CN114164321A - 一种高频淬火系统及工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高频淬火系统,包括加热炉、高频淬火装置、吹风装置及温度传感器,其中,加热炉用于对工件进行预加热。高频淬火装置包括用于对工件加热淬火的加工腔,加工腔内设有用于对工件进行感应加热的感应加热机构,感应加热机构包括感应加热器,感应加热器上设有加热凹槽,工件悬空放置在凹槽的内部。加工腔内还设有用于固定工件的固定支架,固定支架设置在感应加热器的一侧。吹风装置的吹风口朝向加工腔内的工件以实现对工件进行风冷淬火。温度传感器用于探测工件的表面温度,以便准确把握工件表面的温度。本系统能够实现DC53钢制成的产品完成淬火加工后发生极低的变形量。本发明涉及一种基于上述一种高频淬火系统实施的高频淬火工艺。
Description
技术领域
本发明涉及热处理加工技术领域,特别是涉及一种高频淬火系统及工艺。
背景技术
DC53钢是一种高碳高合金冷作模具钢,具有高的淬透性和淬硬性,其热处理后可达62-63HRC高硬度,其韧性也较为突出。该类钢材淬火温度较高,因此在传统操作中,对其淬火通常采用在真空炉中进行淬火。然而,真空炉淬火容易使得产品发生较大的形变,不适用于变形量要求严格的产品。以采用DC53钢制成的花辊产品为例,该花辊表面雕刻精密花纹,而且硬度要求较高,变形量≤0.1mm。该花辊按照传统的淬火方法在真空炉中淬火,真空淬火是整体加热和冷却,花辊在淬火过程中,会整体产生热应力和组织应力,导致淬火后花辊的变形量也很难保证在0.1mm范围内。由于该类产品的表面花纹非常精密,变形超过0.1mm就会造成报废,因此传统的真空淬火方法难以实现该类产品的淬火加工。
发明内容
基于此,有必要针对传统技术中对DC53钢制成的变形量要求严格的高精度产品淬火加工困难的问题,提供一种高频淬火系统及工艺,能够实现DC53钢制成的产品完成淬火加工后发生极低的变形量,实现高精度DC53钢产品的淬火加工。
其技术方案如下:
一方面,提供了一种高频淬火系统,包括:
加热炉,用于对工件进行预加热;
高频淬火装置,所述高频淬火装置包括用于对所述工件加热淬火的加工腔,所述加工腔内设有用于对所述工件进行感应加热的感应加热机构,所述感应加热机构包括感应加热器,所述感应加热器上设有加热凹槽,所述工件悬空放置在凹槽的内部;所述加工腔内还设有用于固定所述工件的固定支架,所述固定支架设置在所述感应加热器的一侧;
吹风装置,所述吹风装置的吹风口朝向所述加工腔内的所述工件;
温度传感器,用于探测所述工件的表面温度。
下面进一步对技术方案进行说明:
在其中一个实施例中,所述高频淬火装置还包括伸缩机构,所述伸缩机构的一端通过伸缩杆与所述感应加热器连接。
在其中一个实施例中,所述高频淬火装置还包括升降机构,所述升降机构与所述固定支架连接以带动所述固定支架做升降运动。
在其中一个实施例中,所述吹风装置内设有用于进行空气冷却的冷却机构。
在其中一个实施例中,所述吹风装置内嵌在所述加工腔的侧壁上。
在其中一个实施例中,所述感应加热器包括第一感应竖板、第二感应竖板以及可伸缩的感应底板,所述感应底板分别与所述第一感应竖板和所述第二感应竖板的底部连接以形成所述加热凹槽。
另一方面,还提供了一种高频淬火工艺,包括上述的一种高频淬火系统,还包括如下步骤:
S1、将待加工的所述工件放入加热炉中进行预热,预热温度为400-500℃,预热时间为1.5-2小时;
S2、将所述工件放入高频淬火装置中,通过升降机构和伸缩机构,调节所述固定支架和所述感应加热器,使得所述工件位于所述加热凹槽的中部;
S3、启动所述感应加热器对所述工件进行感应加热,将所述工件表面加热至1030-1050℃;
S4、当所述工件表面达到预定温度时,停止加热,启动吹风装置对所述工件进行风冷淬火;
S5、将所述工件进行180-200℃的低温回火。
在其中一个实施例中,所述S3步骤中所述感应加热器(130)对所述工件(400)进行若干次感应加热。
在其中一个实施例中,所述S5步骤中利用所述工件淬火后的余温进行自热回火。
在其中一个实施例中,所述S4步骤中的风冷淬火方式为采用所述吹风装置对所述工件进行吹风。
本发明的有益效果:
与现有技术相比,本发明的一种高频淬火系统及工艺,通过先将工件放入加热炉中进行预加热,以减小工件表面和心部的温差,从而减小后续进行工件表面感应加热过程中由于温差较大造成的较大热应力,有利于减小工件的变形。同时由于工件经过预热,心部韧性增加,也更有利于减小表面淬火后由于组织转变造成的变形。
