CN202730186U - 一种淬火装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种淬火装置,包括中频加热器,安装有三面加热感应器,用于加热待加工工件的工作顶面和两侧面;喷风冷却装置,与所述中频加热器连接,用于冷却被加热的待加工工件的工作顶面和两侧面;台车,用于带动待加工工件依次穿行于所述中频加热器、所述喷风冷却装置。本实用新型所提供的加热感应器为三面加热感应器,工作时三面加热感应线圈同时对待加工工件的工作顶面和两侧面加热,其磁力线加热区域各自分担三分之一的加热面积,在连续加热过程中通过热传导达到温度均匀,可使待加工工件工作面的淬火层深度满足技术要求。
Description
技术领域
本实用新型涉及热处理技术领域,特别是涉及一种淬火装置。
背景技术
铁路道岔的护轨,在时速200公里以下的已有技术是:采用标准钢轨制造,护轨的轨头工作表面淬火,技术要求采用铁标TB/T1779-93《道岔钢轨件淬火技术条件》。
随着铁路运输向高速、重载方向的发展,对护轨有了更高的要求。时速200公里以上的客专或高速道岔的护轨,设计采用33kg/m护轨用槽型钢制造,槽型钢轨头工作面热处理,技术要求达到铁标TB/T3110-2005《护轨用槽型钢》的规定。与200公里以下的护轨相比,其热处理技术要求的淬火层深度也不同。已有技术要求淬火层深度为8mm,硬度为32HRC~40HRC。而TB/T3110-2005《护轨用槽型钢》标准则要求淬火层深度为24mm,硬度为34HRC~43HRC。
目前已有的对钢轨轨头感应加热表面淬火技术为:在轨顶面设置加热感应线圈,使其磁力线方向平行于钢轨轨头截面,其加热深度为10mm左右,根据感应加热表面淬火原理,采用超过1000Hz的中频电流,其感应加热深度不可能超过25mm。所以,现有的对钢轨轨头感应加热表面淬火技术无法满足《护轨用槽型钢》标准规定的淬火层深度为24mm的工业生产要求。
此外,如上述护轨用槽型钢类似的凸缘部位需要热处理的凸缘类工件,或其他结构有类似热处理要求的工件也存在上述问题。
有鉴于此,如何设计出一种淬火装置,可以使待加工工件的工作面的淬火层深度满足技术要求,是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种淬火装置,该淬火装置可以使待加工工件工作面的淬火层深度满足技术要求。
为解决上述技术问题,本实用新型提供了一种淬火装置,包括:
中频加热器,安装有三面加热感应器,用于加热待加工工件的工作顶面和两侧面;
喷风冷却装置,与所述中频加热器连接,用于冷却被加热的待加工工件的工作顶面和两侧面;
台车:用于带动待加工工件依次穿行于所述中频加热器、所述喷风冷却装置。
优选地,所述淬火装置还包括导向-间隙调节装置,与所述中频加热器连接,用于导向并调节所述三面加热感应器与待加工工件顶面之间的间隙。
优选地,所述淬火装置进一步包括固定于台车上的端头夹紧装置,所述端头夹紧装置夹紧所述待加工工件的一端。
优选地,所述三面加热感应器包括顶面感应线圈和对称布置在两侧的侧面感应线圈;所述顶面感应线圈和所述侧面感应线圈产生的磁力线方向平行于待加工工件的横截面,且所述顶面感应线圈的磁力线方向与所述侧面感应线圈的磁力线方向相反。
优选地,所述侧面感应线圈成水平S形状。
优选地,所述顶面感应线圈外围设置有顶面导磁体,所述侧面感应线圈外围设置有侧面导磁体。
优选地,所述侧面感应线圈和所述顶面感应线圈的内侧均涂有耐高温胶。
优选地,所述喷风冷却装置包括依次相连的多节箱体,所述箱体包括上箱体和与所述上箱体组合的下箱体;所述上箱体的上顶面设有压力空气接头,所述下箱体的下底面设有高速喷风嘴。
优选地,所述高速喷风嘴在所述下箱体的下底面以棋盘式结构错位布置。
优选地,所述导向-间隙调节装置包括安装框架和安装在所述安装框架上的导向轮,所述安装框架与所述中频加热器连接;工作时,所述待加工工件的工作面部位压紧在所述导向轮的凹槽内。
