CN207642960U - 一种手动工具 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种手动工具，至少包括力矩输出部件或力矩传递部件，从力矩输出部件的第一表面至力矩输出部件的内部的第一深度范围内，或从力矩传递部件的第一表面至力矩传递部件的内部的第一范围内，形成有淬硬层，淬硬层与力矩传输部件或力矩传递部件的本体之间还形成有过渡区。淬硬层形成的过程为：利用同一感应线圈上同时通入或导入的高频电流和中频电流同时对力矩输出部件或力矩传递部件的第一表面进行加热，然后再将力矩输出部件或力矩传递部件进行冷却淬火。本实用新型经过双频感应淬火处理的手动工具具有良好的抗磨损能力。

Description

一种手动工具

技术领域

本实用新型涉及一种手动工具。

背景技术

传统的水泵钳、管子钳、大力钳等钳类工具多采用整体碳钢、合金结构钢为基体，经冲裁下料、热锻、机械加工、整体调质热处理、齿部单一高频感应淬火、装配、包装后出货。

一般情况下，水泵钳、管子钳、大力钳等钳类五金工具的钳头部分需要经过两次热处理加工。第一次是热锻钳头后的整体调质处理(即淬火+高温回火)，使钳头基体获得较好的强度和韧性，实际使用中不至于断裂。第二次是齿部的二次高频感应淬火，使齿部获得较高的硬度、耐磨性，提高这些钳类工具的使用寿命。

传统上，水泵钳、管子钳、大力钳等钳类工具的齿部的高频感应淬火多采用单一频率感应电流，即在高频感应装置加热时，感应线圈始终只通一个频率的电流，该方法的优点是设备单一、操作简单，但鉴于钳子的齿部是非圆对称面，形状复杂，单一频率感应加热无法对整个齿部截面同时进行有效加热、淬火，从而对齿部的高频淬火质量带来较大风险。当高频加热时间较短时，可能只是钳子的齿的两侧尖角部分被加热、淬硬，而齿的中间部分加热不足，从而在冷却淬火后齿的中间部分硬度不足，在实际工作(比如夹管子)时齿的中间部分容易磨损、压塌，导致整个产品报废。为改善钳子的齿的中间部分淬火不足的缺陷，延长高频加热时间时，则包含整个钳头的大部分区域都被加热、淬硬。虽然钳子的齿面都被淬硬，但齿以下的钳头大部分区域也都处于高硬度状态，脆性较大，使用过程中容易发生钳头断裂的风险。

为克服上述缺陷，有部分厂家尝试采用两台不同频率的感应淬火装置(相应地，有两个感应线圈)对水泵钳、管子钳、大力钳的钳头的齿部进行先后顺序的加热并冷却淬火，期望解决上述问题。即先在中频感应装置(相应地，感应线圈上通入中频电流)上预先加热钳头的齿的齿根及齿根以下区域，然后迅速转移到高频感应装置(相应地，感应线圈上通入高频电流)上加热钳头的齿的表面凸出部分，再进行后续冷却淬火。这种生产方式可以在一定程度上改善钳子的齿的淬火质量，但缺陷也是显而易见。比如，两台设备的占地面积大；需要在两台感应加热装置上迅速转移工件，涉及多次工件上料、下料装夹，加热、

淬火质量不稳定；加热时间长，工件容易氧化；工序多，生产周期长，生产成本过高。

对于静音棘轮扳手，D头是其核心零件。按设计原则，一般希望D头的六角工作面硬度较高，保持良好的耐磨性；同时期望D头六角头的心部以及D头的四角工作面硬度较低，保持良好的韧性，实际工作时不至于发生断裂。但传统上，D头均采用整体热处理，其六角工作面、四角工作面都在相同的硬度范围。当整体硬度较高时，六角面耐磨性较好，工作正常，但四角面容易断裂；当整体硬度较低时，四角面韧性较好，工作正常，但六角面容易磨损。为改善上述缺陷，有部分厂家尝试对D头六角工作面进行单一频率的高频淬火。但由于高频加热的趋肤效应，六角工作面的六个侧棱很容易过热，反而导致侧棱部位组织过热，强度、耐磨性降低。

对于F夹类产品，铁杆件是其核心零件。按设计原则，铁杆件上下两个工作面需要较高的硬度，心部保持较低的硬度。但传统上，铁杆件的热处理生产均采用单一频率高频淬火。当加热时间较短时，铁杆件上下两面的硬化层深度均小于设计深度，并且铁杆件上下两个工作面的淬硬深度差异较大，影响F夹的使用效果；当加热时间较长时，铁杆件上下两面的硬化层可以达到设计深度，但铁杆件严重变形，无法校直，导致产品报废。