其次,通过高频淬火装置对工件进行感应加热,通过感应加热器将工件表面加热至1030-1050℃。感应加热速度快、时间短,奥氏体晶粒细小而均匀,淬火后得到隐针马氏体组织,硬度比普通淬火较高,通常会高2-3HRC,且脆性较低,保证工件加工后符合预定的加工标准。进一步地,将工件表面加热至淬火温度后采用冷速较小的风冷方式,避免由于冷速过大和冷速不均造成较大变形,影响工件加工质量。通过本系统和工艺,能够将变形量控制在0.1mm的范围,以实现高精度DC53钢产品的淬火加工。在淬火过程中,通过温度传感器实时监控工件表面的温度,以保证加工的精确度,保证工件的加工质量。
更进一步地,高频淬火后,为了降低淬火应力,保持工件的高硬度和高耐磨性,通常要进行180-200℃低温回火。由于在本发明中,工件在高频淬火前经过预热,因此淬火后积蓄的热量较多,从而可以利用其淬火余热进行自热回火,节省了时间和能源,有利于提高作业效率和降低加工成本。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解,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。
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为一个实施例中高频淬火装置的结构示意图;
图2为一个实施例中井式电阻炉的结构示意图;
图3为一个实施例中感应加热器的结构示意图。
附图标记说明:
100、高频淬火装置;110、架体;120、加工腔;130、感应加热器;131、第一感应竖板;132、第二感应竖板;133、第一底板;134、第二底板;135、加热凹槽;136、限位孔;137、限位块;140、固定支架;150、伸缩杆;160、操作面板;161、控制面板;162、参数面板;170、出风口;200、加热炉;300、吹风装置;400、工件。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。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。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施,本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进,因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
如图1至图3所示,在一个实施例中,提供了一种高频淬火系统,包括加热炉200、高频淬火装置100、吹风装置300及温度传感器,其中,加热炉200用于对工件400进行预加热。高频淬火装置100包括用于对工件400加热淬火的加工腔120,加工腔120内设有用于对工件400进行感应加热的感应加热机构,感应加热机构包括感应加热器130,感应加热器130上设有加热凹槽135,工件400悬空放置在凹槽的内部。加工腔120内还设有用于固定工件400的固定支架140,固定支架140设置在感应加热器130的一侧。吹风装置300的吹风口朝向加工腔120内的工件400以实现对工件400进行风冷淬火。温度传感器用于探测工件400的表面温度,以便准确把握工件400表面的温度。
在本实施例中,通过先将工件400放入加热炉200中进行预加热,以减小工件400表面和心部的温差,从而减小后续进行工件400表面感应加热过程中由于温差较大造成的较大热应力,有利于减小工件400的变形。同时由于工件400经过预热,心部韧性增加,也更有利于减小表面淬火后由于组织转变造成的变形。
其次,通过感应加热器130对工件400进行感应加热,感应加热速度快、时间短,奥氏体晶粒细小而均匀,淬火后得到隐针马氏体组织,硬度比普通淬火较高,通常会高2-3HRC,且脆性较低,保证工件400加工后符合预定的加工标准。进一步地,将工件400表面加热至淬火温度后采用冷速较小的风冷方式,避免由于冷速过大和冷速不均造成较大变形,影响工件400加工质量。在淬火过程中,通过温度传感器实时监控工件400表面的温度,以保证加工的精确度,保证工件400的加工质量。通过本系统,能够将变形量控制在0.1mm的范围,以实现高精度DC53钢产品的淬火加工。
更进一步地,高频淬火后,为了降低淬火应力,保持工件400的高硬度和高耐磨性,通常要进行低温回火。由于在本发明中,工件400在高频淬火前经过预热,因此淬火后积蓄的热量较多,从而可以利用其淬火余热进行自热回火,节省了时间和能源,有利于提高作业效率和降低加工成本。
