CN205115541U - 一种钉体杆部电磁感应局部退火装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型创造提供一种钉体杆部电磁感应局部退火装置，包括若干同轴设置的空心冷却环，所述空心冷却环之间的间隔部分的外圈设置有电磁感应加热线圈，所述空心冷却环分别连接有冷却水进出口。本实用新型创造能够对钉体杆部进行局部加热，处理带位置和宽度稳定可控，热处理组织均匀，实现钉体杆部局部退火的工业化生产和质量稳定。

Description

一种钉体杆部电磁感应局部退火装置

技术领域

本发明创造属于钉体紧固件加工技术领域，具体涉及一种采用高频电磁感应加热线圈对抽钉体杆部的特定位置进行选择性加热，从而实现对该位置的退火热处理的局部退火装置，特别适用于抽芯铆钉杆部的局部退火处理。

背景技术

传统加热行业，普遍采用的是热电阻丝和石英加热方式，依靠通电后自身发热让后把热量传递到被加热材料上，其热效率最高只有50％，其他被散发到空气中。而电磁感应加热是通过电流产生磁场，使得导磁性物体内部产生交变电流(涡流)，涡流使物体内部的原子高速无规则运动，相互碰撞、摩擦产生热能，加热效率可以达到95％。因此，高频电磁感应加热广泛的应用于热塑性成型、冶炼等行业，所用到的感应加热技术比较成熟。

电磁感应线圈解决了加热效率的问题，但是加热线圈无法实现在特定部位的选择性加热。例如，应用电磁感应线圈对抽芯铆钉钉体进行局部加热(如退火)，退火带的宽度、均匀性难以得到有效控制，因而抽芯铆钉后期铆接成型时，变形力不稳定，直接影响抽芯铆钉铆接性能。

发明内容

本发明创造为解决现有技术中的问题，提供了一种钉体杆部电磁感应局部退火装置，能够对钉体杆部进行局部加热，处理带位置和宽度稳定可控，热处理组织均匀，实现钉体杆部局部退火的工业化生产和质量稳定。

本发明创造提供的一种钉体杆部电磁感应局部退火装置，包括若干同轴设置的空心冷却环，所述空心冷却环之间的间隔部分的外圈设置有电磁感应加热线圈。

其中，所述空心冷却环分别连接有冷却水进出口，用于工作过程中对所述空心冷却环的冷却。优选的，所述空心冷却环外径相等且呈中空的柱状，具有整齐的端面，保证空心冷却环之间间隔部分宽度的稳定。优选的，所述空心冷却环采用硬质金属或合金制成，更优选为铜、铁。所述空心冷却环优选为两个。

优选的，所述冷却水进出口的端部距所述空心冷却环中心的距离小于所述电磁感应加热线圈中心距其螺旋形线圈的距离，所述冷却水进出口可以连接软质或硬质的进出水管道。

其中，所述电磁感应加热线圈为螺旋状，与电磁感应发生装置的电路相连，用于在变化的电流下提供变化的感应磁场。优选的，所述电磁感应加热线圈为空心，还连接有冷却装置，用于自身的冷却。优选的，所述电磁感应加热线圈采用硬质金属或合金制成，更优选为铜、铁。所述电磁感应加热线圈可以为一个或多个，优选为一个。

进一步，所述退火装置中央底部还设有弹簧，所述弹簧下端固定，上端固定连接或不连接有支撑平台，自由状态下，所述弹簧上端自由端或其连接的支撑平台的高度大于钉体被加热时钉体底部的高度。弹簧或弹簧和支撑平台的设置，可以使钉体在加热完成后，在弹簧弹力的作用下被顶出，使得钉体更容易被取出，而在钉体被加热过程中，仅需向钉体施加少量向下的力即可使弹簧处于稳定的被压缩状态。

进一步，所述退火装置还设有安装支架，所述安装支架优选的采用高温陶瓷制成，具有良好的温度稳定性。所述安装支架优选的具有柱状中空空间，所述柱状中空空间的直径等于或略大于所述空心冷却环的外径，所述电磁感应加热线圈设置于所述安装支架外周，所述安装支架还设有供所述冷却水进出口通过的开口。所述“略大于”指零件相关部位的尺寸较为接近，并能够使得相关尺寸相对略小的零件在不产生较大摩擦的情况下能够在相关尺寸相对略大的零件或部位通过或进出。

