CN201427981Y - 淬火加热装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种淬火加热装置，用于变截面的旋转体工件，包括加热本体，在与工件轴心线平行的投影面内，所述加热本体的加热表面形状与该旋转体工件的待处理表面形状一致。优选地，还包括淬火介质管道，所述淬火介质管道的中段具有若干喷淋孔。优选地，所述加热本体具体为导磁体。使用时，首先将待处理工件放置于可水平旋转的工作台上、将淬火加热装置悬置固定于待处理工件的上方，并保持加热本体的加热表面与待处理表面之间的距离；然后，加热本体工作，当工件待处理表面加热至工艺预定的温度时，工作台开始均速旋转同时喷淋淬火介质；工作台旋转360°时，停止加热、喷淋。至此，完成整个旋转体工件的淬火处理工序。

Description

淬火加热装置

技术领域

本实用新型涉及金属热处理工艺，具体涉及一种用于变截面旋转体工件的淬火加热装置。

背景技术

对于硬度、强度和耐磨性等性能指标要求较高的零件来说，通常采用淬火工艺处理以满足其使用性能，即，将工件加热到相变点以上，快速冷却得到马氏体或下贝氏体组织。

众所周知，加热是热处理工艺的主要工序之一，选用合理的加热方法可以保证和提高热处理的质量。在现有的热处理工艺中，电加热法以其温度易于控制、无环境污染、热效率高等特点得以广泛应用；特别是，感应加热方式在淬火工艺中的应用更为广泛。感应加热淬火是将工件置于具有足够输出功率的感应线圈(感应器)旁，感应器通以交流电后，其内部和周围同时产生电流频率相同的交变磁场；在高频交变磁场作用下，工件表面相应形成了强大的感应电流并在工件内部自行闭合，即涡流；在自身电阻的作用下，工件表面迅速升温达到相变点后快速冷却。

由于感应加热的加热深度可随电流频率提高而变浅，因此，可以只进行表面淬火处理，以减小工件的淬火变形。然而，对于变截面的旋转体工件来说，如图1所示的铁路货车的上心盘部件(上心盘是上部车体与下部行走转向架间的主要连接件，工作时其上表面和侧面均受到较大的磨耗和应力，上心盘的硬度和微观组织结构的技术要求较高)，现有感应加热淬火处理可以达到工件整体硬度和微观组织结构的要求，但无法保证上心盘上表面A和侧面B同时满足相应的性能指标要求。显然，要得到较好的淬火效果，就必须有效控制感应加热过程中待处理表面的加热深度；也就是说，既要同时保证各表面的加热深度均满足淬硬层的要求，又要避免出现局部加热过深而产生淬火变形。

有鉴于此，亟待研制开发出一种用于变截面的旋转体工件的加热装置，以期高效完成淬火处理工艺，满足变截面工件各表面的性能指标要求。

实用新型内容

针对上述缺陷，本实用新型解决的技术问题在于，提供一种淬火加热装置，以保证变截面的旋转体工件的待处理表面同时满足相应的指标要求，有效解决现有技术存在的上述缺陷。

本实用新型提供的淬火加热装置，用于变截面的旋转体工件，包括加热本体，在与工件轴心线平行的投影面内，所述加热本体的加热表面形状与该旋转体工件的待处理表面形状一致。

优选地，还包括淬火介质管道，所述淬火介质管道的中段具有若干喷淋孔。

优选地，所述淬火介质管道呈迂回折弯状，具有若干喷淋孔的淬火介质管道中段与加热本体的加热表面形状一致。

优选地，所述加热本体的加热表面具有内凹槽，具有若干喷淋孔的淬火介质管道固定设置在所述加热本体的内凹槽中。

优选地，所述若干喷淋孔沿淬火介质管道内介质流动的方向依次设置。

优选地，还包括固定板，所述淬火介质管道的两端部迂回后分别固定在所述固定板上。

优选地，所述加热本体具体为导磁体。

优选地，所述淬火介质管道采用铜管制成。

优选地，所述加热本体与淬火介质管道之间采用粘结剂J39固定。

优选地，所述加热本体具体为火焰加热烧嘴。

使用本实用新型进行淬火处理时，首先，将待处理工件放置于可水平旋转的工作台上、将淬火加热装置悬置固定于待处理工件的上方，并保持加热本体的加热表面与待处理表面之间的距离；然后，加热本体工作，当工件待处理表面加热至工艺预定的温度时，工作台开始均速旋转同时喷淋淬火介质；工作台旋转360°时，停止加热、喷淋。至此，完成整个旋转体工件的淬火处理工序。