对于零度两用板手，棘轮环是其核心零件，壁厚较薄。按设计原则，棘轮环的外表面需要较高的硬度、较高的耐磨性。传统上，棘轮环一般采用合金结构钢、工具钢基体，经机械加工、整体调质后进行表面化学热处理以提高棘轮环的表面硬度(表面热处理包括但不限于渗碳、氮化、碳氮共渗等)，但容易出现的问题是渗层深度不容易控制，且制品变形。或者，棘轮环采用部分工具钢、轴承钢为基体，经机械加工后进行整体热处理，获得高硬度状态。但该工艺方法的缺陷是棘轮环产品整体硬度太高，脆性较大，实际使用过程中棘轮环容易断裂。

棘轮、棘爪是棘轮螺丝批的核心零件，内齿圈、太阳轮、行星齿是加速螺丝批的核心零件。按设计原则，棘轮、棘爪、内齿圈、太阳轮、行星齿等零件的外表面需要较高的硬度，保证传动零件的表面耐磨性；而棘轮、棘爪、内齿圈、太阳轮、行星齿等零件的内部希望是较低硬度，保持传动零件的韧性，不至于在服役过程中断裂。传统上，棘轮、棘爪、内齿圈、太阳轮、行星齿等零件一般采用铁基粉末冶金件，或者采用碳钢、合金结构钢、工具钢为基体，经粉末冶金烧结后，或者机械加工后进行整体淬火、回火。当棘轮、棘爪、内齿圈、太阳轮、行星齿等零件的整体硬度较高时，表面耐磨性较好，但零件脆性大，容易断裂；当棘轮、棘爪、内齿圈、太阳轮、行星齿等零件的整体硬度较低时，零件韧性较好，但外表面耐磨性不足。

因此，如何改善钳类工具的齿、棘轮板手的六角头、F夹的杆件、静音棘轮板手的棘轮环，棘轮螺丝批的棘轮、棘爪，加速螺丝批的内齿圈、太阳轮、行星齿等零件淬火质量及硬度分布，从而提升产品使用体验就成为一个很有意义的尝试。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种手动工具，该手动工具的力矩输出部件，比如钳类工具的齿、棘轮板手的六角头、F夹的杆件、静音棘轮板手的棘轮环，棘轮螺丝批的棘轮、棘爪，加速螺丝批的内齿圈、太阳轮、行星齿等零件的淬火质量及硬度分布得到改善。

为解决上述的技术问题，本实用新型提供了一种手动工具，至少包括力矩输出部件或力矩传递部件，从力矩输出部件的第一表面至力矩输出部件的内部的第一深度范围内，或从力矩传递部件的第一表面至力矩传递部件的内部的第一范围内，形成有淬硬层，淬硬层与力矩传输部件或力矩传递部件的本体之间还形成有过渡区。

进一步地，淬硬层形成的过程为：利用同一感应线圈上同时通入或导入的高频电流和中频电流同时对力矩输出部件或力矩传递部件的第一表面进行加热，然后再将力矩输出部件或力矩传递部件进行冷却淬火，过程同时使得过渡区形成。

进一步地，淬硬层的硬度高于力矩输出部件或力矩传递部件的本体的硬度。

进一步地，第一深度为0.3～8.0mm。

进一步地，过渡区的硬度不高于力矩输出部件的本体的硬度，且低于淬硬层的硬度。

进一步地，过渡区的深度不大于3.0mm。

进一步地，淬硬层的硬度大于50HRC。

进一步地，淬硬层沿力矩输出部件的第一表面或力矩传递部件的第一表面延伸。

进一步地，过渡区与淬硬层的接触面沿淬硬层的表面延伸。

进一步地，手动工具为钳类工具，钳类工具的钳头为力矩输出部件，钳头的齿部的外表面为第一表面，齿部同时受到高频电流和中频电流的加热，并经过冷却淬火后，从齿部的外表面至齿部的内部的第一深度范围内形成有淬硬层，淬硬层沿齿部的外轮廓均匀分布。

进一步地，手动工具为扳手，扳手包括手柄和设置在手柄的第一端的力矩输出部件，力矩输出部件的外表面同时受到高频电流和中频电流的加热，并经过冷却淬火后，从力矩输出部分的外表面至力矩输出部件的内部的第一深度范围内形成有淬硬层，淬硬层与力矩输出部分的外表面同心，沿力矩输出部分的外表面均匀分布。