进一步，所述退火装置还设有钉体沉入深度调节机构，用于调节钉体进入所述退火装置的深度。所述钉体沉入深度调节机构非限定性的例子可以为，设置于所述退火装置或安装支架顶部的若干环状垫片，所述环状垫片内径大于钉体杆部直径并小于钉体头部直径，通过改变所述环状垫片的数量来改变钉体进入所述退火装置的深度。优选的，所述钉体沉入深度调节机构非限定性的例子可以为，包括设置于所述退火装置或安装支架顶部的螺纹环以及与所述螺纹环配合的螺纹帽，所述螺纹帽顶部设有直径小于钉体头部直径的通孔，所述螺纹环和螺纹帽中部可供钉体杆部通过，所述螺纹环外壁与所述螺纹帽内壁设置有能够相互咬合的螺纹，使螺纹帽能够通过螺纹的旋拧调节其在竖直方向的高度。

进一步，所述退火装置中，一个或多个空心冷却环设有高度调节机构，用于调节所述空心冷却环的高度，亦即调节所述空心冷却环之间的间隔部分的高度。其中，当所述空心冷却环在高度调节机构的带动下在所述安装支架内移动时，所述安装支架上设有供所述冷却水进出口通过并移动的开槽。

在一种非限定性的实施方式中，所述高度调节机构包括顶部连接有升降台的螺纹柱，以及固定于所述退火装置底部的限位圈，优选的所述限位圈固定于所述安装支架底部，所述限位圈中央设置有可供所述螺纹柱通过、并与所述螺纹柱外部的螺纹相咬合的螺纹孔；所述升降台可以为片状，此时，将所述弹簧的下端固定于所述升降台上；所述升降台也可以为环状，此时，可以将所述弹簧的下端固定于所述限位圈上；所述升降台与最下方的所述空心冷却环底部接触，所述螺纹柱通过螺纹的旋拧调节其进入退火装置内部的高度，进而通过升降台带动最下方的所述空心冷却环改变高度位置。

在另一种非限定性的实施方式中，所述高度调节机构包括直接或间接与所述空心冷却环固定连接的固定片以及若干固定螺钉，所述固定片上还设有若干能够与所述固定螺钉配合的螺纹定位孔，所述固定螺钉能够通过所述螺纹定位孔深入并紧密接触所述安装支架的外表面。优选的，所述固定片的横向截面呈圆弧状，且圆弧所在的圆与安装支架外表面在同一截面上所在的圆同轴。所述“紧密接触”是指相互接触的零件间，在相互接触的位置能够产生相互作用力。

根据电磁感应加热的物理学原理，螺旋电磁感应加热线圈内存在变化的磁场(强度B1)时，会引起被加热导体内部产生交变电流，且电流主要集中在被加热导体的表面，称之为集肤效应，导体表面产生的感应电流同时也会产生一个反向磁场(强度B2)，在高频感应的作用下强度B1近似等于强度B2，因此在被加热导体内部便形成一个磁场强度近似等于0的空间，称之为产生了磁场屏蔽。基于以上物理原理，本发明提出的钉体杆部电磁感应局部退火装置，通过电磁感应加热线圈产生变化的磁场，空心冷却环产生反向的磁场，使空心冷却环内部形成磁场强度近似于0的空间，因此位于空心冷却环内部的钉体部分不会在电磁感应加热线圈的作用下产生电流而被加热，同时，位于空心冷却环之间的间隔部分的钉体部分，由于没有空心冷却环的磁场屏蔽效应，该部分会在电磁感应加热线圈的作用下产生电流而被加热，从而达到局部加热(退火)的效果。通过调整钉体沉入深度、空心冷却环的位置高度、空心冷却环的厚度等，能够实现对钉体加热位置和范围的准确控制。