在其中一个实施例中,高频淬火装置100还包括伸缩机构,伸缩机构的一端通过伸缩杆150与感应加热器130连接。通过伸缩机构使得感应加热器130可以实现水平方向的滑动,以便感应加热器130能够移动到对工件400加热的最佳加热位置,提高感应加热器130的加热效率。其中,伸缩杆150为螺纹杆,通过螺纹连接的方式与伸缩机构的主体连接,通过伸缩杆150的转动,伸缩杆150相对于伸缩机构的主体做伸缩运动,从而带动感应加热器130运动。当然还可以采用其他的伸缩结构,如采用伸缩气缸带动感应加热器130进行运动,这样的设计也属于本发明的保护范围。
进一步地,高频淬火装置100还包括升降机构,升降机构与固定支架140连接以带动固定支架140做升降运动。通过升降机构使得固定支架140可以在加工腔120内进行上下升降运动,从而实现工件400位置的上下调节,以便使得工件400落入感应加热器130的最佳加热位置中,提高加热效率。升降机构可以采用升降气缸或剪叉伸缩机构等,本发明对于升降机构的具体实现方式不做具体限定,只要能够实现带动固定支架140做升降运动即可,这样的设计均属于本发明的保护范围。
在其中一个实施例中,吹风装置300内设有用于进行空气冷却的冷却机构。通过冷却机构,使得吹风装置300吹出的空气温度更低,有利于提高工件400的淬火冷却速度,而且在具体的操作过程中,可以根据工件400的特性和加工要求,调节冷却机构对空气的冷却程度,保证工件400在符合淬火要求的情况下,尽可能提高淬火效率。此外,在其他实施例中,还可以通过增设若干外置风扇等风冷设备对工件400进行吹风,有利于加快工件400的风冷淬火效率,这样的设计也属于本发明的保护范围。
具体地,高频淬火装置100包括架体110,架体110上设有加工窗口,加工腔120通过加工窗口与外界连通,工件400通过加工窗口进出加工腔120。加工窗口的一侧上设有操作面板160,操作面板160包括控制面板161和参数面板162,所述控制面板161上设有若干控制按钮或控制旋钮,用于控制伸缩机构、升降机构、感应加热器130等部件的运行和关闭。所述参数面板162用于实现参数的控制,包括感应加热的温度、时间等。
在其中一个实施例中,吹风装置300内嵌在加工腔120的侧壁上,以便吹风装置300直接对加工腔120内的工件400吹风冷却。通过将吹风装置300内嵌在加工腔120内的一个侧壁上,从而使得整个加热和冷却淬火作业直接在加工腔120内完成,有利于减少车间内放置多个设备,导致车间布局凌乱。而且,采用多个设备配合,产生的线路也较多,容易发生电线缠绕,不利于操作人员操作和整理。此外,将高频淬火装置100和吹风装置300组合为一体,还便于实现统一控制,从而方便操作人员直接通过高频淬火装置100上的操作面板160对高频淬火装置100和吹风装置300进行统一控制,使得加热和淬火两个作业结合得更紧密,有利于提高工件400淬火加工的效率。
更优地,高频淬火装置100上还设有透明防护罩和出风口170,防护罩设置在加工窗口上以将加工腔120与外界隔离,而且透明防护罩不会影响操作人员观察工件400加工的情况,还能防止工件400加工过程中操作人员受到热浪和冷风的影响,有利于保障操作人员的安全和健康。然后通过出风口170将加工腔120内的空气排出,避免吹风装置300吹风冷却时加工腔120内风压太大造成安全隐患。
在其中一个实施例中,如图3所示,感应加热器130包括第一感应竖板131、第二感应竖板132以及可伸缩的感应底板,感应底板分别与第一感应竖板131和第二感应竖板132的底部连接以形成加热凹槽135。具体地,感应底板包括第一底板133和第二底板134,第一底板133与第一感应竖板131连接,第二底板134与第二感应竖板132连接。第一底板133中空设置,第二底板134内嵌设置在第一底板133内。第一底板133的侧面设有若干限位孔136,第二底板134对应的侧面上设有与若干限位孔136卡接配合的弹性限位块137。通过按压限位块137使得第二底板134可以在第一底板133内滑动,待滑动到所需要的感应底板长度时,松开限位块137并使限位块137卡在限位孔136内,完成感应底板的伸缩调节和固定,以使得各种不同规格的工件400均能达到良好的加热效果。
当然,还可以采用其他的连接方式实现第一底板133和第二底板134的可伸缩连接,如螺纹连接等方式,只要满足感应底板可伸缩调节即可。此外,感应加热器130可拆卸连接在感应加热机构上,从而可以直接根据不同的工件400尺寸,更换相适配的感应加热器130,以使得各种不同规格的工件400均能达到良好的加热效果。这样的设计和变形,仍然属于本发明的保护范围。
另一方面,还提供了一种高频淬火工艺,包括上述的一种高频淬火系统,还包括如下步骤:
S1、将待加工的工件400放入加热炉200中进行预热,预热温度为400-500℃,预热时间为1.5-2小时;
S2、将工件400放入高频淬火装置100中,通过升降机构和伸缩机构,调节固定支架140和感应加热器130,使得工件400位于加热凹槽135的中部;
