CN114032361A - 一种工件孔热处理工艺 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种工件孔热处理工艺，工件开有多个工件孔，工件孔围绕工件设置，工件孔热处理工艺包括：S1.将工件固定在热处理工位上；S2.将工件孔分组，将热处理工位上的感应线圈靠近其中一组工件孔周围的表面，根据工件孔的硬度要求选择相应频率的电源，给感应线圈通入相应频率的电流，对工件孔周围的表面进行电磁感应加热；S3.依次对每组工件孔周围的表面进行电磁感应加热；S4.对所有工件孔进行冷却处理；S5.对所有工件孔进行硬度检测，当所有工件孔的硬度达到硬度要求后，完成热处理工艺。本申请通过对工件孔进行分组单独高频淬火的热处理工艺，保证工件开孔位置的硬度达标，提高工件质量，并且提高淬火效率，减少能量损失。

Description

一种工件孔热处理工艺

技术领域

本发明涉及零件加工技术领域，具体涉及一种工件孔热处理工艺。

背景技术

高频淬火是使工件表面产生一定的感应电流，迅速加热零件表面，然后迅速淬火的一种金属热处理方法，多用于工业金属零件表面淬火。

对于具有孔结构的零件，目前的高频淬火工艺的热处理效果不佳，造成零件开孔位置的硬度通常达不到产品要求，影响零件的使用寿命，并且零件容易开裂，而且当零件表面积较大时，会造成大量能量损失。

发明内容

为解决上述背景技术中阐述的技术问题，本申请的目的在于提出一种工件孔热处理工艺，采用本申请对工件孔进行分组单独高频淬火的热处理工艺，保证工件开孔位置的硬度达标，提高工件质量，并且提高淬火效率，减少能量损失。

为了达到上述目的，本申请采取了如下所述的技术方案：

一种工件孔热处理工艺，所述工件开有多个所述工件孔，所述工件孔围绕所述工件设置，所述工件孔热处理工艺包括：

S1.将所述工件固定在热处理工位上。减小工件在热处理过程中由于定位不可靠造成热处理位置存在偏差的可能性，为工件孔的位置能够对准提供保障，保证工件质量。

S2.将所述工件孔分组，将热处理工位上的感应线圈靠近其中一组所述工件孔周围的表面，根据所述工件孔的硬度要求选择相应频率的电源，给感应线圈通入相应频率的电流，对所述工件孔周围的表面进行电磁感应加热。在本申请中，可以根据工件孔的硬度要求选择相应的热处理温度，根据热处理温度选择相应频率的电源，以向感应线圈通入相应频率的电流，得到满足要求的工件。由于不同工件的制造精度、工件孔的数量、工件孔的排布等结构特征可能不同，并且一次性对工件的全部工件孔的周围表面同时进行加热对热处理装置的制造精度要求较高，由此，对工件的工件孔进行分组单独高频淬火，能够降低热处理装置的制造精度，降低热处理装置的制造成本，并且可以避免对工件的全部表面进行热处理，减少能量损失。

S3.依次对每组所述工件孔周围的表面进行电磁感应加热。

S4.对所有所述工件孔进行冷却处理。提高工件硬度。

S5.对所有所述工件孔进行硬度检测，当所有所述工件孔的硬度达到所述硬度要求后，完成所述热处理工艺。

作为本发明的一种优选方案，示例性的，在所述S1中，所述工件孔热处理工艺还包括：检测所述工件的正反面位置。由此，通过检测工件的正反面以提高工件热处理时处理工艺的一致性，以保证产品的一致性。

作为本发明的一种优选方案，示例性的，所述工件具有多个突出部，每个所述突出部开有两个所述工件孔，在所述S2中，所述将所述工件孔分组包括：相邻的两个所述突出部上距离最近的两个所述工件孔为一组。由此，每次都会对相邻突出部上相邻的工件孔进行热处理以补偿不同突出部上工件孔的平面度差异。

