CN1368559A - 杆件淬火装置 - Google Patents

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Abstract

一种杆件淬火装置,包括:冷却池1、加热装置2、机械升降机构3和控制电路板4;所述加热装置2包括高频电源41以及与高频电源41电连接的电磁感应线圈21,淬火杆件被送入机械升降机构3的夹具35后,自上而下穿过通以高频电源的电磁感应线圈21,位于线圈21内的一小段淬火杆件在高频磁场的作用下形成涡流发热并迅速达到淬火温度,继而快速进入冷却池1的冷却油中,待杆件整体下降到位后,夹具35松开杆件,杆件自行落入冷却池1中。本发明能保证杆件淬火质量,减少能源消耗,特别适用于不等径杆件的淬火,具有较高的性能价格比。

Description

杆件淬火装置
本发明涉及金属的热处理设备，尤其涉及一种利用高频感应加热技术的杆件淬火设备。
目前国际上对杆件淬火热处理都是采用电阻炉间接传导加热，存在热效率低，能源消耗大，杆件易变形，质量不稳定，作业条件差的缺点，日本生产的设备虽然自动化程度较高，但能耗大，价格昂贵，设备投资和生产成本高，不是一般企业所能承担的。
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处而提供一种加热均匀、淬火效果优良及性能价格比高的杆件淬火装置。
为达到上述发明目的，本发明可通过采用如下的技术措施来实现，设计一种杆件淬火装置，包括：用于冷却被淬火杆件的冷却池、用于加热被淬火杆件的加热装置、用于夹持和传送被淬火杆件进入加热装置的机械升降机构、用于控制加热装置的温度以及机械升降机构的行程和升降速度的控制电路板，其中，加热装置包括控制电路板中的高频电源以及与高频电源电连接的电磁感应线圈，淬火杆件被插入机械升降机构的夹具底部并被夹紧后，自上而下穿过通以高频电源的电磁感应线圈，位于线圈内的一小段淬火杆件在线圈所产生的高频磁场的作用下形成涡流发热并迅速达到淬火温度，继而快速进入冷却池的冷却液中进行光亮淬火，待杆件整体下降到位后，夹具松开杆件，杆件自行落入冷却池中。
附图的图面说明如下：
图1是本发明杆件淬火装置的结构示意图；
图2是本发明加热线圈的俯视图(A)和正视图(B)；
图3是本发明所述夹具的结构示意图；
图4是本发明夹具行程控制电路的原理方框图；
图5是本发明逆变高频电源的原理方框图；
图6是本发明控制电路板4的原理电路图。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图1所示，杆件淬火装置包括：用于冷却被淬火杆件的冷却池1、用于加热被淬火杆件的加热装置2、用于夹持和传送被淬火杆件进入加热装置2的机械升降机构3和用于控制加热装置2温度以及机械升降机构3的行程和升降速度的控制电路板4，其中加热装置2包括控制电路板4中的高频电源41以及与高频电源41电连接的电磁感应线圈21，淬火杆件被送入机械升降机构3的夹具35后，在重锤353的重力作用下自行夹紧，被淬火杆件自上而下运动穿过电磁感应线圈21，当被淬火杆件的下端到达电磁感应线圈21时，控制电路板4中的高频电源41立即向电磁感应线圈21供给高频大电流(低压)，线圈21的高频电流将产生高频磁场，而杆件为铁磁材料，位于线圈21内的一小段淬火杆件在线圈21所产生的高频磁场的作用下会产生涡流发热并迅速达到淬火温度，继而快速进入冷却池1的冷却液中进行光亮淬火，待杆件整体下降到位后，固定在支架31下部的到位撑块37碰触重锤353，使重锤353向上偏移，带动活动块352移动使夹具35松开，杆件就自行掉进冷却池1中，此时控制电路板4立即发出控制信号断开电磁感应线圈21中的高频大电流(低压)，升降机构3下降到位后快速上升回到起始位置，定时时间到后重复进行下一轮杆件淬火工作。
在冷却池1中设有料筐和提升料筐的卷扬机，料框以四二位旋转式转到出料位置并由微型卷扬机提升倒出。因此，杆件落入冷却池1后由料框承接，当累积到一定量后并由卷扬机提升出料。冷却池1为冷却油池，池中安装有一冷却油泵11，用于对油池1内的淬火油进行搅拌，使冷却油循环流动，以增强冷却效果，另在电磁感应线圈的附近设有一排烟装置，可排掉淬火过程中产生的油烟等。