进一步地，手动工具为夹具，夹具包括杆件，杆件具有第一工作面和第二工作面，第一工作面和第二工作面同时受到高频电流和中频电流的加热，并经过冷却淬火后，从第一工作面至杆件的内部的第一深度范围内以及从第二工作面至杆件的内部的第一深度范围内形成有淬硬层，淬硬层大致平行于第一工作面和第二工作面，沿第一工作面和第二工作面均匀分布。

进一步地，第一工作面位于与第二工作面相对的位置上，第一夹体和第二夹体能够沿第一工作面和第二工作面进行相向或相反运动。

进一步地，手动工具为具有棘轮环的扳手，棘轮环的外表面同时受到高频电流和中频电流的加热，并经过冷却淬火后，从棘轮环的外表面至棘轮环的内部的第一深度范围内形成有淬硬层，淬硬层与棘轮环的外表面同心，沿棘轮环的外表面均匀分布。

进一步地，手动工具为具有棘轮装置的棘轮螺丝批，棘轮装置包括棘轮和棘爪，棘轮的外表面和棘爪的外表面同时受到高频电流和中频电流的加热，并经过冷却淬火后，从棘轮的外表面至棘轮的内部的第一深度范围内以及从棘爪的外表面至棘爪的内部的第一深度范围内形成有淬硬层；棘轮上的淬硬层与棘轮的外表面同心，沿棘轮的外表面均匀分布；棘爪上的淬硬层与棘爪的外表面同心，沿棘爪的外表面均匀分布。

进一步地，棘轮螺丝批还包括增速行星齿轮机构，增速行星齿轮机构包括内齿圈、太阳轮和行星齿，内齿圈的外表面、太阳轮的外表面和行星齿的外表面同时受到高频电流和中频电流的加热，并经过冷却淬火后，从内齿圈、太阳轮和行星齿各自的外表面至各自的内部的第一深度范围内形成有淬硬层；内齿圈上的淬硬层与内齿圈的外表面同心，沿内齿圈的外表面均匀分布；太阳轮上的淬硬层与太阳轮的外表面同心，沿太阳轮的外表面均匀分布；行星齿上的淬硬层与行星齿的外表面同心，沿行星齿的外表面均匀分布。

本实用新型的手动工具中的淬硬层和过渡层的形成过程如下：

在经双频淬火的工件中，由外至内依次为双频淬硬层、过渡区和基体，其中，淬硬层和过渡区是同时形成的。实际双频淬火中，工件表层的加热温度超过了材料的相变温度，在随后的急冷淬火中形成马氏体，硬度提高，形成双频淬硬区；自双频淬硬层向里的浅层区域，其加热温度尚没有达到材料的相变温度，但又超过了该材料的回火温度，实际上是一个回火过程，所以硬度降低，形成过渡区；再向里，材料的加热温度急剧降低，未达到该材料的回火温度，硬度保持不变，为基体。实际应用中，过渡区的深度越窄越好。

本实用新型的手动工具的制造过程包括以下步骤：

提供金属原材料；

将金属原材料按手动工具的要求加工成型，使手动工具具有用于直接或间接地对工件施力的力矩输出部件或用于传递力矩的力矩传递部件；

对力矩输出部件的第一表面或力矩传递部件的第一表面进行双频感应淬火，使得从力矩输出部件的第一表面至力矩输出部件的内部的第一深度范围内，或从力矩传递部件的第一表面至力矩传递部件的内部的第一深度范围内，形成淬硬层，淬硬层的硬度高于力矩输出部件或力矩传递部件的本体的硬度；

双频感应淬火被设置为在同一感应线圈上同时通入或导入高频电流和中频电流，高频电流和中频电流同时对力矩输出部件的第一表面或力矩传递部件的第一表面进行加热，然后再将力矩输出部件或力矩传递部件进行冷却淬火。