作为本发明的一种优选方案，示例性的，在所述S2中，感应线圈靠近所述工件表面的轮廓形状对应所述工件孔的轮廓形状。由此，工件孔周围受热处理的表面的轮廓形状与工件孔的轮廓形状相对应，既保证热处理效果，又能够减少能量损失，且保证了热处理位置准确度。工件孔周围受热处理的表面的轮廓形状与工件孔的轮廓形状相对应，能够使工件孔受热平衡，减小工件孔开裂的可能性。

作为本发明的一种优选方案，示例性的，在所述S2中，通过改变感应线圈与所述工件孔周围表面的间隙以改变所述工件孔周围被加热表面的面积，和/或通过改变感应线圈的线圈间隙以改变所述工件孔周围被加热表面的面积。由此，能够根据不同的工艺要求，将加热面积降到最小范围，减小额外的应力和应变，减小工件孔发生形变的可能性，且能够保证工件孔周围表面的硬度要求。

作为本发明的一种优选方案，示例性的，在所述S2中，所述将热处理工位上的感应线圈靠近所述工件孔周围的表面包括：将感应线圈分别靠近所述工件孔两侧的周围表面。由此，能够通过同时对工件孔两侧的周围表面进行热处理，提高工件孔的热处理均匀度，有效地避免工件孔中间层出现夹层，且降低工件孔发生开裂的可能性，且提高热处理效率。

作为本发明的一种优选方案，示例性的，在所述S2中，所述对所述工件孔周围的表面进行电磁感应加热包括：对所述工件孔周围的表面分别进行第一次感应加热和第二次感应加热，所述第一次感应加热的加热功率大于所述第二次感应加热的加热功率。在热处理时，将热处理温度降低进行二次回火，能够再次提高硬度，且保证耐磨度和抗疲劳度。

作为本发明的一种优选方案，示例性的，在所述S2中，所述第一次感应加热的加热时长大于所述第二次感应加热的加热时长。

作为本发明的一种优选方案，示例性的，在所述S4中，所述对所有所述工件孔进行冷却处理包括：对所有所述工件孔周围的表面喷洒冷却水进行冷却处理。通过冷却水冷却工件时的冷却面积大，冷却水廉价且冷却能力强，成本低，并且通过控制冷却水的温度、压力、流速均可改善冷却效果，减小变形和开裂，获得理想的淬火效果。

作为本发明的一种优选方案，示例性的，在所述S4中，在进行所述冷却处理时，所述工件与喷洒所述冷却水的喷头相对旋转以均匀冷却所述工件孔周围的被加热表面。由此，能够使工件冷却均匀，避免工件孔轮廓和/或垂直度超差严重。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，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为本申请一种实施例中工件孔热处理工艺的工艺流程图；

图2为本申请一种实施例中工件孔热处理工艺中热处理装置的结构示意图；

图3为本申请一种实施例中工件的结构示意图；

1.工件；11.工件孔；12.突出部；

2.热处理装置；21.底座；22.热处理工位；23.夹具；24.感应部；25.喷头。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式，在各图中相同的标号表示结构相同或结构相似但功能相同的部件。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

针对本申请所提出的技术问题，为保证工件开孔位置的硬度达标，提高工件质量，并且提高淬火效率，减少能量损失，本申请提出一种工件孔热处理工艺，图1为本申请一种实施例中工件孔热处理工艺的工艺流程图，图2为本申请一种实施例中工件孔热处理工艺中热处理装置的结构示意图，图3为本申请一种实施例中工件的结构示意图。