本发明创造的有益效果是：本发明创造可实现钉体局部退火，同时可以精确控制热处理的强度和范围，保证钉体质量的稳定性，提高生产效率。特别适用于抽芯铆钉的热处理，提高铆接成型效果和铆接性能，能够作为抽芯铆钉紧固件生产制造技术领域的核心技术之一。

附图说明

图1是本发明创造一种优选实施方式的立体图；

图2是图1的剖面图；

图3是图1中高度调节机构的结构示意图；

图4是本发明创造第二种优选实施方式的剖面图；

图5是本发明创造第三种优选实施方式的立体图；

图6是图5的剖面图。

其中，1-空心冷却环；2-电磁感应加热线圈；3-冷却水进出口；4-弹簧；5-支撑平台；6-安装支架；7-螺纹环；8-螺纹帽；9-开槽；10-螺纹柱；11-升降台；12-限位圈；13-固定片；14-螺纹定位孔；15-固定孔；16-固定螺钉；17-钉体。

具体实施方式

下面通过结合附图对本发明创造进行进一步说明。

以具有两个空心冷却环结构的退火装置为例，本发明创造一种优选实施方案如图1和2所示，包括若干同轴设置的空心冷却环1，所述空心冷却环1外径相等且呈中空的柱状，安装于高温陶瓷制成的中空柱状的安装支架6内。每个空心冷却环1均分别连接有冷却水进出口3，所述安装支架6上设有供冷却水进出口3通过并进行位置移动的开槽9。所述空心冷却环1之间的间隔部分的安装支架6的外圈设置有螺旋状空心电磁感应加热线圈2。所述空心冷却环1和电磁感应加热线圈2均由金属铁制成。所述退火装置中央底部还设有弹簧4，所述弹簧4下端固定，上端固定连接有支撑平台5，自由状态下，所述支撑平台5的高度大于钉体被加热时钉体底部的高度。位于上方的空心冷却环1与安装支架6固定连接，位于下方的空心冷却环1设有高度调节机构，包括固定片13以及固定螺钉16(如图1和3)，其中所述固定片13的横向截面呈圆弧状，且圆弧所在的圆与安装支架6外表面在同一截面上所在的圆同轴，固定片13上还设有能够与所述固定螺钉16配合的螺纹定位孔14，所述固定螺钉16能够通过所述螺纹定位孔14深入并紧密接触所述安装支架6的外表面，所述固定片13还具有固定孔15，所述固定孔15能够与冷却水进出口3过盈配合，从而实现与空心冷却环1之间的相对固定。当位于下方的空心冷却环1带动与其通过冷却水进出口3固定的固定片13移动至合适位置时，将固定螺钉16旋拧进入螺纹定位孔14，直至固定螺钉16的顶端与所述安装支架6的外表面紧密接触并产生相互作用力，此时在摩擦力作用下，固定螺钉16实现对空心冷却环1的位置固定而不会下滑或移动。

本发明创造第二种优选实施方案如图4所示，在上述实施方案的基础上，增加了钉体沉入深度调节机构，包括固定于所述安装支架顶部的螺纹环7以及与所述螺纹环配合的螺纹帽8，所述螺纹帽8顶部设有直径小于钉体17头部直径的通孔，所述螺纹环7和螺纹帽8中部可供钉体17的杆部通过，所述螺纹环7外壁与所述螺纹帽8内壁设置有能够相互咬合的螺纹，使螺纹帽8能够通过螺纹的旋拧调节其在竖直方向的高度。

本发明创造第三种优选实施方案如图5和6所示，在第二种优选实施方案的基础上，将其中的高度调节机构做了改变，即将固定片13以及固定螺钉16替换为连接有升降台11的螺纹柱10，以及固定于所述安装支架底部的限位圈12，所述限位圈12中央设置有可供所述螺纹柱10通过、并与所述螺纹柱10外部的螺纹相咬合的螺纹孔；所述升降台11为片状，弹簧4的下端固定于所述升降台11上，所述升降台与位于下方的所述空心冷却环1底部接触，所述螺纹柱10通过螺纹的旋拧调节其进入退火装置内部的高度，进而带动升降台11升降，并最终带动位于下方的所述空心冷却环1的高度位置。

