩尾销孔靠近钩尾一侧的半圆孔壁上，纵向贯通形成两条淬火区域，请参见图5，该图示出了一种典型车钩销孔c的淬火面示意图。对于每条淬火面(c1、c2)的淬硬层深度及不同深度的硬度，分别有相应的要求，且两条带状区域中间不允许淬火加热。
现有车钩尾销孔采用火焰淬火工艺，其原理为火焰加热表面。利用可燃气体喷嘴，在车钩尾销孔内将零件迅速加热至淬火温度，然后急速冷却(冷却介质最常用的是水)，加热到相变点以上快速冷却得到马氏体或下贝氏体组织，使得与钩尾销适配的表面获得要求的硬度和一定的硬化层深度。完成一件车钩处理用时约为5分钟。应用尾销孔加热淬火后进行解剖检验，所形成的淬硬层均为半球体形状，同时在按照标准横向锯切形成检验剖面时，由于车钩尾部上下表面不平整，且取样横切加工面存在误差，各剖面不可能均匀的取在半球体淬硬区一致的半径位置，检验时存在不合格的情况，如取在大半径处，距表面10mm处硬度高于标准值350HBW，如取在小半径处，距表面5mm处硬度低于标准值375-476HBW。受火焰淬火工艺原理的限制，无论可燃气体的流量、压力、加热时间如何调整，均无法全面满足标准淬火要求，直接影响车钩的产品良率。
有鉴于此，亟待另辟蹊径针对车钩销孔的淬火处理提供创新解决方案，以满足销孔淬火标准要求。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种车钩销孔淬火感应器及车钩销孔淬火工艺，能够在依据标准要求形成两个条状淬火面的基础上，确保淬硬层深度满足质量要求。
本发明提供的车钩销孔淬火感应器，包括连接板、水道连接件和两个工作段本体：其中，所述连接板用于与设备连接；所述水道连接件的一端与所述连接板固定连接，所述水道连接件的内部具有主水道；两个所述工作段本体固定设置在所述水道连接件的另一端；相对于所述水道连接件，两个所述工作段本体间隔对称设置，且每个所述工作段本体具有与所述主水道分别连通的淬火水道和冷却水道；所述淬火水道与所述工作段本体的感应表面相邻设置，且所述感应表面配置为：与待处理销孔的条状淬火面相适应的仿形表面，且其上开设有与所述淬火水道连通的喷水孔。
优选地，所述水道连接件的主水道包括冷却主水道和淬火主水道，每个所述工作段本体的所述冷却水道和淬火水道分别与所述冷却主水道和所述淬火主水道连通。
优选地，所述水道连接件上的所述淬火主水道为并行设置的两个，其中，第一淬火主水道与第一工作段本体的第一淬火水道对应连通，第二淬火主水道与第二工作段本体的第二淬火水道对应连通。
优选地，所述第一淬火水道和所述第二淬火水道的远离相应淬火主水道的端部，连通设置有冗余出水口。
优选地，所述冷却主水道为并行设置的两个，其中，第一冷却主水道与第一工作段本体的第一冷却水道对应连通，第二冷却主水道与第二工作段本体的第二冷却水道对应连通，所述第一冷却水道和所述第二冷却水道相连通。
优选地，所述第一冷却水道和所述第二冷却水道的远离相应冷却主水道的端部相连通。
优选地，所述水道连接件上设置有两个冷却水接头，分别与所述第一冷却主水道和所述第二冷却主水道连通，两个所述冷却水接头对称设置；所述水道连接件上设置有两个淬火水接头，分别与所述第一淬火主水道和所述第二淬火主水道连通，两个所述淬火水接头对称设置。
优选地，所述工作段本体包括条状槽体和条状管体，其中，所述条状槽体的开口朝向相应的条状淬火面；所述条状管体内置于所述条状槽体的开口端，所述条状管体的两侧外壁与所述条状槽体的两侧内壁封固连接；其中，所述条状管体的内腔形成所述淬火水道，所述条状管体与所述条状槽体的槽底之间形成所述冷却水道，所述条状管体的朝向相应的条状淬火面的外壁形成所述感应表面。
优选地，所述条状管体的横截面为直角梯形，所述感应表面由所述直角梯形的斜边腰形成；在待处理销孔的横截面内，所述感应表面与相应条状淬火面的弦长平行，且相对居中设置。
