CN114657362A - 一种轴类工件真空局部热处理装置及方法 - Google Patents

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Abstract

一种轴类工件真空局部热处理装置，包括温度显示装置、以及设置在工作台上的电感应高频加热机；保护罩壳，其内部设置有容纳腔，用于放置需要加热的轴类工件；真空发生器组件，与所述保护罩壳连接，用于对保护罩壳的容纳腔进行抽真空；温度感应器，用于感应容纳腔的温度，并与温度显示装置连接；淬火槽，设置在靠近工作台位置处；在所述保护罩壳的下部设置有环形槽，在该环形槽内盛装有冷却介质；电感应高频加热机的感应线圈套设在所述保护罩壳的上部。利用本发明所提供的热处理装置可以创造出轴类局部加热时的真空环境、加热段的温度显示，实现了轴类工件的局部加热时，非加热段受保护，且利用真空环境使得加热段不产生氧化皮。

Description

一种轴类工件真空局部热处理装置及方法
技术领域
本发明涉及轴类工件热处理技术领域，尤其涉及一种轴类工件真空局部热处理装置及方法。
背景技术
在连接器上使用的轴类金属工件，该工件上不同部位需要使用的力学性能不同，且经热处理后，不允许表面有氧化。因此，就需要对零件进行局部热处理的方式来改变工件不同段的组织结构，以满足其使用要求。现阶段，工业上常用电感应高频机加热局部加热金属工件，其原理是利用电磁感应原理，在金属工件表面产生密度很高的感应电流，使之迅速加热升温。
如，申请号为CN201820716733.9的专利公开了一种移动式高频感应加热机，通过移动高频加热机本体，可对不同长度的待加热钢材进行均匀加热，比起固定住高频加热机本体，让工人手动的挪动待加热钢材至感应加热线圈内部，这种移动式高频加热机大大提高了工件的加工效率，且减少了工人的劳动强度，可防止工人被烫伤。
又如，申请号为CN201920033865.6的专利公开了一种用于轴头装配的高频加热机，通过高频加热机的电感应线圈对轴管的装配位置进行加热，使得轴管内孔迅速膨胀，从而使过盈配合的轴头能轻松地放进轴管内；随着温度下降，轴管开始收缩，慢慢抱紧轴头，直到完全冷却，就与轴头完全配合，这样不但可以通过过盈配合代替了焊接，又可以解决了焊接产生的变形和容易产生裂纹的问题。
上述现有专利技术中，工件在空气中加热，零件表面会产生较厚的氧化皮，而且工件非加热段的组织与性能会受加热段的热传导影响。因此，仅靠简单的电磁感应机局部感应加热热处理工艺效果不佳，形成的氧化皮将造成产品质量上不过关，或直接导致工件报废。另外，现有技术中，加热的工件只能靠人工通过加热工件的颜色程度感觉，而不能对工件的温度进行量化，导致无法保证工件的加热温度。
发明内容
本发明的主要目的是提出一种轴类工件真空局部热处理装置及方法，旨在解决上述技术问题。
为实现上述目的，一方面，本发明提供了一种轴类工件真空局部热处理装置，包括温度显示装置、以及设置在工作台上的电感应高频加热机，还包括：
保护罩壳，其内部设置有容纳腔，用于放置需要加热的轴类工件；
真空发生器组件，与所述保护罩壳连接，用于对保护罩壳的容纳腔进行抽真空；
温度感应器，用于感应容纳腔的温度，并与温度显示装置连接；
淬火槽，设置在靠近工作台位置处；
在所述保护罩壳的下部设置有环形槽，在该环形槽内盛装有冷却介质；
电感应高频加热机的感应线圈套设在所述保护罩壳的上部。
优选的，在所述电感应高频加热机的底部设置有调节支承，调节支承用于调节所述电感应高频加热机的高度。
优选的，在所述保护罩壳的下部外柱面上缠绕有湿布，湿布的下端深入到所述环形槽内的冷却介质中。
优选的，还包括冷却保护组件，用于给所述环形槽中补充冷却介质。
