CN116083688A - 一种热处理装置及热处理工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热处理装置及热处理工艺，包括装置主体，所述装置主体包括水平设置的运输机构及分别设置于运输机构上方的测量机构、第一电极机构、感应器机构及第二电极机构，所述测量机构、第一电极机构、感应器机构及第二电极机构沿运输机构的运输方向依次设置。本发明通过以上设计，针对大尺寸钢板类零件不规则表面的热处理，在中频热处理的前后各增加一次辅助电流加热，第一道辅助电流加热起对形变凹谷进行预热的作用，而第二道则在中频热处理之后进一步缩小钢板表面温差，进而提高钢板表面热处理的质量。

Description

一种热处理装置及热处理工艺

技术领域

本发明涉及热处理技术领域，具体涉及一种热处理装置及热处理工艺。

背景技术

现有技术中，淬火较大尺寸零件的热处理方法主要有加热炉整体热处理和局部热源在线热处理两种，由于汽车类零件尺寸限制，且大多数情况仅需要对其零件的某一工作面进行表面热处理以提高其性能，故就大尺寸零件而言，通过加热炉进行整体热处理不仅操作不便，而且能源利用率低下，因此，多采用局部热源在线热处理。

而局部热源在线热处理主要包括激光等点热源扫描热处理和感应器加热热处理，点热源扫描热处理的问题在于应力极大，而感应加热过程中感应器与工件表面的间隙对温度分布均匀性的影响极大，形变程度不一样导致间隙不一样，从而致使温度分布不均匀，仿弧形线圈也无法解决这一问题，故而掣肘了目前的局部精密电磁加工技术的进步和产品质量的跃升。因此，有必要提供一种热处理装置及热处理工艺，提高大尺寸钢板类零件的热处理质量。

发明内容

本发明的主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种热处理装置及热处理工艺。

本发明的目的通过下述技术方案来实现：一种热处理装置，包括装置主体，所述装置主体包括水平设置的运输机构及分别设置于运输机构上方的测量机构、第一电极机构、感应器机构及第二电极机构，所述测量机构、第一电极机构、感应器机构及第二电极机构沿运输机构的运输方向依次设置。

进一步的，所述测量机构包括第一龙门架、第一电缸、底座以及设于底座上的位移传感器，所述第一龙门架固定在地基上，所述第一电缸设于第一龙门架下方并与底座固定连接。

进一步的，所述第一电极机构包括两组依次设置的第二龙门架及分别安装于两组第二龙门架内的第一电极组件，各所述第二龙门架顶部均设有与第一电极组件连接并控制第一电极组件升降的升降组件。

进一步的，所述第一电极组件包括设于第二龙门架内的连接座、安装于连接座底部的第一连接件及固定安装于连接件上的第一安装座，所述第一安装座内设有若干用于接触钢板加热的第一石墨电极，所述升降组件为第二电缸，所述第二电缸与连接座连接控制所述第一石墨电极接触钢板。

进一步的，所述感应器机构包括支撑悬臂、固定安装于支撑悬臂上的第一滑动组件及与滑动组件连接的盘型线圈，所述第一滑动组件包括固定安装于支撑悬臂上的第一基座、水平滑动安装于第一基座上的第一侧移平台及竖直滑动安装于第一侧移平台上的第一升降臂，所述盘型线圈与第一升降臂固定连接。

进一步的，所述第二电极机构包括第三龙门架、安装于第三龙门架内的红外测温仪及第二电极组件，所述第二电极组件包括固定安装于龙门架上的第二基座、水平滑动安装于第二基座上的第二侧移平台及竖直滑动安装于第二侧移平台上的第二电极。

进一步的，所述第二电极包括竖直滑动安装于第二侧移平台的第二升降臂、安装于第二升降臂底部的第二连接件及固定安装于连接件上的第二安装座，所述第二安装座内设有若干用于接触钢板加热的第二石墨电极。

进一步的，所述第一电极机构与第二电极机构底部均安装有移动组件，所述移动组件包括设于地板上并位于运输机构两侧的槽型轨道，所述第二龙门架、第三龙门架底端皆滑动安装于两条槽型轨道内，其中一条所述槽型导轨一侧安装有用于驱动第二龙门架、第三龙门架移动的驱动电机。

一种热处理工艺，适用于权利要求1-8任一项所述的一种热处理工艺，包括以下步骤：

S1、调试：连接线路，调试装置，通过辅助设备将钢板安置于运输机构排辊上；

S2：获取钢板待热处理面的三维信息：启动驱动电机并调节转速，使钢板在排辊的驱动下以设定速度匀速前进，调节各个位移传感器传感杆位置，数据处理中心获取钢板上表面的三维信息；