参照图1～图3，一种工件孔热处理工艺可以包括以下步骤：

S1.将工件1固定在热处理工位22上。减小工件1在热处理过程中由于定位不可靠造成热处理位置存在偏差的可能性，为工件孔11的位置能够对准提供保障，保证工件1质量。参照图2，在本实施例中，热处理装置2可以包括底座21，底座21可以具有能够承载工件1的热处理工位22。作为一种示例性的实施例，工件1可以通过可拆卸的机械连接方式固定于底座21的热处理工位22，例如：螺纹连接、螺钉连接、销连接等。作为一种示例性的实施例，工件1还可以通过其它辅助结构可拆卸地固定于底座21的热处理工位22，例如，利用夹具23将工件1压紧在加热工位，所述夹具23可以依靠人力驱动也可以为电力驱动、液压驱动或者气动驱动。

S2.将工件孔11分组，将热处理工位22上的感应线圈靠近其中一组工件孔11周围的表面，根据工件孔11的硬度要求选择相应频率的电源，给感应线圈通入相应频率的电流，对工件孔11周围的表面进行电磁感应加热。本申请利用电磁感应原理，具体地，通过在感应线圈的线路中产生高速变化的交变磁场，当磁场磁力线通过金属时，会在金属体内产生交变的电流(即涡流)，涡流使金属原子高速无规则运动，从而金属原子之间相互碰撞、摩擦而产生热能，使得含有金属的被加热体自行高速发热，由此可对工件1进行高频淬火热处理，迅速加热工件孔11周围的表面，提高热处理效率。

本领域的技术人员应当明白，向感应线圈中通入的电流频率不同，感应线圈产生的交变磁场的强度不同，因此，热处理效果不同，工件1进行热处理后的硬度不同，频率越大，磁场强度越大，加热温度越高，反之，频率越小，磁场强度越小，加热温度越低，因此，在本申请中，可以根据工件孔11的硬度要求选择相应的热处理温度，根据热处理温度选择相应频率的电源，以向感应线圈通入相应频率的电流，得到满足要求的工件1，作为示例性的实施例，可以采用变压器改变电源的电压以改变频率，由此可以对电源的频率进行相应的选择，示例性的，在热处理装置2中，可以通过按键、触摸、遥控等方式对电源的频率进行选择，示例性的，热处理装置2可以具有电源频率预选值供用户选择，或者用户能够设定任意值的电源频率。

由于不同工件1的制造精度、工件孔11的数量、工件孔11的排布等结构特征可能不同，并且一次性对工件1的全部工件孔11的周围表面同时进行加热对热处理装置2的制造精度要求较高，由此，对工件1的工件孔11进行分组单独高频淬火，能够降低热处理装置2的制造精度，降低热处理装置2的制造成本，并且可以避免对工件1的全部表面进行热处理，减少能量损失。参照图2，在本实施例中，热处理装置2可以包括感应部24，感应线圈可以绕于所述感应部24，感应部24可以设为金属感应部24，感应部24可以与热处理装置2可拆卸连接，且感应部24的形状可以与工件孔11的形状对应。

S3.依次对每组工件孔11周围的表面进行电磁感应加热。作为示例性的实施例，可以通过旋转工件1以依次对每组工件孔11周围的表面进行电磁感应加热，由此，可以通过手动操作进行工件1旋转，还可以通过电力驱动、液压驱动或者气动驱动等驱动方式驱动底座21进行旋转以带动工件1旋转，示例性的，将底座21设置为与旋转电机连接，通过旋转电机带动底座21转动。作为示例性的实施例，还可以通过旋转热处理装置2以依次对每组工件孔11周围的表面进行电磁感应加热，由此，可以通过手动操作、电力驱动、液压驱动或者气动驱动等驱动方式驱动加热装置旋转。作为示例性的实施例，为了精准的对工件孔11周围的表面进行热处理，可以对工件1与热处理装置2的相对角度进行控制以精准定位工件孔11的位置，提高工件孔11周围表面的热处理效果，提高工件1质量，保证产品一致性。