进一步地，第一深度为0.3～8.0mm，优选地，为0.6～3.0mm。

进一步地，双频感应淬火使得淬硬层和力矩输出部件的本体之间形成有过渡区，过渡区的硬度不高于淬硬层的硬度，且低于力矩输出部件的本体的硬度。

进一步地，力矩输出部件的第一表面经过双频感应淬火后，力矩输出部件的本体除淬硬层和过渡区以外的区域保持原有硬度不变。

进一步地，双频感应淬火使得淬硬层和力矩传递部件的本体之间形成有过渡区，过渡区的硬度不高于淬硬层的硬度，且低于力矩传递部件的本体的硬度。

进一步地，力矩传递部件的第一表面经过双频感应淬火后，力矩传递部件的本体除淬硬层和过渡区以外的区域保持原有硬度不变。

进一步地，使用感应加热装置对力矩输出部件的第一表面或力矩传递部件的第一表面进行加热，感应加热装置包括感应线圈。

进一步地，在感应加热装置中，高频电流的频率范围为100-500KHz，功率范围为5-1500KW。

进一步地，在感应加热装置中，中频电流的频率范围为0.2-25KHz，功率范围为5-1500KW。

进一步地，冷却淬火使用的介质为淬火油或PAG水溶型淬火介质，其中PAG水溶型淬火介质主要成分为聚烷撑乙二醇(Polyaleneglycol)聚合物，聚烷撑乙二醇是一种环氧乙烷和环氧丙烷的共聚物，简称PAG。

进一步地，制造方法还包括，在双频感应淬火后，对手动工具进行回火处理，回火温度为160-400℃，保温时间为2-8h。

进一步地，金属原材料为粉末冶金材料、碳钢、合金结构钢或工具钢类原材料。

进一步地，手动工具为钳类工具、扳手、夹具或螺丝批等通过齿形结构传动的产品。与常规单频感应淬火处理的手动工具相比，本实用新型双频感应淬火处理后的手动工具具有更好的抗磨损能力。

以下结合附图对本实用新型的技术构思、具体实施方式作进一步的详细说明。

附图说明

图1是本实用新型实施例1的水泵钳的示意图；

图2是图1中局部放大图；

图3a是图2中沿A-A方向的剖视图(采用双频电流感应加热)；

图3b是图2中沿A-A方向的剖视图(采用单一频率高频电流感应加热，且加热时间较短)；

图3c是图2中沿A-A方向的剖视图(采用单一频率高频电流感应加热，且加热时间较长)；

图4是本实用新型的实施例2的静音轮板手的示意图；

图5a是图4中D头的局部放大图；

图5b是图5a中D头沿B-B方向的剖视图；

图6是本实用新型的实施例3的F夹的示意图；

图7是图6中沿C-C方向的剖视图；

图8是图6中沿C-C方向的剖视图；

图9是本实用新型实施例4的零度两用板手的示意图；

图10是图9中棘轮环截面的示意图；

图11是本实用新型实施例5的棘轮螺丝批的示意图；

图12是图11中沿E-E方向的剖视图；

图13是本实用新型实施例6的加速螺丝批的示意图；

图14是图13中沿F-F方向的剖视图；

图15是图13中沿G-G方向的剖视图；

图16是本实用新型实施例5的棘轮、棘爪的齿和实施例6的棘轮、棘爪、太阳轮、行星轮、内齿圈的齿在双频感应淬火后的局部剖视图；

图17是实施例8中，水泵钳钳口的齿部经所述双频淬火后，在钳头的前、中、后三段分别做钳头横切面，并经镶嵌、抛光、腐蚀所显示出来的钳头淬硬层的金相图。

具体实施方式

本实用新型的一个较佳实施例提供了一种手动工具，该手动工具至少包括力矩输出部件或力矩传递部件，从力矩输出部件的第一表面至力矩输出部件的内部的第一深度范围内，或从力矩传递部件的第一表面至力矩传递部件的内部的第一范围内，形成有淬硬层，该淬硬层与力矩传输部件或力矩传递部件的本体之间还形成有过渡区。淬硬层形成的过程为：将同一感应线圈上同时通入或导入的高频电流和中频电流同时对力矩输出部件或力矩传递部件的第一表面进行加热，然后再将力矩输出部件或力矩传递部件进行冷却淬火，该过程同时使得上述过渡区形成。

其中，第一深度为0.3～8.0mm。优选地，为0.6～3.0mm。淬硬层沿力矩输出部件的第一表面延伸。淬硬层的硬度高于力矩输出部件或力矩传递部件的本体的硬度。淬硬层的硬度大于50HRC，优选地为54-62HRC，更优选地为58HRC。

过渡区与淬硬层的接触面沿淬硬层的表面延伸，过渡区的硬度不高于力矩输出部件或力矩传递部件的本体的硬度，且低于淬硬层的硬度。过渡区的深度不大于3.0mm。优选地，不大于1.5mm。