优选地，所述连接板、所述水道连接件和两个所述工作段本体均采用磁导率为150～500H/m的材料制成。
本发明还提供一种采用如前所述车钩销孔淬火感应器的车钩销孔淬火工艺，包括下述步骤：
预定位：将两个所述工作段本体置于待处理销孔中，调定所述工作段本体的感应表面与待处理销孔内壁之间的距离，并固定；
开启水道：至少启用所述主水道和所述冷却水道；
预热及空冷；所述车钩销孔淬火感应器预热第一时间长度，空冷第二时间长度；
加热：所述车钩销孔淬火感应器加热第三时间长度；
喷淋淬火：启用所述淬火水道和所述喷水孔，喷淋淬火用水至待处理销孔第四时间长度。
针对现有车钩销孔淬火工艺，本发明创新地提出的淬火感应器通过连接板与设备连接，以与中频电源的功率输出端电连接。具体地，两个工作段本体通过水道连接件与连接件固定设置，经由水道连接件提供冷却用水和淬火用水至工作段本体；每个工作段本体具有与主水道分别连通的淬火水道和冷却水道，淬火水道与工作段本体的感应表面相邻设置，与淬火水道连通的喷水孔设置在该感应表面上，由此，利用内部两套管路实现冷却感应器和淬火喷水的功能；相对于水道连接件，两个工作段本体间隔对称设置，且其感应表面为与待处理销孔的条状淬火面相适应的仿形表面，实际使用时，调整感应表面相对于车钩尾销孔淬火面的位置和距离，在感应器产生的交变磁场的作用下，可准确地在车钩尾销孔淬火区域形成感应电流，基于工件自身电阻，工件表面迅速升温至相变点后，经由喷水孔喷淋淬火用水至车钩尾销孔进行淬火。与现有技术相比，本方案具有下述有益效果：
首先，本方案两个工作段本体对称设置，可准确形成满足标准要求的两个条状淬火区域；同时，感应表面为适应条状淬火面的仿形表面，淬硬层厚度的均匀度较佳，且硬度一致性好。经生产试制，检测结果表明应用本方案可全面满足标准淬火要求，提高车钩尾销孔耐磨性，保证车钩质量。
其次，应用本方案进行车钩销孔的淬火处理，采用感应器可整体加热车钩尾销孔淬火部位，生产效率较高，且生产能力远高于火焰加热淬火工艺。
第三，采用感应器整体中频加热车钩尾销孔，热量不外溢，操作人员工作环境较好；此外，本方案利用中频电源设备，成熟使用电能的安全性高于火焰加热，并且使用清洁电能，不产生火焰加热的废气，生产成本低于火焰加热。
第四，在本发明的优选方案中，在第一淬火水道和第二淬火水道的远离相应淬火主水道的端部，连通设置有冗余出水口；也即，第一淬火水道和第二淬火水道除提供淬火用水外，还可在具体应用情境下启用该冗余出水口。如此设置，一方面，第一淬火水道和第二淬火水道可在使用状态下始终保持流动状态，从而可辅助冷却水道共同参与感应器的降温处理，通过将感应器表面受工件热辐射的热量导出，从而有效避免感应表面一侧的工作段本体受热烧损；另一方面，在加热过程中，第一淬火水道和第二淬火水道内的水沸腾后，产生的气态水可自冗余出水口排出，可进一步避免出水流不畅而烧损感应器；与此同时，还可通过冗余出水口的实际流量，调整喷水孔的压力，使淬火受控，满足不同尺寸车钩销孔的淬火处理，具有较好的可适应性。
附图说明
图1示出了具体实施方式所述车钩销孔淬火感应器的整体结构示意图；
图2为图1的侧向视图；
图3为图2的A-A剖面图；
图4示出了具体实施方式所述冷却水路和淬火水路的原理示意图；
图5示出了一种典型车钩销孔的淬火面示意图。
图中：
工作段本体1、第一工作段本体1A、第一淬火水道1a1、第一冷却水道1b1、第二工作段本体1B、第二淬火水道1a2、第一冷却水道1b2、冗余出水口1c、条状槽体11、条状管体12、感应表面121、喷水孔d、冷却水接头13、淬火水接头14、水道连接件2、第一淬火主水道2a1、第二淬火主水道2a2、第一冷却主水道2b1、第二冷却主水道2b2、连接板3、冷却水泵41、第一淬火水泵42、第二淬火水泵43；