S4.对所有工件孔11进行冷却处理。本领域技术人员应当明白，冷却处理可以包括空冷、炉冷、水淬、油淬等冷却处理方式。

S5.对所有工件孔11进行硬度检测，当所有工件孔11的硬度达到硬度要求后，完成热处理工艺。本领域技术人员应当明白，对待测工件1进行硬度检测时，工件1表面不应存在影响检测结果的污物。示例性的，硬度检测方法可以包括维氏硬度法、显微组织法、显微硬度法、硬度法、金相法等方法。示例性的，硬度测量位置可以为每个工件孔11测量多个位置，每个位置测量多层，每层按照梯度法检测硬化层深度，例如，工件1厚度为4mm，每个工件孔11检测3个位置，参照图3，分别为MP1、MP2、MP3，每个检测位置测量3层，每层按照梯度法检测硬化层深度，每个工件孔11热处理后表面硬度大于720HV1，并且层深达到0.5mm～4mm时，工件1合格。示例性的，可以通过对工件孔11进行抽样检测以检测硬度，还可以对工件孔11进行逐个检测。

本领域技术人员应当明白，进行热处理后，对工件孔11的检测还可以包括对工件孔11平面度、垂直度、位置度等指标的检测，并且工件孔11不能开裂，例如，工件孔11整个平面度应小于0.25mm，垂直度应小于0.025mm，位置度基准为0.04mm位置度带，位置度应为0.12mm。

本领域技术人员应当明白，以上说明中的工件孔11平面度、垂直度、位置度等指标的具体数值均为便于理解而进行的示例性的举例，本实施例中保护范围包括但并不限于上述例举的数值和数值范围。

为了保证产品一致性，作为本发明的一种优选方案，示例性的，在S1中，工件孔11热处理工艺还包括：检测工件1的正反面位置。由此，通过检测工件1的正反面以提高工件1热处理时处理工艺的一致性，以保证产品的一致性。

经过发明人多次实验研究，发明人发现工件1较薄时，在进行对工件孔11进行局部的热处理后，容易造成工件1平面度变形大，发明人发现原因之一在于工件1的整体结构设计，因工件1的整体结构设计，若工件孔11分组不当可能也会引起每组工件孔11的平面度之间存在差异，为了补偿平面度，作为本发明的一种优选方案，示例性的，以图3为例，工件1具有多个突出部12，每个突出部12开有两个工件孔11，在S2中，将工件孔11分组包括：相邻的两个突出部12上距离最近的两个工件孔11为一组。由此，每次都会对相邻突出部12上相邻的工件孔11进行热处理以补偿不同突出部12上工件孔11的平面度差异，以图3为例，热处理顺序可以依次是工件孔A和工件孔B、工件孔C和工件孔D、工件孔E和工件孔F、工件孔G和工件孔H。

本领域的技术人员应当明白，图3中工件1的结构形式仅为本申请中工件1的结构形式之一，图3中工件1的结构形式仅为为方便理解而作出的举例，本申请的工件1及工件孔11包括但不局限于图3中工件1和工件孔11的结构设计以及工件孔11的数量和排布方式。

为了减少能量损失，提高热处理效果，且保证对工件孔11周围表面进行热处理的位置准确度，避免热处理时出现额外的应力和应变，减少工件孔11开裂的可能性，作为本发明的一种优选方案，示例性的，在S2中，感应线圈靠近工件1表面的轮廓形状对应工件孔11的轮廓形状。由此，工件孔11周围受热处理的表面的轮廓形状与工件孔11的轮廓形状相对应，既保证热处理效果，又能够减少能量损失，且保证了热处理位置准确度。工件孔11周围受热处理的表面的轮廓形状与工件孔11的轮廓形状相对应，能够使工件孔11受热平衡，减小工件孔11开裂的可能性。