S3：参数粗调：调整第一电极机构、感应器机构和第二电极机构的机械参数；

S4：启动红外测温仪，红外测温仪实时将温度分布情况反馈给数据处理中心；

S5：第一电极机构对钢板上表面形变凹谷进行预热处理，若形变凹谷温度分布满足要求，则继续步骤S6，否则通过调整各对石墨电极辅助电流的大小使形变凹谷温度分布满足要求；

S6：感应器机构对钢板上表面进行中频加热处理；

S7：第二电极机构对钢板上表面进行均热处理，若经均热处理后钢板上表面温差小于上限值，则继续步骤S8，否则转步骤S3；

S8：参数精调：数据处理中心根据反馈的温度数据对第一电极机构、感应器机构和第二电极机构的机械参数和电参数进行精调，使经处理后的钢板上表面温差小于设定值；

S9：工艺编程：待收集足够信息后，数据处理中心进行参数匹配以及工艺编程；

S10、投入生产：数据处理中心根据编程数据实时调整参数，完成后续热处理，结束调试，投入生产。

与现有技术相比，本发明有益效果如下：

1、本发明通过对数据处理中心进行编程设计可以实现热处理装置全自动化控制，提高装置的自适应性和自调整速度，保证大尺寸钢板类零件表面热处理质量的稳定性；

2、本发明装置中第一电极组件和第二电极组件除了在第一石墨电极、第二石墨电极上端设有回位弹簧外，还相应设有减震器，保证石墨电极与钢板表面紧密接触的同时，降低石墨电极被前进中的钢板刮断的几率，进而降低易损件的报废率以及节省更换易损件的设备维护时间，提高热处理的效率；

3、本发明针对大尺寸钢板类零件不规则表面的在线热处理，提出在中频热处理的前后各增加一组辅助电流进行加热，第一道辅助电流加热起对形变凹谷进行预热的作用，而第二道辅助电流加热则在中频热处理之后进一步缩小表面温差，进而提高钢板表面热处理的质量。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

在附图中：

图1是本发明一种热处理工艺的流程图；

图2是本发明一种热处理装置的结构示意图；

图3是本发明一种热处理装置的测量机构图；

图4是本发明一种热处理装置中第一电极机构图；

图5是本发明一种热处理装置中感应器机构图；

图6是本发明一种热处理装置中第二电极机构图。

图中标号：1、运输机构；2、测量机构；21、第一龙门架；22、第一电缸；23、底座；24、位移传感器；3、第一电极机构；31、第二龙门架；32、第一电极组件；321、连接座；322、第一连接件；323、第一安装座；324、第一石墨电极；33、升降组件；4、感应器机构；41、支撑悬臂；42、第一滑动组件；421、第一基座；422、第一测移平台；423、第一升降臂；43、盘形线圈；5、第二电极机构；51、第三龙门架；52、红外测温仪；53、第二电极组件；531、第二基座；532、第二测移平台；533、第二电极；5331、第二升降臂；5332、第二连接件；5333、第二安装座；5334、第二石墨电极；6、移动组件；61、槽型轨道；62、驱动电机。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

一种热处理装置，包括装置主体，装置主体包括水平设置的运输机构1及分别设置于运输机构1上方的测量机构2、第一电极机构3、感应器机构4及第二电极533机构5，测量机构2、第一电极机构3、感应器机构4及第二电极533机构5沿运输机构1的运输方向的左侧依次设置，本实施例中，运输机构1包括线性阵列排布的排辊与安装机架，安装支架下端固定在地基上，排辊放置于安装机架上由驱动电机62通过传动件驱动，使用时，钢板放置于排辊上，由驱动电机62驱动带动排辊上的钢板运输至指定位置，排辊组件运输方向的右侧依次布置有数据处理中心、脉冲电源和中频电源。

测量机构2包括第一龙门架21、第一电缸22、底座23以及设于底座23上的位移传感器24，第一龙门架21两侧支脚固定在地基上，第一电缸22设有两组皆安装于第一龙门架21横梁下端面，第一电缸22伸缩杆末端与底座23上端面固定连接。

本实施例中，第一电极机构3包括两组依次设置的第二龙门架31及分别安装于两组第二龙门架31内的第一电极组件32，两组第一电极组件32为一正一负设置，较之正电极组，负电极组的第二龙门架31横梁中部设有支架，支架上设有红外测温仪52，各第二龙门架31顶部均设有与第一电极组件32连接并控制第一电极组件32升降的升降组件33，第一电极组件32包括设于第二龙门架31内的连接座321、安装于连接座321底部的第一连接件322及固定安装于连接件上的第一安装座323，具体的，第一电极组件32两侧还设有减震器与回位弹簧，两侧减震器下端各与两片第一连接件322上端固连，第一连接件322下端与第一安装座323侧壁固连，第一安装座323内设有线性阵列的通孔，若干第一石墨电极324穿过回位弹簧滑动安装于第一安装座323的通孔内，升降组件33为第二电缸，第二电缸的伸缩杆透过第二龙门架31横梁与连接座321上端面固定连接，第二电缸与连接座321连接控制石墨电极接触钢板。