生产试验时，将采用本实用新型进行淬火处理的试验工件及时进行回火处理，线切割解剖试验工件进行指标检验，该试验工件的各项指标均满足设计要求，可进行批量生产。

与现有技术相比，本实用新型能够高效地完成变截面的旋转体工件所有待处理表面的连续淬火，结构简单，易于操作，具体有益的技术效果如下：

首先，本实用新型的加热本体的加热表面采用仿形结构设计，其加热表面与待处理表面的形状一致，使得各待处理表面在加热过程中均匀受热，从而确保加热深度一致，满足变截面工件各表面处理的性能指标要求。此外，工件淬火变形小，可实现机械化自动化生产，提高生产效率。

其次，在本实用新型的优选方案中，还包括具有喷淋孔的淬火介质管道，具体地，该淬火介质管道采用铜管制成。由于在加热过程中，加热本体自身也会发热，因此，在淬火过程中，通道内的流动冷却介质在满足淬火用喷淋作用的基础上，还能够起到保护加热本体的作用。

再次，在本实用新型的另一优选方案中，加热本体具体为导磁体，即，感应加热方式；所述淬火介质管道采用铜管制成，且所述加热本体与淬火介质管道之间采用粘结剂J39固定，以增加磁导率。本方案具有较高的输出功率，保证淬硬层深度。

附图说明

图1是铁路货车的上心盘部件整体结构示意图；

图2实施方式中所述淬火加热装置的整体结构示意图；

图3是图2的A向视图；

图4是图2的B向局部视图；

图5是图2的C-C剖面图。

图2至图5中：

加热本体1、加热表面11、内凹槽12、淬火介质管道2、喷淋孔21、固定板3。

具体实施方式

本实用新型提供的淬火加热装置，用于变截面的旋转体工件，包括加热本体，在与工件轴心线平行的投影面内，加热本体的加热表面形状与该旋转体工件的待处理表面形状一致，使得各待处理表面在加热过程中均匀受热，以确保加热深度一致，满足变截面工件各表面处理的各项性能指标要求。

下面结合说明书附图具体说明本实施方式。

请参见图2，该图是淬火加热装置的整体结构示意图。图2中双点划线所示图形为待处理工件，工件的上表面A和侧面B为待处理表面。

如图2所示，加热本体1大致呈“L”形折弯状，其加热表面11的形状与待处理表面接近且形状一致。不失一般性，本文仅以上心盘为例进行说明，加热本体1的加热表面11不局限于图中所示的形状；应当理解，其形状需要根据待处理表面进行相应的设计。

本实施例中，该加热本体1采用感应加热方式的导磁体。实际上，加热本体1也可以采用其他加热方式，比如，火焰加热烧嘴。

淬火介质管道2呈迂回折弯状，其中段具有若干喷淋孔21。使用状态下，该淬火介质管道2的两端分别与介质通路的出液口、出液口连通，其内置流动的淬火介质可通过前述若干喷淋孔21喷淋至待处理表面。

固定板3用于固定淬火介质管道2，该淬火介质管道2的两端部迂回后分别固定在所述固定板3上。具体请一并参见图3，该图是图2的A向视图。

根据热处理方式及热处理工艺需求，本实用新型的材质必须选择磁导率高且难于被感应加热的材质，比如，本例中淬火介质管道2选用铜管弯制而成，且铜质管材更易于根据加热面的尺寸形状进行造型加工；本例中固定板3也选用铜质材料，并用淬火介质管道2与固定板3之间优选铜焊丝焊接。

请一并参见图4和图5，其中，图4是图2的B向局部视图；图5是图2的C-C剖面图。

如图4所示，若干喷淋孔21沿着淬火介质管道2内介质流动的方向依次设置，以便于淬火介质均匀喷淋在待处理表面上，从而提高表面淬火质量。

由于在感应加热过程中，淬火介质管道2自身也会发热，故本例中淬火介质管道2选用铜质材料，优选采用铜管弯制而成。这样，由于介质在管道中流动，流动的淬火介质还可以起到降温保护的作用。也就是说，在整个感应淬火过程中，在铜管中流动的淬火介质即能够实现淬火用介质的喷淋，又能够起到降温保护的作用。

如图2所示，加热本体1的加热表面11具有内凹槽12，该内凹槽12沿着加热表面11的长度方向贯通。

如图5所示，具有若干喷淋孔21的淬火介质管道2固定设置在该加热本体1的内凹槽12中，淬火介质管道2中段与加热本体1的加热表面11的形状一致，以确保两者之间具有可靠地相对位置关系。需要说明的是，该内凹槽12的形状也可以任意设置，只要满足上述使用需要均在本申请的保护范围内。