本领域技术人员应当明白，在其他因素和条件不变时，感应线圈与工件孔11周围表面的间隙越小，通过工件1的磁场磁力线越多，工件孔11周围表面产生的涡流越大，能够造成工件孔11周围表面的热处理面积越大；同理，在其他因素和条件不变时，感应线圈的线圈间隙越小，通过工件1的磁场磁力线越多，工件孔11周围表面产生的涡流越大，能够造成工件孔11周围表面的热处理面积越大，热处理面积越大，额外的应力和应变相应的增多，例如，参照图3，MP2对面的位置上可能会产生额外的应力和应变，会直接对工件孔11的周围表面的硬度和形变造成不利影响，为了能够适应不同的工艺要求且保证工件1的质量，作为本发明的一种优选方案，示例性的，在S2中，通过改变感应线圈与工件孔11周围表面的间隙以改变工件孔11周围被加热表面的面积，和/或通过改变感应线圈的线圈间隙以改变工件孔11周围被加热表面的面积。由此，能够根据不同的工艺要求，将加热面积降到最小范围，减小额外的应力和应变，减小工件孔11发生形变的可能性，且能够保证工件孔11周围表面的硬度要求。

经过发明人多次实验研究，发明人发现在进行热处理后，工件孔11的硬度中间层可能会出现夹生层，并且工件1的两面受热不均时可能会造成工件孔11开裂，尤其是在仅进行单面热处理的温度过大时，也可能会造成工件孔11容易开裂，因此，为了提高工件1进行热处理时的受热均匀性，减少出现工件孔11中间层出现夹生层的可能性，作为本发明的一种优选方案，示例性的，在S2中，将热处理工位22上的感应线圈靠近工件孔11周围的表面包括：将感应线圈分别靠近工件孔11两侧的周围表面。由此，能够通过同时对工件孔11两侧的周围表面进行热处理，提高工件孔11的热处理均匀度，有效地避免工件孔11中间层出现夹层，且降低工件孔11发生开裂的可能性，且提高热处理效率。

本领域技术人员应当明白，在热处理时，将热处理温度降低进行二次回火，能够再次提高硬度，且保证耐磨度和抗疲劳度，因此，作为本发明的一种优选方案，示例性的，在S2中，对工件孔11周围的表面进行电磁感应加热包括：对工件孔11周围的表面分别进行第一次感应加热和第二次感应加热，第一次感应加热的加热功率大于第二次感应加热的加热功率。例如，第一次感应加热的加热功率为全功率的78％，第二次感应加热的加热功率为69.7％。

作为本发明的一种优选方案，示例性的，在S2中，第一次感应加热的加热时长大于第二次感应加热的加热时长。例如，第一次感应加热的加热时长为2s，第二次感应加热的加热时长为1.8s。

本领域技术人员应当明白，以上说明中，第一次感应加热和第二次感应加热的加热功率和加热时长具体比值或数值均为为方便理解所进行的举例说明，并不能作为对本申请范围的限制。

作为本发明的一种优选方案，示例性的，在S4中，对所有工件孔11进行冷却处理包括：对所有工件孔11周围的表面喷洒冷却水进行冷却处理。具体的，参照图2，作为示例性的实施例，热处理装置2可以包括喷头25，通过喷头25喷洒冷却水的方式进行冷却处理。本领域技术人员应当明白，通过冷却水冷却工件1时的冷却面积大，冷却水廉价且冷却能力强，成本低，并且通过控制冷却水的温度、压力、流速均可改善冷却效果，减小变形和开裂，获得理想的淬火效果，例如在进行冷却处理时，冷却时间至少为6s，冷却水中淬火液浓度为10％，冷却水温度为30℃，冷却水流量为每分钟5升。本领域技术人员应当明白，以上说明中，冷却时间、淬火液浓度、冷却水流量均为方便理解而做出的举例说明，并不代表本申请的范围，不能以此限制本申请的保护范围。