本发明创造一种的大致工作过程为，将钉体杆部深入退火装置内，向钉体施加向下的力使得弹簧处于被压缩状态，钉体头部在限位作用下位于退火装置上方，通过调整钉体沉入深度调节机构和/或高度调节机构，精确控制钉体位于空心冷却环之间的间隔部分的位置和宽度，分别通过冷却水进出口向空心冷却环通循环冷却水，并向电磁感应加热线圈内通循环冷却水，同时将电磁感应加热线圈与电磁感应发生装置的电路相连，开启电磁感应发生装置和各循环冷却水即可对位于空心冷却环之间的间隔部分的钉体杆部进行局部加热退火处理，处理完成后撤去向钉体施加的向下的力，使得钉体在弹簧弹力作用下上升，便于取出。

以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种钉体杆部电磁感应局部退火装置，包括若干同轴设置的空心冷却环，所述空心冷却环之间的间隔部分的外圈设置有电磁感应加热线圈，所述空心冷却环分别连接有冷却水进出口。

2.根据权利要求1所述的一种钉体杆部电磁感应局部退火装置，其特征在于，所述空心冷却环外径相等且呈中空的柱状，具有整齐的端面。

3.根据权利要求1所述的一种钉体杆部电磁感应局部退火装置，其特征在于，所述冷却水进出口的端部距所述空心冷却环中心的距离小于所述电磁感应加热线圈中心距其螺旋形线圈的距离。

4.根据权利要求1所述的一种钉体杆部电磁感应局部退火装置，其特征在于，所述退火装置中央底部还设有弹簧，所述弹簧下端固定，上端固定连接或不连接有支撑平台，自由状态下，所述弹簧上端自由端或其连接的支撑平台的高度大于钉体被加热时钉体底部的高度。

5.根据权利要求1所述的一种钉体杆部电磁感应局部退火装置，其特征在于，所述退火装置还设有安装支架。

6.根据权利要求5所述的一种钉体杆部电磁感应局部退火装置，其特征在于，所述安装支架具有柱状中空空间，所述柱状中空空间的直径等于或略大于所述空心冷却环的外径，所述电磁感应加热线圈设置于所述安装支架外周，所述安装支架还设有供所述冷却水进出口通过的开口。

7.根据权利要求5或6所述的一种钉体杆部电磁感应局部退火装置，其特征在于，所述退火装置还设有用于调节钉体进入所述退火装置的深度的钉体沉入深度调节机构和/或用于调节所述空心冷却环高度的高度调节机构，当所述空心冷却环在高度调节机构的带动下在所述安装支架内移动时，所述安装支架上设有供所述冷却水进出口通过并移动的开槽。

8.根据权利要求7所述的一种钉体杆部电磁感应局部退火装置，其特征在于，所述钉体沉入深度调节机构包括设置于所述退火装置或安装支架顶部的螺纹环以及与所述螺纹环配合的螺纹帽，所述螺纹帽顶部设有直径小于钉体头部直径的通孔，所述螺纹环和螺纹帽中部可供钉体杆部通过，所述螺纹环外壁与所述螺纹帽内壁设置有能够相互咬合的螺纹。

9.根据权利要求7所述的一种钉体杆部电磁感应局部退火装置，其特征在于，所述高度调节机构包括顶部连接有升降台的螺纹柱，以及固定于所述退火装置或安装支架底部的限位圈，所述限位圈中央设置有可供所述螺纹柱通过、并与所述螺纹柱外部的螺纹相咬合的螺纹孔；所述升降台与最下方的所述空心冷却环底部接触。

10.根据权利要求7所述的一种钉体杆部电磁感应局部退火装置，其特征在于，所述高度调节机构包括直接或间接与所述空心冷却环固定连接的固定片以及若干固定螺钉，所述固定片上还设有若干能够与所述固定螺钉配合的螺纹定位孔，所述固定螺钉能够通过所述螺纹定位孔深入并紧密接触所述安装支架的外表面。