进一步地，所述该冷却保护组件包括盛液瓶和流量控制阀，所述盛液瓶通过输液管道连接至所述环形槽内，所述流量控制阀设置在输液管道上。
优选的，所述真空发生器组件包括基座和真空泵装置；基座设置在所述工作台上；在基座上设置有横向孔，横向孔的一端设置有放气阀，另一端设置有真空管道，该真空管道连接至所述真空泵装置；所述保护罩壳设置在所述基座的顶面上，在所述基座上设置有第一竖直孔，该第一竖直孔将所述容纳腔与横向孔相连通；在所述基座的顶面与所述保护罩壳的下表面之间设置有密封垫。
优选的，所述温度感应器为热电偶；在所述基座的下端设置有第二竖直孔连通至横向孔，第一竖直孔与第二竖直孔同轴设置；在所述基座的下端面上设置有热电偶安装结构，所述热电偶设置在热电偶安装结构上，且热电偶的向上穿过第二竖直孔、第一竖直孔之后延伸至所述保护罩壳的容纳腔内。
进一步地，所述热电偶安装结构包括安装座、螺纹压盖以及热电偶密封块；所述安装座焊接在所述基座的下端面上；热电偶密封块设置在安装座的内腔中；所述热电偶自下而上依次穿过螺纹压盖、热电偶密封块以及安装座；所述螺纹压盖旋合在安装座上并压紧所述热电偶密封块。
另一方面，本发明还提供了一种轴类工件真空局部热处理方法，其特征在于，采用权利要求1至8任一所述的轴类工件真空局部热处理装置，包括以下步骤：
步骤S1：将需要局部热处理的轴类工件竖直置于保护罩壳的容纳腔内；
步骤S2：将电感应高频加热机的感应线圈套在保护罩壳的上部，调节电感应高频加热机的高度使得感应线圈处于工件加热的高度；
步骤S3：开启真空发生器组件，对保护罩壳的容纳腔进行抽真空；
步骤S4：向保护罩壳的环形槽注入冷却介质；
步骤S5：启动电感应高频加热机，调节功率，对装有工件的保护罩壳进行感应加热，保护罩壳内的温度通过温度感应器传至温度显示装置，观察温度显示装置的数值，待温度到达工件材料的热处理保温温度时，再次调节功率，使温度显示装置上的温度值稳定，开始记录保温时间；
步骤S6：待工件加热、保温结束后，将装有工件的保护罩壳进行空冷，或将保护罩壳连通工件整体浸在淬火槽中的介质中水冷或油冷方式冷却至室温；
步骤S7：拆开保护罩壳，取出工件，完成该零件的淬火热处理工艺。
进一步地，在步骤S3中，抽真空时，保护罩壳的容纳腔的真空度数值抽至10Pa以下。
由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果如下：
(1)通过利用本发明所提供的轴类工件真空局部热处理装置，在对连接器轴类工件进行热处理时，将轴类工件竖直放置在保护罩壳的容纳腔内，利用真空发生器组件对容纳腔进行抽真空处理，再利用电感应高频加热机的感应线圈对保护罩壳进行加热，同时利用温度感应器对容纳腔内的温度进行实时采集并通过温度显示装置进行显示，同时还利用环形槽对非加热段进行冷却，给工件非加热段降温。利用本发明所提供的热处理装置可以创造出轴类局部加热时的真空环境、加热段的温度显示，实现了轴类工件的局部加热时，非加热段受保护，且利用真空环境使得加热段不产生氧化皮。工件加热结束后，利用空冷、或者淬火槽进行水冷或油冷方式冷却至室温，能实现不同材料的退火、淬火热处理工艺。
(2)在本发明中，通过保护罩壳的下部外柱面上缠绕有湿布、结合设置环形槽并装有冷却介质进行冷却的方式，可以很好地对非加热段进行冷却，给工件非加热段降温。另外，通过设置冷却保护组件给环形槽中补充冷却介质，冷却保护装置采用盛液瓶和流量控制阀形成输液器结构，通过输液管道与保护罩壳外部环形槽相连，可以实时给其补充蒸发的冷却介质。
(3)本发明中，利用热电偶作为温度感应器，直接其插入至保护罩壳的容纳腔中进行温度采集，通过利用热电偶安装结构进行安装，该安装结构简单，安装方便快捷。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明所提供的一种轴类工件真空局部热处理装置示意图；