S3、启动感应加热器130对工件400进行感应加热,将工件400表面加热至1030-1050℃;
S4、当工件400表面达到预定温度时,停止加热,启动吹风装置300对工件400进行风冷淬火;
S5、将工件400进行180-200℃的低温回火。
在其中一个实施例中,S3步骤中感应加热器130对所述工件400进行若干次感应加热,通过多次加热的方式使工件400逐步达到预定的淬火温度,有利于减小加热过程中工件400的应力,以使工件400达到最佳的淬火效果,满足工件400的淬火加工标准。
在其中一个实施例中,S5步骤中利用工件400淬火后的余温进行自热回火。由于工件400在高频淬火前经过预热,因此淬火后积蓄的热量较多,从而可以利用其淬火余热进行自热回火,节省了时间和能源,有利于提高作业效率和降低加工成本。
在其中一个实施例中,S4步骤中的风冷淬火方式为采用冷却机构对空气进行冷却,再通过吹风装置300将冷却后的空气吹向工件400以进行风冷淬火。通过冷却机构,使得吹风装置300吹出的空气温度更低,有利于提高工件400的淬火冷却速度,而且在具体的操作过程中,可以根据工件400的特性和加工要求,调节冷却机构对空气的冷却程度,保证工件400在符合淬火要求的情况下,尽可能提高淬火效率。
以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种高频淬火系统,其特征在于,包括:
加热炉(200),用于对工件(400)进行预加热;
高频淬火装置(100),所述高频淬火装置(100)包括用于对所述工件(400)加热淬火的加工腔(120),所述加工腔(120)内设有用于对所述工件(400)进行感应加热的感应加热机构,所述感应加热机构包括感应加热器(130),所述感应加热器(130)上设有加热凹槽(135),所述工件(400)悬空放置在凹槽的内部;所述加工腔(120)内还设有用于固定所述工件(400)的固定支架(140),所述固定支架(140)设置在所述感应加热器(130)的一侧;
吹风装置(300),所述吹风装置(300)的吹风口朝向所述加工腔(120)内的所述工件(400);
温度传感器,用于探测所述工件(400)的表面温度。
2.根据权利要求1所述的一种高频淬火系统,其特征在于,所述高频淬火装置(100)还包括伸缩机构,所述伸缩机构的一端通过伸缩杆(150)与所述感应加热器(130)连接。
3.根据权利要求1所述的一种高频淬火系统,其特征在于,所述高频淬火装置(100)还包括升降机构,所述升降机构与所述固定支架(140)连接以带动所述固定支架(140)做升降运动。
4.根据权利要求1所述的一种高频淬火系统,其特征在于,所述吹风装置(300)内设有用于进行空气冷却的冷却机构。
5.根据权利要求1或4任一项所述的一种高频淬火系统,其特征在于,所述吹风装置(300)内嵌在所述加工腔(120)的侧壁上。
6.根据权利要求1所述的一种高频淬火系统,其特征在于,所述感应加热器(130)包括第一感应竖板(131)、第二感应竖板(132)以及可伸缩的感应底板,所述感应底板分别与所述第一感应竖板(131)和所述第二感应竖板(132)的底部连接以形成所述加热凹槽(135)。
7.一种高频淬火工艺,其特征在于,包括权利要求1至6任一项的一种高频淬火系统,还包括如下步骤:
S1、将待加工的所述工件(400)放入加热炉(200)中进行预热,预热温度为400-500℃,预热时间为1.5-2小时;
S2、将所述工件(400)放入高频淬火装置(100)中,通过升降机构和伸缩机构,调节所述固定支架(140)和所述感应加热器(130),使得所述工件(400)位于所述加热凹槽(135)的中部;
S3、启动所述感应加热器(130)对所述工件(400)进行感应加热,将所述工件(400)表面加热至1030-1050℃;
S4、当所述工件(400)表面达到预定温度时,停止加热,启动吹风装置(300)对所述工件(400)进行风冷淬火;
S5、将所述工件(400)进行180-200℃的低温回火。
8.根据权利要求7所述的一种高频淬火工艺,其特征在于,所述S3步骤中所述感应加热器(130)对所述工件(400)进行若干次感应加热。
9.根据权利要求7所述的一种高频淬火工艺,其特征在于,所述S5步骤中利用所述工件(400)淬火后的余温进行自热回火。
10.根据权利要求7所述的一种高频淬火工艺,其特征在于,所述S4步骤中的风冷淬火方式为采用所述吹风装置(300)对所述工件(400)进行吹风。
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