感应器机构4包括立柱、支撑悬臂41、固定安装于支撑悬臂41上的第一滑动组件42及与滑动组件连接的盘型线圈，立柱底端固定在运输机构1右侧地基上，立柱顶端与支撑悬臂41右端固连，第一滑动组件42包括固定安装于支撑悬臂41上的第一基座421、水平滑动安装于第一基座421上的第一侧移平台及竖直滑动安装于第一侧移平台上的第一升降臂423，盘型线圈由空心铜管盘制而成，内部设有冷却装置及导磁装置，盘型线圈上表面中心与第一升降臂423固定连接，第一侧移平台和第一升降臂423皆由驱动电机62驱动。

第二电极533机构5包括第三龙门架51、安装于第三龙门架51内的红外测温仪52及第二电极533组件53，第三龙门架51与第二龙门架31位置相对应，红外测温仪52设于第三龙门架51横梁中部，朝向钢板运输方向，第二电极533组件53包括固定安装于龙门架上的第二基座531、水平滑动安装于第二基座531上的第二侧移平台及竖直滑动安装于第二侧移平台上的第二电极533，第二电极533包括竖直滑动安装于第二侧移平台的第二升降臂5331、安装于第二升降臂5331底部的第二连接件5332及固定安装于连接件上的第二安装座5333，第二安装座5333内设有减震器、回位弹簧及若干用于接触钢板加热的第二石墨电极5334，第二石墨电极5334上端穿过回位弹簧，通过卡环安装在第二安装座5333内部，并呈3×3方阵布置，第二安装座5333通过两片第二连接件5332与减震器底端固定连接。

第一电极机构3与第二电极533机构5底部均安装有移动组件6，移动组件6包括设于地板上并位于运输机构1两侧的槽型轨道61，一条槽型轨道61固定在运输机构1右侧地基上，齿条和另一条滑轨固定在运输机构1左侧地基上，第二龙门架31、第三龙门架51底端皆滑动安装于两条槽型轨道61内，第二龙门架31、第三龙门架51左侧支脚固定在驱动平台上端面，驱动平台右侧设有驱动电机62，第二龙门架31、第三龙门架51右侧支脚设有支撑轮，支撑轮均滚动安装于槽型轨道61滑槽内，驱动平台均滑动安装在滑轨上，并通过驱动电机62输出轴末端齿轮与齿条啮合。

在本发明的一个优选实施例中，一种热处理工艺，适用于权利要求1-8任一项所述的一种热处理工艺，包括以下步骤：

S1、调试：连接线路，确保数据处理中心能正常接收测量机构2和红外测温仪52反馈的数据、控制运输机构1的运行状态以及调整第一电极机构3、感应器机构4和第二电极533机构5的参数，同时保证红外测温仪52测温宽度大于钢板的宽度，并通过辅助设备将钢板安置于运输机构1的排辊上；

S2：获取钢板待热处理面的三维信息：启动驱动电机62并调节转速，使钢板在排辊的驱动下以设定速度匀速前进，调节电缸使各个位移传感器24传感杆行程的中点与运输机构1排辊平面间的距离为钢板的标称厚度，使数据处理中心获得钢板上表面的扫描曲面；

S3：参数粗调：数据处理中心根据扫描曲面的信息，调整第一电极机构3正电极组和负电极组的间距以及使第一石墨电极324末端与钢板上表面形变凹谷谷底紧密接触，调整感应器机构4盘型线圈与钢板上表面的间隙，调整第二电极533机构5使第二石墨电极5334末端与钢板上表面接触点紧密接触；

S4：启动红外测温仪52，红外测温仪52实时将温度分布情况反馈给数据处理中心；

S5：当钢板头部与第一电极组件32负电极组石墨电极接触时，启动第一电极机构3对钢板上表面形变凹谷进行预热处理，若形变凹谷温度分布满足要求(凹谷各点温度正比于其位置深度，谷底最高，从谷底往上，温度逐渐降低)，则继续步骤S6，否则通过调整第一电极机构3各对第一石墨电极324辅助电流的大小使形变凹谷温度分布满足要求；

S6：当钢板头部进入感应器机构4工作范围内，启动感应器机构4对钢板上表面进行中频加热处理；

S7：当钢板头部与第二电极533机构5的第二石墨电极5334接触时，启动第二电极533机构5对钢板上表面进行均热处理，若经均热处理后钢板上表面各点间的温差小于160℃，则继续步骤S8，否则转步骤S3；