此外，为增加感应器的输出功率，保证淬硬层深度，导磁体与内凹槽之间采用J39粘结剂粘结，以增加导磁体的磁导率。

为了方便实际操作，避免产生导磁体与工件间电磁吸引力较大的现象。经过反复试验并打破了常规工艺方案设计思路，即，不采用传统方法中普遍应用的工件固定、感应器运动的加热方式。为此，本方案采用仿形感应器固定、工件旋转运动的加热方式。

下面简要描述前述淬火加热装置的操作过程。

一、根据所需进行表面淬火的工件尺寸大小及所需淬硬层的深度要求，确定中频感应系统的各参数；并根据产品需进行表面热处理的轮廓形状设计中频淬火用感应器。

二、用吊车将带有中心孔的锻造上心盘吊运至带有中心定位销的可转动淬火操作平台上固定；采用螺纹紧固件将固定板固定于中频淬火机床(图中未示出)的功率输出端，并调整导磁体与锻造上心盘工作面的位置与距离，使之达到一定工艺配合距离范围(10mm左右)。

三、调整中频淬火机组的各工艺参数(中频电压：780-850V、中频频率：2100-2500Hz、中频功率：100Kw、整流电压：440-510V、整流电流：220-260A)后，当工件待处理表面加热至工艺预定的温度时，开始喷水进行加热淬火。

四、在淬火过程中，应保持紧固上心盘的可转动操作平台以均匀的速度进行顺时针旋转，以便在中频感应加热后，由感应器上的喷水孔喷淋对上心盘工作面进行淬火；工作台旋转360°时，停止加热、喷淋。

至此，完成整个旋转体工件的淬火处理工序。

特别说明的是，针对不同的待处理工件，需要分别进行指标检测，将回火后的待检工件线切割解剖，各项指标均满足设计要求后方可进行批量生产。简单来说，可以在固定中频电源设备条件下先用工件进行中频淬火试验，淬火后在锯床上用高速钢锯条锯一块试片，在磨床上磨平后，再用金相砂纸磨淬火区域，经10％硝酸水溶液浸蚀后，逐点测定洛氏硬度，由此获取淬硬层的深度和硬度。当满足要求时，就可确定在该设备上淬火时的各种规范参数。

另外，如前所述加热本体也可以采用火焰加热烧嘴，即，通过火焰加热方式完成表面淬火处理。实际上，采用火焰加热方式或者感应加热方式的核心设计思想均是工件中心定位水平均速旋转、加热本体固定不动。只要用仿形火焰加热烧嘴替换仿形导磁体即可。具体地，将氧气、丙烷通入仿行烧嘴燃气混合腔内，由混合腔壁上的沿上心盘直径方向线型排列的数个喷嘴喷出并自动点燃，加热上心盘圆盘面及侧表面，加热到工艺规定温度，工件均速开始旋转同时喷嘴后面的自动喷水装置启动，以较大水压快速冷却前方喷嘴加热后的工件表面，直至旋转360°，完成全表面淬火。

综上，本实用新型能够高效地完成变截面的旋转体工件的各待处理表面的淬火，结构简单，易于操作，可实现机械化自动化生产，提高生产效率；且工件淬火变形小。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1、淬火加热装置，用于变截面的旋转体工件，包括加热本体，其特征在于，在与工件轴心线平行的投影面内，所述加热本体的加热表面形状与该旋转体工件的待处理表面形状一致。

2、根据权利要求1所述的淬火加热装置，其特征在于，还包括淬火介质管道，所述淬火介质管道的中段具有若干喷淋孔。

3、根据权利要求2所述的淬火加热装置，其特征在于，所述淬火介质管道呈迂回折弯状，具有若干喷淋孔的淬火介质管道中段与加热本体的加热表面形状一致。

4、根据权利要求3所述的淬火加热装置，其特征在于，所述加热本体的加热表面具有内凹槽，具有若干喷淋孔的淬火介质管道固定设置在所述加热本体的内凹槽中。

5、根据权利要求2所述的淬火加热装置，其特征在于，所述若干喷淋孔沿淬火介质管道内介质流动的方向依次设置。

6、根据权利要求2所述的淬火加热装置，其特征在于，还包括固定板，所述淬火介质管道的两端部迂回后分别固定在所述固定板上。

7、根据权利要求1至6中任一项所述的淬火加热装置，其特征在于，所述加热本体具体为导磁体。

8、根据权利要求7所述的淬火加热装置，其特征在于，所述淬火介质管道采用铜管制成。

9、根据权利要求8所述的淬火加热装置，其特征在于，所述导磁体与淬火介质管道之间采用粘结剂J39固定。

10、根据权利要求1至7中任一项所述的淬火加热装置，其特征在于，所述加热本体具体为火焰加热烧嘴。

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