相对上述背景技术,本实用新型所提供的淬火装置的中频加热器设有三面加热感应器,包括顶面加热感应线圈和对称布置的侧面加热感应线圈,加热时,三面加热感应器同时对待加工工件的工作顶面和两侧面进行加热,其磁力线加热区域各自分担三分之一的加热面积,在连续加热过程中通过热传导达到温度均匀,综合效果可使待加工工件工作面的加热深度达到技术要求,随后被喷风冷却装置喷风冷却后,其淬火层深度可以满足工业生产需求。
附图说明
图1为本实用新型所提供淬火装置的结构示意图;
图2为图1中所示淬火装置的正视图;
图3为图2中所示淬火装置的右视图;
图4为图1中所示淬火装置的三面加热感应器的结构示意图;
图5为本实用新型所提供中频加热器的三面加热感应器的磁力线加热原理示意图;
图6为本实用新型所提供中频加热器的三面加热感应器的感应线圈的电路连接示意图;
图7为图1中所示淬火装置的喷风冷却装置的高速喷风嘴的布局示意图;
图8为本实用新型所提供端头夹紧装置一种具体实施方式的正视图;
图9为图8中所示端头夹紧装置的俯视图;
图10为图8所示端头夹紧装置的压紧块与护轨用槽型钢的压紧示意图。
具体实施方式
本实用新型的核心是提供一种淬火装置,该淬火装置可以使待加工工件工作面的淬火层深度满足技术要求。
不失一般性,下面以护轨用槽型钢为例结合说明书附图具体说明本实施方式。
需要指出的是,本文所涉及的上、下、左、右等方位词,是以图1至图10中零部件位于图中及零部件相互之间的位置来定义的,只是为了表述技术方案的清楚及方便。应当理解,本文所采用的方位词不应限制本申请文件请求保护的范围。
请参考图1至图7;图1为本实用新型所提供淬火装置的结构示意图;图2为图1中所示淬火装置的正视图;图3为图2中所示淬火装置的右视图;图4为图1中所示淬火装置的三面加热感应器的结构示意图;图5为本实用新型所提供中频加热器的三面加热感应器的磁力线加热原理示意图;图6为本实用新型所提供中频加热器的三面加热感应器的感应线圈的电路连接示意图;图7为图1中所示淬火装置的喷风冷却装置的高速喷风嘴的布局示意图。
所述淬火装置包括中频加热器2,中频加热器2的下方设置有三面加热感应器21;三面加热感应器21包括顶面感应线圈211和两个对称布置的侧面感应线圈212;顶面感应线圈211和两侧面感应线圈212在电路连接上串联,具体地,感应线圈通过导电板22、导电块23和中频加热器2的接电板24连接;侧面感应线圈212和导电块23还分别连接有冷却水接头25,其中通水可以形成循环冷却导体,用于冷却感应线圈。
参考图5,顶面感应线圈211和两侧面感应线圈212施加的电流方向所产生的顶面磁力线L1和侧面磁力线L2均与护轨用槽型钢1的轨头截面平行,磁力线的加热区域为护轨用槽型钢1的工作面。进一步地,为了防止磁力线分散,可以在顶面感应线圈211和两侧面感应线圈212的外围分别设置顶面导磁体213和侧面导磁体214,用以控制磁通的密度和方向,避免磁力线分散,增加驱流作用。
由于顶面感应线圈211产生的顶面磁力线L1和两侧面感应线圈212产生的侧面磁力线L2存在相交区域,即护轨用槽型钢截面上方的左右两圆角部位,所以为了防止由于相交的磁力线方向不一导致的抵消现象,在设置时,要求顶面感应线圈211产生的顶面磁力线L1与两侧面感应线圈212产生的侧面磁力线L2的方向相反,如此在顶面磁力线L1和侧面磁力线L2相交的区域,磁力线的方向一致,可以保证护轨用槽型钢截面上方左右两圆角部位的加热效果。图5中示出的顶面磁力线L1为逆时针方向,侧面磁力线L2为顺时针方向。当然在具体设置时,也可以使顶面磁力线L1为顺时针方向,侧面磁力线L2为逆时针方向,只要可以保证加热效果即可。
参考图6,两侧面感应线圈212分别连接接电板24的两极,由于顶面感应线圈211和两侧面感应线圈212并列放置,串联后,两侧面感应线圈212的电流方向与顶面感应线圈211的电流方向相反,如图7中箭头所示,所以两侧面感应线圈212和顶面感应线圈211产生的磁力线方向也相反。