S8：参数精调：数据处理中心根据两个红外测温仪52反馈的数据对第一电极机构3、感应器机构4和第二电极533机构5的机械参数和电参数进行精调，使经处理后的钢板上表面温差小于50℃；

S9：工艺编程：待收集足够信息后，数据处理中心进行参数匹配以及工艺编程；

S10、投入生产：数据处理中心根据编程数据实时调整参数，完成后续热处理，结束调试，投入生产。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种热处理装置，包括装置主体，其特征在于：所述装置主体包括水平设置的运输机构及分别设置于运输机构上方的测量机构、第一电极机构、感应器机构及第二电极机构，所述测量机构、第一电极机构、感应器机构及第二电极机构沿运输机构的运输方向依次设置。

2.根据权利要求1所述的热处理装置，其特征在于：所述测量机构包括第一龙门架、第一电缸、底座以及设于底座上的位移传感器，所述第一龙门架固定在地基上，所述第一电缸设于第一龙门架下方并与底座固定连接。

3.根据权利要求2所述的热处理装置，其特征在于：所述第一电极机构包括两组依次设置的第二龙门架及分别安装于两组第二龙门架内的第一电极组件，各所述第二龙门架顶部均设有与第一电极组件连接并控制第一电极组件升降的升降组件。

4.根据权利要求3所述的一种热处理装置,其特征在于：所述第一电极组件包括设于第二龙门架内的连接座、安装于连接座底部的第一连接件及固定安装于连接件上的第一安装座，所述第一安装座内设有若干用于接触钢板加热的第一石墨电极，所述升降组件为第二电缸，所述第二电缸与连接座连接控制所述第一石墨电极接触钢板。

5.根据权利要求4所述的一种热处理装置，其特征在于：所述感应器机构包括支撑悬臂、固定安装于支撑悬臂上的第一滑动组件及与滑动组件连接的盘型线圈，所述第一滑动组件包括固定安装于支撑悬臂上的第一基座、水平滑动安装于第一基座上的第一侧移平台及竖直滑动安装于第一侧移平台上的第一升降臂，所述盘型线圈与第一升降臂固定连接。

6.根据权利要求5所述的一种热处理装置，其特征在于：所述第二电极机构包括第三龙门架、安装于第三龙门架内的红外测温仪及第二电极组件，所述第二电极组件包括固定安装于龙门架上的第二基座、水平滑动安装于第二基座上的第二侧移平台及竖直滑动安装于第二侧移平台上的第二电极。

7.根据权利要求6所述的一种热处理装置，其特征在于：所述第二电极包括竖直滑动安装于第二侧移平台的第二升降臂、安装于第二升降臂底部的第二连接件及固定安装于连接件上的第二安装座，所述第二安装座内设有若干用于接触钢板加热的第二石墨电极。

8.根据权利要求7所述的一种热处理装置，其特征在于：所述第一电极机构与第二电极机构底部均安装有移动组件，所述移动组件包括设于地板上并位于运输机构两侧的槽型轨道，所述第二龙门架、第三龙门架底端皆滑动安装于两条槽型轨道内，其中一条所述槽型导轨一侧安装有用于驱动第二龙门架、第三龙门架移动的驱动电机。

9.一种热处理工艺，其特征在于：适用于权利要求1-8任一项所述的一种热处理工艺，包括以下步骤：

S1、调试：连接线路，调试装置，通过辅助设备将钢板安置于运输机构排辊上；

S2：获取钢板待热处理面的三维信息：启动驱动电机并调节转速，使钢板在排辊的驱动下以设定速度匀速前进，调节各个位移传感器传感杆位置，数据处理中心获取钢板上表面的三维信息；

S3：参数粗调：调整第一电极机构、感应器机构和第二电极机构的机械参数；

S4：启动红外测温仪，红外测温仪实时将温度分布情况反馈给数据处理中心；

S5：第一电极机构对钢板上表面形变凹谷进行预热处理，若形变凹谷温度分布满足要求，则继续步骤S6，否则通过调整各对石墨电极辅助电流的大小使形变凹谷温度分布满足要求；

S6：感应器机构对钢板上表面进行中频加热处理；

S7：第二电极机构对钢板上表面进行均热处理，若经均热处理后钢板上表面温差小于上限值，则继续步骤S8，否则转步骤S3；

S8：参数精调：数据处理中心根据反馈的温度数据对第一电极机构、感应器机构和第二电极机构的机械参数和电参数进行精调，使经处理后的钢板上表面温差小于设定值；

S9：工艺编程：待收集足够信息后，数据处理中心进行参数匹配以及工艺编程；

S10、投入生产：数据处理中心根据编程数据实时调整参数，完成后续热处理，结束调试，投入生产。

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