图2为图1中A处放大后的剖视图。
附图标号说明：1-工作台；2-调节支承；3-电感应高频加热机；4-感应线圈；5-盛液瓶；6-流量控制阀；7-密封垫；8-真空管道；9-真空泵装置；10-温度显示装置；11-淬火槽；12-热电偶；13-热电偶密封块；14-放气阀；15-环形槽；16-保护罩壳；17-容纳腔；18-湿布；19-基座；191-横向孔；192-第一竖直孔；193-第二竖直孔；20-热电偶安装结构；201-安装座；202-螺纹压盖。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
结合图1、图2所示，一方面，本发明提供一种轴类工件真空局部热处理装置，包括温度显示装置10、以及设置在工作台1上的电感应高频加热机3，还包括：
保护罩壳16，其内部设置有容纳腔17，用于放置需要加热的轴类工件；
真空发生器组件，与所述保护罩壳16连接，用于对保护罩壳16的容纳腔17进行抽真空；
温度感应器，用于感应容纳腔17的温度，并与温度显示装置10连接；
淬火槽11，设置在靠近工作台1位置处；
在所述保护罩壳16的下部设置有环形槽15，在该环形槽15内盛装有冷却介质，该冷却介质为水；所述保护罩壳16的下部外柱面上缠绕有湿布18，湿布18的下端深入到所述环形槽15内的冷却介质中；环形槽15中设置冷却介质以及在保护罩壳16下部外柱面缠绕湿布18，用于给工件非加热段降温；
电感应高频加热机3的感应线圈4套设在所述保护罩壳16的上部。
在本实施例中，电感应高频加热机3采用上海子林机电设备有限公司OL-15型号电感应高频加热机。
结合图1所示，在所述电感应高频加热机3的底部设置有调节支承2，调节支承2用于调节所述电感应高频加热机3的高度，进而调整感应线圈4的高度，使得感应线圈4对准工件需要加热部位。
结合图1所示，该热处理装置还包括冷却保护组件，用于给所述环形槽15中补充冷却介质。具体地，该冷却保护组件包括盛液瓶5和流量控制阀6，所述盛液瓶5通过输液管道连接至所述环形槽15内，所述流量控制阀6设置在输液管道上。盛液瓶5和流量控制阀6形成输液器结构，通过流量控制阀6控制流量，通过输液管道与保护罩壳外部环形槽相连，可以实时给其补充蒸发的冷却介质，同时也是得湿布18一直处于湿润状态，保证非加热段的冷却效果。
结合图1、图2所示，所述真空发生器组件包括基座19和真空泵装置9；基座19设置在所述工作台1上；真空泵装置9上设置有显示屏用于实时显示真空压力值。在基座19上设置有横向孔191，横向孔191的一端设置有放气阀14，另一端设置有真空管道8，该真空管道8连接至所述真空泵装置9；所述保护罩壳16设置在所述基座19的顶面上，在所述基座19上设置有第一竖直孔192，该第一竖直孔192将所述容纳腔17与横向孔191相连通；在所述基座19的顶面与所述保护罩壳16的下表面之间设置有密封垫7。
在本实施例中，真空泵装置9采用天津市中环天虹微电机有限公司单相电容运转电动机。
结合图2所示，所述温度感应器为热电偶12；在所述基座19的下端设置有第二竖直孔193连通至横向孔191，第一竖直孔192与第二竖直孔193同轴设置；
在所述基座19的下端面上设置有热电偶安装结构20，所述热电偶12设置在热电偶安装结构20上，且热电偶12的向上穿过第二竖直孔193、第一竖直孔192之后延伸至所述保护罩壳16的容纳腔17内。进一步地，所述热电偶安装结构20包括安装座201、螺纹压盖202以及热电偶密封块13；所述安装座201焊接在所述基座19的下端面上；热电偶密封块13设置在安装座201的内腔中；所述热电偶12自下而上依次穿过螺纹压盖202、热电偶密封块13以及安装座201；所述螺纹压盖202旋合在安装座201上并压紧所述热电偶密封块13。所述热电偶密封块13为真空泥。