当工件1在进行冷却处理时，若冷却不均匀，可能会造成工件孔11轮廓和/或垂直度超差严重，可能会造成工件孔11硬度不均匀，为了减小工件1出现轮廓和/或垂直度超差严重的可能性，作为本发明的一种优选方案，示例性的，在S4中，在进行冷却处理时，工件1与喷洒冷却水的喷头25相对旋转以均匀冷却工件孔11周围的被加热表面。作为示例性的实施例，在进行冷却处理时，与底座21相连的旋转电机能够带动底座21旋转，以使工件1旋转，使得冷却水能够均匀冷却工件孔11周围的被加热表面。具体的，在进行冷却处理时，工件1与喷头25的相对旋转角度可以为90°～360°，以此，可以使得工件1表面的每个位置和每个位置的对面位置都能够接触冷却水，进一步使得工件1冷却均匀。作为示例性的实施例，参照图2，为了使工件1表面能够全面接触冷却水，沿图2中的垂直方向，加热工位的上下两侧均设有喷头25。

本领域技术人员应当明白，上述所有示例中的数值和数值范围，只是为了便于理解而进行的示例性的举例，本实施例中保护范围并不限于上述例举的所有示例中的数值和数值范围。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理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权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种工件孔热处理工艺，所述工件开有多个所述工件孔，所述工件孔围绕所述工件设置，其特征在于，所述工件孔热处理工艺包括：

S1.将所述工件固定在热处理工位上；

S2.将所述工件孔分组，将热处理工位上的感应线圈靠近其中一组所述工件孔周围的表面，根据所述工件孔的硬度要求选择相应频率的电源，给感应线圈通入相应频率的电流，对所述工件孔周围的表面进行电磁感应加热；

S3.依次对每组所述工件孔周围的表面进行电磁感应加热；

S4.对所有所述工件孔进行冷却处理；

S5.对所有所述工件孔进行硬度检测，当所有所述工件孔的硬度达到所述硬度要求后，完成所述热处理工艺。

2.根据权利要求1所述的一种工件孔热处理工艺，其特征在于，在所述S1中，所述工件孔热处理工艺还包括：

检测所述工件的正反面位置。

3.根据权利要求1所述的一种工件孔热处理工艺，其特征在于，所述工件具有多个突出部，每个所述突出部开有两个所述工件孔，在所述S2中，所述将所述工件孔分组包括：

相邻的两个所述突出部上距离最近的两个所述工件孔为一组。

4.根据权利要求1所述的一种工件孔热处理工艺，其特征在于，在所述S2中，感应线圈靠近所述工件表面的轮廓形状对应所述工件孔的轮廓形状。

5.根据权利要求1所述的一种工件孔热处理工艺，其特征在于，在所述S2中，通过改变感应线圈与所述工件孔周围表面的间隙以改变所述工件孔周围被加热表面的面积，和/或通过改变感应线圈的线圈间隙以改变所述工件孔周围被加热表面的面积。

6.根据权利要求1所述的一种工件孔热处理工艺，其特征在于，在所述S2中，所述将热处理工位上的感应线圈靠近所述工件孔周围的表面包括：

将感应线圈分别靠近所述工件孔两侧的周围表面。

7.根据权利要求1所述的一种工件孔热处理工艺，其特征在于，在所述S2中，所述对所述工件孔周围的表面进行电磁感应加热包括：

对所述工件孔周围的表面分别进行第一次感应加热和第二次感应加热，所述第一次感应加热的加热功率大于所述第二次感应加热的加热功率。

8.根据权利要求7所述的一种工件孔热处理工艺，其特征在于，在所述S2中，所述第一次感应加热的加热时长大于所述第二次感应加热的加热时长。

9.根据权利要求1所述的一种工件孔热处理工艺，其特征在于，在所述S4中，所述对所有所述工件孔进行冷却处理包括：

对所有所述工件孔周围的表面喷洒冷却水进行冷却处理。

10.根据权利要求9所述的一种工件孔热处理工艺，其特征在于，在所述S4中，在进行所述冷却处理时，所述工件与喷洒所述冷却水的喷头相对旋转以均匀冷却所述工件孔周围的被加热表面。

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