如图2所示，所述加热装置2的电磁感应线圈21由直径6毫米的空心铜管绕制成螺旋形状，其圈数和直径直接影响穿过该线圈的被淬火杆件的温度和设备效率。一般情况，该螺旋线圈的直径为3至5厘米，圈数为3至6圈，线圈的两端与两个直径为8毫米的铜管通过锡焊固定连接。为使线圈长期安全运行，线圈铜管内腔通水进行水冷却，线圈外部由微型风扇进行风冷却，水冷部分通过延长水路以增加水阻，以确保水电相互安全，同时设有欠水压开关，保证同时通水电源才能工作。
如图1所示，所述机械升降机构3包括支架31、安装在支架31上的马达32及由马达32带动的皮带齿轮传动系统，该传动系统把从动轮33和螺杆34的旋转运动转换成与螺杆34旋配的螺帽36的垂直方向的直线运动；螺帽36的下端部固定一夹具35；因此马达32可通过传动系统带动夹具35沿垂直方向上、下运动。如图3所示，所述夹具35包括固定块351、活动块352、重锤353，固定块351与活动块352通过转轴354活动轴连接，重锤353固定在活动块352的上端且向外倾斜，重锤353靠自身的重量带动活动块352压向固定块351，从而自动把送入夹具35的杆件夹紧，夹具35内有定位台阶355可使杆件定位。当夹具35下行到支架31的下部时，固定在支架31下部的到位撑块37碰触重锤353，使重锤353向上偏移，带动活动块352移动使夹具35松开，杆件便自行掉进冷却池1中。
所述控制电路板4的原理电路图如图6所示，它被置于控制机柜5内，包括夹具行程控制电路及逆变高频电源两部分，其中的夹具行程控制电路含有：三段变频调速电路42，经编程设置三段速度，用于根据被淬火杆件的形状结构，如杆件的粗细不均匀，以及不同的工艺要求把夹具35的整个行程分成三段具有不同线速度的分行程，在杆件直径较大的部位，下降速度慢一些，以延长加热时间；相反，在杆件直径较小的部位，下降速度快一些，以缩短加热时间；由于设置了三段变频调速电路42，使得本发明装置特别适合于不等径杆件的淬火。限位开关A、B、C和D，用于设定各段位置并传递控制信号，改变某段分行程的速度；上、下限越位保护开关，用于限定夹具35的行程，确保设备安全(图4)。杆件下降到位后，立即切断电磁感应线圈21的高频电流，马达32自动反转全速回复到位停止，同时启动冷却油泵11，油泵11运行到设定时间自动停止，夹具35回复到位后重新装料，可设定一定的时间用于装料，设定时间到后自动开始下一轮工作，全部控制回路形成闭环自动反复进行，也可手动调节，以备检修调试之需。
加热装置中的逆变高频电源41如图5所示，该高频电源41的产生过程如下：三相工频电压经可控硅整流电路整流调压变为直流，再经滤波电路滤波，使脉动直流更加平直稳定，最后经可控硅逆变电路逆变触发，把平稳的直流电逆变为高频交流电压，再输送到负载电磁感应线圈21以产生高频磁场；另设有辅助电源供电给逻辑控制、电压控制振荡器(VCO)，对逆变电路进行调节和控制，其结果通过面板显示。
上述电路部分是现有技术的组合应用，这里不再赘述。
与现有技术相比，本发明产品具有如下优点：优质高效，不但提高了淬火质量，还可大范围降低能源消耗，降低投资和生产成本，改善作业条件和环境，且具有十分可观的性能价格比。
本实用新型装置实施例所用主要元、器件型号、参数如下：
电路符号            名称            规格型号
BP1                 变频器
K1～K10             中间继电器
RJ1～RJ3            热继电器
SL1～SL6            行程开关
SJ1～SJ2            开关
SB1～SB2            铅子开关
SA1～SA2            主令开关
Q1～Q2              空气开关
SC1                 按钮
H1～H6              指示灯
D1                  冷却泵
D2                  喷油泵
D                   马达