进一步地,为了保证护轨用槽型钢1的轨头截面上圆角温度平衡,两侧面感应线圈212可以设置为水平S形状。
进一步地,可以在两侧面感应线圈212和顶面感应线圈211的内侧涂抹耐高温胶,以增强三面加热感应器21的耐磨性能。
中频加热器2的左侧连接有喷风冷却装置3(示于图1中),喷风冷却装置3和中频加热器2的连接板26可移动连接,喷风冷却装置3可以左右移动从而改变其与三面加热感应器21之间的距离;通过喷风冷却装置3和连接板26之间的第一调节螺杆35可以调节喷风冷却装置3的高度,从而调节喷风冷却装置3与护轨用槽型钢1的轨顶面之间的间隙。喷风冷却装置3包括依次相连的多节箱体,所述箱体之间可以通过密封垫圈和紧固螺栓装配固定。
所述箱体的节数根据实际淬火的工艺速度和所需求的冷却速度确定,优选为两节箱体或三节箱体。
所述箱体包括上箱体31和下箱体32,上箱体31和下箱体32之间也可以通过密封垫圈和紧固螺母装配固定。
上箱体31的上顶面均匀布置有多个压缩空气进风接头33,压缩空气进风接头33与压缩空气管道连接。下箱体32的下底面布置有高速喷风嘴34;具体地,高速喷风嘴34与下箱体32的箱体板之间可以用密封件和紧固螺母装配固定。需要指出的是,由于高速喷风嘴34用于喷风冷却被加热的道岔钢轨件,被加热的道岔钢轨件的温度比较高,所以高速喷风嘴34和所述下箱体32的箱体板之间的密封件优选采用耐温的密封件,防止因道岔钢轨件温度高造成的密封件损坏,进而影响喷风冷却效果。
高速喷风嘴34优选为流线型高速喷风嘴,流线型高速喷风嘴具有压缩空气耗量小、冷却能力强和冷却均匀等优点。
高速喷风嘴34在下箱体32的下底面以棋盘式结构的方式错位布置(示于图7中),棋盘式结构错位布置可以缩短高速喷风嘴34之间的间距,使护轨用槽型钢的工作面得到均匀有效的冷却。当然高速喷风嘴34的布置方式并不局限于此,也可采用其他方式,只要可以保证工艺效果即可。
中频加热器2的下方还设置有导向-间隙调节装置4,导向-间隙调节装置4位于三面加热感应器21的两端;导向-间隙调节装置4包括导向轮41,导向轮41安装在安装框架42上,安装框架42连接在中频加热器2上,安装框架42和中频加热器2之间还设置有第二调节螺杆43。工作时,护轨用槽型钢1的轨头压紧在导向轮41的凹槽内(示于图3中),可以避免三面加热感应器21相对护轨用槽型钢1轨顶面中心线出现偏斜。此外,通过调节第一调节螺杆43上的螺母可以调节导向轮41的高度,从而调节三面感应加热器21与护轨用槽型钢1轨顶面之间的间隙。
工作时,将护轨用槽型钢1设置在台车上,通过台车将护轨用槽型钢1送入与中频加热器2连接的三面感应加热器21内,三面感应加热器21的顶面感应线圈211和两侧面感应线圈212同时对护轨用槽型钢1的轨头工作面加热,加热功率为50kW~140kW,每一感应线圈产生的磁力线加热区域承担加热面积的三分之一,在连续加热过程中通过热传导达到温度均匀,可以使护轨用槽型钢的工作面加热深度达到25mm以上,在护轨用槽型钢1轨头工作面区域的钢体发生完全奥氏体化相变时,采用喷风冷却装置3连续冷却护轨用槽型钢的轨头工作面,喷风冷却装置3的压缩空气风压为0.05MPa~0.4MPa,使冷却速度可达到1.0°C/s~7°C/s,从而使护轨用槽型钢1的轨头工作面在珠光体转变区域发生奥氏体向细珠光体组织的转变,而不发生贝氏体和马氏体等其它组织转变;护轨用槽型钢1的轨头工作面喷风冷却后的温度为200°C~550°C时即完成护轨用槽型钢1的轨头工作面的热处理过程。
由于护轨用槽型钢1是先加热再喷冷,所以工作过程中护轨用槽型钢1的移动方向为从三面加热感应器21到喷风冷却装置3,以图3为基准,即其移动方向为从右到左。具体地,通过台车的移动来实现护轨用槽型钢1的移动,台车移动的速度为50mm/min~400mm/min。
需要指出的是,在实际工作时,可以根据工艺要求来确定上述各参数的具体值。
由于护轨用槽型钢1的断面形状不对称,且加热的轨头工作面也不在其重心位置线上,为了防止在加热淬火过程中护轨用槽型钢1会向其侧面倾倒,所以在加工前需要将护轨用槽型钢1相对固定。具体地,可以通过端头夹紧装置5将护轨用槽型钢1夹紧。