另一方面，本发明还提供一种轴类工件真空局部热处理方法，采用上述轴类工件真空局部热处理装置，包括以下步骤：
步骤S1，将需要局部热处理的轴类工件竖置于保护罩壳16的容纳腔17内，垫上密封垫7，盖上保护罩壳16；
步骤S2，将电感应高频加热机3的感应线圈4套在保护罩壳16的上部，通过调节支承2调节电感应高频加热机3的高度进而调节感应线圈4对工件加热的高度；
步骤S3，开启真空泵装置9，抽真空，使保护罩壳16的容纳腔17内的空气经真空管道8抽出，实时观察真空泵装置9的真空压力值，将保护罩壳16的容纳腔17的真空度数值抽至10Pa以下；
步骤S4，打开冷却保护组件，调节流量控制阀6，使盛液瓶5中的冷却介质水流环形槽15中；
步骤S5，启动电感应高频加热机3，调节功率，对装有工件的保护罩壳16进行感应加热，保护罩壳16内的温度通过热电偶12传至温度显示装置10，观察温度显示器10的数值，待温度到达工件的材料的热处理保温温度时，再次调节功率，使温度显示器10上的温度值稳定，开始记录保温时间；
步骤S6，待工件加热、保温结束后，根据工件材料的热处理工艺，将装有工件的保护罩壳16进行空冷，或整体从工作台1上取下，整体浸在淬火槽11中的介质中水冷或油冷等方式冷却至室温；
步骤S7，打开放气阀14，拆开保护罩壳16，取出工件，完成该零件的淬火热处理工艺。
在本实施例中，可以根据轴类工件的大小定制保护罩壳16；通过调节支承调节电感应高频加热机3的高度进而调节感应线圈4的高度，可以选定工件的加热位置；基座19可通过连接不同级别的真空泵，得到保护罩壳16内不同的真空度，提高生产能力与品质；通过热电偶12和温度显示装置10实时感应并显示加热温度，便于对工件进行保温的设定；可将加热后的装有工件的保护罩壳，整体采用水冷、油冷或空冷的方式，实现对工件淬火或退火热处理工艺。
某航天用连接器用拉杆需进行真空局部淬火处理，采用本发明所提供的轴类工件真空局部热处理装置及方法进行生产，产品热处理后，淬火段的硬度值大幅度升高，非淬火段硬度值不变，且工件表面光亮，未发生氧化，取得了非常理想的效果；本申请可在轴类工件局部热处理制造企业中进行推广使用。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所做的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种轴类工件真空局部热处理装置，包括温度显示装置(10)、以及设置在工作台(1)上的电感应高频加热机(3)，其特征在于，还包括：
保护罩壳(16)，其内部设置有容纳腔(17)，用于放置需要加热的轴类工件；
真空发生器组件，与所述保护罩壳(16)连接，用于对保护罩壳(16)的容纳腔(17)进行抽真空；
温度感应器，用于感应容纳腔(17)的温度，并与温度显示装置(10)连接；
淬火槽(11)，设置在靠近工作台(1)位置处；
在所述保护罩壳(16)的下部设置有环形槽(15)，在该环形槽(15)内盛装有冷却介质；
电感应高频加热机(3)的感应线圈(4)套设在所述保护罩壳(16)的上部。
2.如权利要求1所述的一种轴类工件真空局部热处理装置，其特征在于：在所述电感应高频加热机(3)的底部设置有调节支承(2)，调节支承(2)用于调节所述电感应高频加热机(3)的高度。
3.如权利要求1所述的一种轴类工件真空局部热处理装置，其特征在于：在所述保护罩壳(16)的下部外柱面上缠绕有湿布(18)，湿布(18)的下端深入到所述环形槽(15)内的冷却介质中。