Claims (8)

1、一种杆件淬火装置，包括：用于冷却被淬火杆件的冷却池(1)、用于加热被淬火杆件的加热装置(2)、用于夹持和传送被淬火杆件进入加热装置(2)的机械升降机构(3)和用于控制加热装置(2)温度以及机械升降机构(3)的行程和升降速度的控制电路板(4)，其特征在于：
加热装置(2)包括控制电路板(4)中的高频电源(41)以及与高频电源(41)电连接的电磁感应线圈(21)，淬火杆件被送入机械升降机构(3)的夹具(35)后，自上而下穿过通以高频电源的电磁感应线圈(21)，位于线圈(21)内的一小段淬火杆件在线圈(21)所产生的高频磁场的作用下形成涡流发热并迅速达到淬火温度，继而快速进入冷却池(1)的冷却液中，待杆件整体下降到位后，夹具(35)松开杆件，杆件自行落入冷却池(1)中。
2、根据权利要求1所述的杆件淬火装置，其特征在于：所述加热装置(2)的电磁感应线圈(21)由空心铜管绕制成螺旋形状，该螺旋线圈的直径为3至5厘米，圈数为3至6圈线圈铜管内腔通水进行水冷却，线圈外部由微型风扇进行风冷却。
3、根据权利要求1所述的杆件淬火装置，其特征在于：所述机械升降机构(3)包括支架(31)、安装在支架(31)的马达(32)及由马达(32)带动的皮带齿轮传动系统，该传动系统把从动轮(33)和螺杆(34)的旋转运动转换成与螺杆(34)旋配的螺帽(36)的垂直方向的直线运动；螺帽(36)的下端部固定一夹具(35)，该夹具(35)包括固定块(351)、活动块(352)、重锤(353)，固定块(351)与活动块(352)通过转轴(354)活动轴连接，重锤(353)固定在活动块(352)的上端且向外倾斜；夹具(35)靠重锤(353)的重量自行夹紧，当夹具(35)下行到支架(31)的下部时，固定在支架(31)下部的到位撑块(37)碰触重锤(353)，使重锤(353)偏移，带动活动块(352)使夹具(35)松开。
4、根据权利要求1所述的杆件淬火装置，其特征在于：所述控制电路板(4)被置于控制机柜(5)内，含有：三段变频调速电路(42)，用于根据被淬火杆件的形状结构把夹具(35)的整个行程分成三段具有不同线速度的分行程；限位开关，用于传递控制信号，改变某段分行程的速度；上、下限越位保护开关，用于设定夹具(35)的行程，确保设备安全。
5、根据权利要求1所述的杆件淬火装置，其特征在于：所述高频电源(41)的产生过程如下：三相工频电压经整流电路整流调压变为直流，再经滤波电路滤波，使脉动直流更加平稳，最后经逆变电路，把平稳的直流电逆变为高频交流电压，再输送到电磁感应线圈(21)以产生高频磁场；逻辑控制、电压控制振荡器(VCO)、辅助电源对逆变电路进行调节和控制，其结果通过面板显示。
6、根据权利要求1所述的杆件淬火装置，其特征在于：所述冷却池(1)为冷却油池，在冷却油池(1)中安装一冷却油泵(11)，用于对油池(1)内的淬火油进行搅拌，使冷却油流动，以增强冷却效果。
7、根据权利要求1所述的杆件淬火装置，其特征在于：在电磁感应线圈(21)的附近设一排烟装置，以排掉淬火时产生的油烟。
8、根据权利要求1所述的杆件淬火装置，其特征在于：在冷却池(1)中设有料筐和提升料筐的卷扬机，料筐用于盛放淬火后的杆件。
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