待处理销孔c、条状淬火面(c1、c2)。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
不失一般性，本实施方式以图中所示车钩销孔作为描述主体，详细说明关于淬火感应器及相应淬火工艺的具体方案。应当理解，该车钩的主体构成非本申请的核心发明点所在，对本申请请求保护的技术方案并未构成实质性的限制作用。
请参见图1和图2，其中，图1示出了本实施方式所述车钩销孔淬火感应器的整体结构示意图，图2为图1的侧向视图。
该车钩销孔淬火感应器包括用于与设备(图中未示出)连接的连接板3，整体上，基于该连接板3与中频电源的功率输出端电连接，满足感应加热待处理工件功能需要。这里，连接板3优选采用可拆卸连接方式与设备相连，以根据不同产品需要选用相应的感应器，例如但不限于，基于图中所示连接板3上的安装孔，利用螺纹紧固件实现该可拆卸连接。
两个工作段本体1通过水道连接件2与连接板3固定连接。水道连接件2的一端与连接板3固定连接，两个工作段本体1固定设置在水道连接件2的另一端。由此，获得工作段本体1与设备及工件间位置关系的基础。
其中，该水道连接件2的内部具有主水道，以提供冷却用水和淬火用水。这里，在冷却用水和淬火用水工作循环中，主水道是指由外部引入淬火感应器的上游侧水路，相比于下文所提及的工作段本体上开设的分支水路：淬火水道和冷却水道，水道连接件2上开设有水道定义为主水道。
其中，两个工作段本体1相对于水道连接件2对称且间隔设置，且每个工作段本体1具有与主水道分别连通的淬火水道(1a1、1a2)和冷却水道(1b1、1b2)；淬火水道(1a1、1a2)与工作段本体1的感应表面121相邻设置，且感应表面121配置为：与待处理销孔c的条状淬火面(c1、c2)相适应的仿形表面，且其上开设有与淬火水道(1a1、1a2)连通的喷水孔d。整体上，利用内部两套管路实现冷却感应器和淬火喷水的功能。
请一并参见图3，该图为图2的A-A剖面图。
可以理解的是，本方案中感应表面121配置为条状淬火面(c1、c2)相适应的仿形表面，是指该感应表面121趋向于与待处理淬火区域的孔壁轮廓一致，调整感应表面121相对于车钩尾销孔淬火面(c1、c2)的位置和距离，即可获得厚度较为均匀淬硬层，提高淬火处理良率。
实际使用通电后，在感应器产生的交变磁场的作用下，可准确地在车钩尾销孔淬火区域形成感应电流，基于工件自身电阻，工件表面迅速升温至相变点后，经由喷水孔喷淋淬火用水至车钩尾销孔进行淬火。
本方案中，水道连接件2的主水道可以分为冷却主水道(2b1、2b2)和淬火主水道(2a1、2a2)，每个工作段本体1的冷却水道(1b1、1b2)和淬火水道(1a1、1a2)分别与冷却主水道(2b1、2b2)和淬火主水道(2a1、2a2)连通。如此设置，冷却水路和淬火水路可分别独立控制，根据具体表面处理工艺的要求，能够针对性地分别进行调整。
在水道连接件2上的淬火主水道(2a1、2a2)可以为并行设置的两个，其中，第一淬火主水道2a1与第一工作段本体1A的第一淬火水道1a1对应连通，第二淬火主水道2a2与第二工作段本体1B的第二淬火水道1a2对应连通。请一并参见图4，该图示出了本实施方式所述冷却水路和淬火水路的原理示意图。
在水道连接件2上的冷却主水道(2b1、2b2)可以为并行设置的两个，其中，第一冷却主水道2b1与第一工作段本体1A的第一冷却水道1b1对应连通，第二冷却主水道2b2与第二工作段本体1B的第二冷却水道1b2对应连通。为了进一步简化水路控制，作为优选，第一工作段本体1A的第一冷却水道1b1和第二工作段本体1B第二冷却水道1b2可以相连通，采用一个冷却水泵41即可建立针对两个冷却水道的水路循环。