4.如权利要求1所述的一种轴类工件真空局部热处理装置，其特征在于：还包括冷却保护组件，用于给所述环形槽(15)中补充冷却介质。
5.如权利要求4所述的一种轴类工件真空局部热处理装置，其特征在于：所述该冷却保护组件包括盛液瓶(5)和流量控制阀(6)，所述盛液瓶(5)通过输液管道连接至所述环形槽(15)内，所述流量控制阀(6)设置在输液管道上。
6.如权利要求1所述的一种轴类工件真空局部热处理装置，其特征在于：所述真空发生器组件包括基座(19)和真空泵装置(9)；基座(19)设置在所述工作台(1)上；
在基座(19)上设置有横向孔(191)，横向孔(191)的一端设置有放气阀(14)，另一端设置有真空管道(8)，该真空管道(8)连接至所述真空泵装置(9)；
所述保护罩壳(16)设置在所述基座(19)的顶面上，在所述基座(19)上设置有第一竖直孔(192)，该第一竖直孔(192)将所述容纳腔(17)与横向孔(191)相连通；在所述基座(19)的顶面与所述保护罩壳(16)的下表面之间设置有密封垫(7)。
7.如权利要求6所述的一种轴类工件真空局部热处理装置，其特征在于：所述温度感应器为热电偶(12)；
在所述基座(19)的下端设置有第二竖直孔(193)连通至横向孔(191)，第一竖直孔(192)与第二竖直孔(193)同轴设置；
在所述基座(19)的下端面上设置有热电偶安装结构(20)，所述热电偶(12)设置在热电偶安装结构(20)上，且热电偶(12)的向上穿过第二竖直孔(193)、第一竖直孔(192)之后延伸至所述保护罩壳(16)的容纳腔(17)内。
8.如权利要求7所述的一种轴类工件真空局部热处理装置，其特征在于：所述热电偶安装结构(20)包括安装座(201)、螺纹压盖(202)以及热电偶密封块(13)；所述安装座(201)焊接在所述基座(19)的下端面上；热电偶密封块(13)设置在安装座(201)的内腔中；所述热电偶(12)自下而上依次穿过螺纹压盖(202)、热电偶密封块(13)以及安装座(201)；所述螺纹压盖(202)旋合在安装座(201)上并压紧所述热电偶密封块(13)。
9.一种轴类工件真空局部热处理方法，其特征在于，采用权利要求1至8任一所述的轴类工件真空局部热处理装置，包括以下步骤：
步骤S1：将需要局部热处理的轴类工件竖直置于保护罩壳(16)的容纳腔(17)内；
步骤S2：将电感应高频加热机(3)的感应线圈(4)套在保护罩壳(16)的上部，调节电感应高频加热机(3)的高度使得感应线圈(4)处于工件加热的高度；
步骤S3：开启真空发生器组件，对保护罩壳(16)的容纳腔(17)进行抽真空；
步骤S4：向保护罩壳(16)的环形槽(15)注入冷却介质；
步骤S5：启动电感应高频加热机(3)，调节功率，对装有工件的保护罩壳(16)进行感应加热，保护罩壳(16)内的温度通过温度感应器传至温度显示装置(10)，观察温度显示装置(10)的数值，待温度到达工件材料的热处理保温温度时，再次调节功率，使温度显示装置(10)上的温度值稳定，开始记录保温时间；
步骤S6：待工件加热、保温结束后，将装有工件的保护罩壳(16)进行空冷，或将保护罩壳(16)连通工件整体浸在淬火槽(11)中的介质中水冷或油冷方式冷却至室温；
步骤S7：拆开保护罩壳(16)，取出工件，完成该零件的淬火热处理工艺。
10.如权利要求9所述的一种轴类工件真空局部热处理方法，其特征在于：在步骤S3中，抽真空时，保护罩壳(16)的容纳腔(17)的真空度数值抽至10Pa以下。
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