请参考图8、图9和图10;图8为本发明所提供端头夹紧装置一种具体实施方式的正视图;图9为图8中所示端头夹紧装置的俯视图;图10为图8所示端头夹紧装置的压紧块与护轨用槽型钢的压紧示意图。
端头夹紧装置5包括底板51、压紧块52和转轴53;底板51固定在台车上,底板51的上下两侧对称设置有立板54,立板54中部对应位置设有条形槽,转轴53的两端穿过立板54的条形槽且可沿条形槽左右移动;转轴53上还转动连接有连接条55,压紧块52固定在连接条55的左端。工作时,护轨用槽型钢1的一端通过压紧块52压紧,护轨用槽型钢1在热处理过程中可能会发生拱曲变形,此时通过连接条55和转轴53的转动可以使护轨用槽型钢1适当的上倾;两侧立板54的设置则是为了防止在热处理过程中护轨用槽型钢1因侧向变形发生倾倒。
当然,端头夹紧装置5的具体结构也可以为其他形式,只要可以夹紧工件,防止在热处理过程中工件倾倒即可。
这里需要说明的是,本实用新型提供的淬火装置还可用于具有凸缘结构的工件且凸缘部位的热处理要求与上述护轨用槽型钢的热处理要求类似,当然还可用于某些有类似热处理要求的其他结构的工件,在具体应用时,可以根据待加工工件的结构对上述装置进行合理适当的改进。
以上对本实用新型所提供的淬火装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型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实用新型的方法及其核心思想。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,还可以对本实用新型进行若干改进和修饰,这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种淬火装置,其特征在于,包括:
中频加热器,安装有三面加热感应器,用于加热待加工工件的工作顶面和两侧面;
喷风冷却装置,与所述中频加热器连接,用于冷却被加热的待加工工件的工作顶面和两侧面;
台车:用于带动待加工工件依次穿行于所述中频加热器、所述喷风冷却装置。
2.如权利要求1所述的淬火装置,其特征在于,还包括导向-间隙调节装置,与所述中频加热器连接,用于导向并调节所述三面加热感应器与待加工工件顶面之间的间隙。
3.如权利要求1或2所述的淬火装置,其特征在于,进一步包括固定于台车上的端头夹紧装置,所述端头夹紧装置夹紧所述待加工工件的一端。
4.如权利要求1所述的淬火装置,其特征在于,所述三面加热感应器包括顶面感应线圈和对称布置在两侧的侧面感应线圈;所述顶面感应线圈和所述侧面感应线圈产生的磁力线方向平行于待加工工件的横截面,且所述顶面感应线圈的磁力线方向与所述侧面感应线圈的磁力线方向相反。
5.如权利要求4所述的淬火装置,其特征在于,所述侧面感应线圈成水平S形状。
6.如权利要求4所述的淬火装置,其特征在于,所述顶面感应线圈外围设置有顶面导磁体,所述侧面感应线圈外围设置有侧面导磁体。
7.如权利要求4所述的淬火装置,其特征在于,所述侧面感应线圈和所述顶面感应线圈的内侧均涂有耐高温胶。
8.如权利要求1所述的淬火装置,其特征在于,所述喷风冷却装置包括依次相连的多节箱体,所述箱体包括上箱体和与所述上箱体组合的下箱体;所述上箱体的上顶面设有压力空气接头,所述下箱体的下底面设有高速喷风嘴。
9.如权利要求8所述的淬火装置,其特征在于,所述高速喷风嘴在所述下箱体的下底面以棋盘式结构错位布置。
10.如权利要求1所述的淬火装置,其特征在于,所述导向-间隙调节装置包括安装框架和安装在所述安装框架上的导向轮,所述安装框架与所述中频加热器连接;工作时,所述待加工工件的工作面部位压紧在所述导向轮的凹槽内。
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