如图所示，第一冷却主水道2b1与冷却水泵41的输出端连通，为冷却水路的上游进水侧；第二冷却水道1b2连通至储水装置，为冷却水路的下游回水侧；如此设置为一进一出，启用冷却水泵41，可串联两个冷却水道建立冷却水路循环，主要目的为冷却感应器。
作为优选，第一冷却水道2b1和第二冷却水道1b2的远离相应冷却主水道的端部相连通，以最大限度地增加各冷却水道的与冷却水接触比表面积，提高换热效果。
通常，感应加热时水沸腾后，会导致淬火用水出水不畅的情形。为了避免由此导致烧损感应器的问题发生，可以作进一步的结构优化。如图所示，第一淬火水道1a1和第二淬火水道1a2的远离相应淬火主水道的端部，连通设置有冗余出水口1c。由此，可根据不同工况启用该冗余出水口1c，如此设置为两进一出，主要目的为将车钩尾销孔淬火，同时更加保证加热时冷却感应器。。
常态下，基于该冗余出水口1c，第一淬火水道1a1和第二淬火水道1a2可始终保持流动状态，可辅助冷却水道共同参考工作段本体1的降温处理，通过将感应表面受工件热辐射的热量导出，从而有效避免感应表面一侧的工作段本体受热烧损。另外，在加热过程中，第一淬火水道1a1和第二淬火水道内1a1的水沸腾后，产生的气态水可自冗余出水口1c排出，可规避出水流不畅而烧损感应器。
此外，还可通过冗余出水口1c的实际流量，调整喷水孔d的压力，使淬火得以受控，满足不同尺寸车钩销孔的淬火处理，具有较好的可适应性。如图4所示，通过第一淬火水泵42控制连通至第一淬火水道1a1的淬火水路，通过第二淬火水泵43控制连通至第二淬火水道1a2的淬火水路。这样，可根据需要分别调整两侧进水的压力，通过调整喷水的强度，使车钩尾销孔淬火得以受控。
进一步地，本方案水道连接件2上组装的水接头，优选采用标准配套件，以快速与系统管路建立连接。结合图1所示，两个冷却水接头13分别与第一冷却主水道2b1和第二冷却主水道2b2连通，两个淬火水接头14分别与第一淬火主水道2a1和第二淬火主水道2a2连通。
其中，两个冷却水接头13他两个淬火水接头14均分别对称设置，以有效平衡热量分配。本方案中，连接板3、水道连接件2和两个工作段本体1均采用磁导率为150～500H/m的材料制成；也即，选择磁导率高且难于被感应加热的材质，例如但不限于选用铜材制成。
可以理解，每个工作段本体1的具体结构可根据需要进行确定，例如但不限于图中所示具有较佳工艺性的结构实现方式。
结合图1-图3所示，该工作段本体1由条状槽体11和条状管体12，两者组装焊接为工作段本体1。其中，条状槽体11的开口朝向相应的条状淬火面(c1、c2)，相应地，条状管体12内置于所述条状槽体11的开口端，条状管体12的两侧外壁与条状槽体11的两侧内壁封固连接，优选采用铜焊料焊接成形固定。
在此基础上，淬火水道(1a1、1a2)由相应的条状管体12的内腔形成，而冷却水道(1b1、1b2)由条状管体12与条状槽体11的槽底围合形成；相应地，感应表面121由该条状管体12的朝向相应的条状淬火面(c1、c2)的外壁形成。
需要说明的是，条状管体12的横截面为直角梯形，其中，感应表面121由该直角梯形的斜边腰形成；在待处理销孔c的横截面内，该感应表面121与相应条状淬火面(c1、c2)的弦长平行，且相对居中设置，以确保所形成的条状淬火面具有最佳淬硬层精度。经生产试制，本方案能够使在淬火后的两条纵向条状淬火面(c1、c2)符合标准要求，通过腐蚀淬硬层发现，其深度和硬度均在标准范围内。
下面说明基于前述车钩销孔淬火感应器的车钩销孔淬火工艺。该淬火工艺具体，可包括下述步骤：
S1.预定位：将两个所述工作段本体置于待处理销孔中，调定所述工作段本体的感应表面与待处理销孔内壁之间的距离，并固定.
具体地，首先根据所需进行车钩尾销孔内部尺寸和淬火的区域，以及淬硬层硬度要求，选择相应结构尺寸的感应器，并制定中频感应设备的系统参数；将待处理车钩吊运至淬火操作平台固定，将该车钩销孔淬火感应器固定于设备的功率输出端，调整感应器的工作段本体与车钩尾销孔淬火面的位置与距离T(例如但不限于3mm)，调整中频电源的各工艺参数(例如但不限于：中频频率7600-8000Hz、中频功率80Kw)。
S2.开启水道：至少启用所述主水道和所述冷却水道；具体来说，可根据实际工况启用淬火水道，也就是说，当需要淬火水道参与辅助冷却感应器时，或者，为避免水沸腾后导致淬火用水出水不畅时，可同时淬火水道。
S3.预热及空冷；通电后由中频淬火感应器热处理工件，车钩销孔淬火感应器预热第一时间长度(例如但不限于28-32秒)，空冷第二时间长度(例如但不限于8-12秒)；具体时间长度，可根据实际产品淬硬层需要进行调整。
S4.加热：所述车钩销孔淬火感应器加热第三时间长度(例如但不限于38-42秒)；同样可根据实际需要调整第三时间长度。
S5.喷淋淬火：启用所述淬火水道和所述喷水孔，喷淋淬火用水至待处理销孔第四时间长度(例如但不限于60-70秒)。
而后吊出，循环生产下一工件。利用本实施方式提供的上述车钩销孔淬火工艺，利用感应器的结构形式及相应尺寸设计，可获得良好的车钩体感应程度和淬硬层；并且，具体工艺应用中的工艺参数预热时间、预热空冷时间、最终加热时间相适配，整体上确保车钩销孔淬火处理的产品良率。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (11)

1.车钩销孔淬火感应器，其特征在于，包括：
连接板，用于与设备连接；
水道连接件，其一端与所述连接板固定连接，所述水道连接件的内部具有主水道；
两个工作段本体，固定设置在所述水道连接件的另一端；相对于所述水道连接件，两个所述工作段本体间隔对称设置，且每个所述工作段本体具有与所述主水道分别连通的淬火水道和冷却水道；所述淬火水道与所述工作段本体的感应表面相邻设置，且所述感应表面配置为：与待处理销孔的条状淬火面相适应的仿形表面，且其上开设有与所述淬火水道连通的喷水孔。
2.根据权利要求1所述的车钩销孔淬火感应器，其特征在于，所述水道连接件的主水道包括冷却主水道和淬火主水道，每个所述工作段本体的所述冷却水道和淬火水道分别与所述冷却主水道和所述淬火主水道连通。
3.根据权利要求2所述的车钩销孔淬火感应器，其特征在于，所述水道连接件上的所述淬火主水道为并行设置的两个，其中，第一淬火主水道与第一工作段本体的第一淬火水道对应连通，第二淬火主水道与第二工作段本体的第二淬火水道对应连通。
4.根据权利要求3所述的车钩销孔淬火感应器，其特征在于，所述第一淬火水道和所述第二淬火水道的远离相应淬火主水道的端部，连通设置有冗余出水口。
5.根据权利要求3或4所述的车钩销孔淬火感应器，其特征在于，所述冷却主水道为并行设置的两个，其中，第一冷却主水道与第一工作段本体的第一冷却水道对应连通，第二冷却主水道与第二工作段本体的第二冷却水道对应连通，所述第一冷却水道和所述第二冷却水道相连通。
6.根据权利要求5所述的车钩销孔淬火感应器，其特征在于，所述第一冷却水道和所述第二冷却水道的远离相应冷却主水道的端部相连通。
7.根据权利要求6所述的车钩销孔淬火感应器，其特征在于，所述水道连接件上设置有两个冷却水接头，分别与所述第一冷却主水道和所述第二冷却主水道连通，两个所述冷却水接头对称设置；所述水道连接件上设置有两个淬火水接头，分别与所述第一淬火主水道和所述第二淬火主水道连通，两个所述淬火水接头对称设置。
8.根据权利要求1所述的车钩销孔淬火感应器，其特征在于，所述工作段本体包括：
条状槽体，其开口朝向相应的条状淬火面；
条状管体，内置于所述条状槽体的开口端，所述条状管体的两侧外壁与所述条状槽体的两侧内壁封固连接；
其中，所述条状管体的内腔形成所述淬火水道，所述条状管体与所述条状槽体的槽底之间形成所述冷却水道，所述条状管体的朝向相应的条状淬火面的外壁形成所述感应表面。
9.根据权利要求8所述的车钩销孔淬火感应器，其特征在于，所述条状管体的横截面为直角梯形，所述感应表面由所述直角梯形的斜边腰形成；在待处理销孔的横截面内，所述感应表面与相应条状淬火面的弦长平行，且相对居中设置。
10.根据权利要求1所述的车钩销孔淬火感应器，其特征在于，所述连接板、所述水道连接件和两个所述工作段本体均采用磁导率为150～500H/m的材料制成。
11.采用权利要求1至10中任一项所述车钩销孔淬火感应器的车钩销孔淬火工艺，其特征在于，包括下述步骤：
预定位：将两个所述工作段本体置于待处理销孔中，调定所述工作段本体的感应表面与待处理销孔内壁之间的距离，并固定；
开启水道：至少启用所述主水道和所述冷却水道；
预热及空冷；所述车钩销孔淬火感应器预热第一时间长度，空冷第二时间长度；
加热：所述车钩销孔淬火感应器加热第三时间长度；
喷淋淬火：启用所述淬火水道和所述喷水孔，喷淋淬火用水至待处理销孔第四时间长度。
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