上述手动工具的制造过程包括以下步骤：

提供金属原材料；

将金属原材料按手动工具的要求加工成型，使手动工具(毛坯状态)具有用于直接或间接地对工件施力的力矩输出部件或用于传递力矩的力矩传递部件；

对力矩输出部件的第一表面或力矩传递部件进行双频感应淬火，使得从力矩输出部件的第一表面至力矩输出部件的内部的第一深度范围内，或从力矩传递部件的第一表面至力矩传递部件的内部的第一深度范围内，形成淬硬层，淬硬层的硬度高于力矩输出部件或力矩传递部件的本体的硬度；其中，第一深度为0.3～8.0mm，优选地，为0.6～3.0mm。淬硬层和力矩输出部件的本体之间还形成有过渡区，过渡区的硬度不高于淬硬层的硬度，且低于力矩输出部件的本体的硬度。力矩输出部件的第一表面经过双频感应淬火后，力矩输出部件的本体除淬硬层和过渡区以外的区域保持原有硬度不变。

在双频感应淬火后，再对手动工具进行回火处理，回火温度为160-400℃，保温时间为2-8h。在一个优选实施例中，双频感应淬火后，将手动工具在热处理炉中进行回火。

其中，双频感应淬火被设置为在同一感应线圈上同时通入或导入高频电流和中频电流，高频电流和中频电流同时对力矩输出部件的第一表面或力矩传递部件的第一表面进行加热，然后再将力矩输出部件或力矩传递部件进行冷却淬火。具体地，使用感应加热装置对力矩输出部件或力矩传递部件的第一表面进行加热，感应加热装置包括感应线圈。在感应加热装置中，高频电流的频率范围为100-500KHz，功率范围为5-1500KW；中频电流的频率范围为0.2-25KHz，功率范围为5-1500KW。冷却淬火使用的介质为淬火油或PAG水溶型淬火介质。

本实用新型的较佳实施例中，金属原材料为粉末冶金材料、碳钢、合金结构钢或工具钢类原材料。手动工具为通过齿形结构传动的产品，比如钳类工具(如水泵钳、管子钳、大力钳等)、扳手(如静音棘轮扳手等棘轮扳手、零度两用扳手等)、夹具(如F夹)或螺丝批(如棘轮螺丝批、加速螺丝批等)。本实施例所使用的感应加热装置为市面上或本领域公知的感应加热装置，该感应加热装置包括一个感应线圈，该感应线圈能够同时通入高频电流和中频电流。

实施例1

本实施例中，手动工具为钳类工具，比如水泵钳、管子钳，大力钳等，此处以水泵钳为例，但不以此为限。如图1和2所示，该水泵钳包括钳头1和手柄2，采用碳钢或合金结构钢制成。其中，钳头1为力矩输出部件，钳头1具有夹持工件时用于增大与工件之间的摩擦力的齿部3，钳头1的齿部3的外表面为第一表面，齿部3同时受到高频电流和中频电流的加热。当高频电流加热时，齿部3中齿的凸出部分受热快，因而温度较高；当中频电流加热时，齿的底部以及其底部以下浅层区域受热快，温度较高。这样齿部3的凹凸处各点及齿的底部以下浅层区域(从齿的表面至齿的底部以下浅层区域即为第一深度范围)的加热温度趋于一致，受热均匀，在随后冷却淬火过程中，齿部3的凹凸处各点及齿的底部以下浅层区域同时淬火、硬化，从而得到沿齿部3的外轮廓均匀分布的淬硬层4(见图3a)。该淬硬层4使得本实施例的水泵钳在后续使用过程中可均匀受力，提升了该工具的使用寿命。淬硬层4和水泵钳的基体之间具有较缓和的过渡区5(见图3a)，过渡区5与淬硬层4的接触面沿淬硬层4的表面延伸，提高了该工具的齿部3的抗疲劳强度。

如图3a所示，沿平行于钳头1的齿部3的顶部至底部方向A-A作钳头1剖面，可以看到，采用本实施例的双频感应淬火后，在该剖面上所形成的淬硬层4的底部的轮廓线大致平行于齿部3的顶部或底部，且淬硬层4的深度均匀一致，沿整个钳头1的表面均匀分布。该淬硬层4的硬度高于钳头1的本体6的硬度。

为了便于说明本实施例的优势，图3b显示了现有技术中对钳头1采用的高频感应淬火为单一频率感应电流的情况，也就是在高频感应装置加热时，感应线圈始终只通过一个频率的电流，当高频加热时间较短时，只是钳头1齿部3中齿的两侧尖角部分被加热、淬硬，而齿的中间部分加热不足，从而在冷却淬火后齿的中间部分硬度不足。在实际工作时，齿的中间部分容易磨损、压塌，从而使工具报废。

图3c显示了现有技术中为了改善钳头1的齿部3的齿的中间部分淬火不足的缺陷，延长高频加热时间时，包含整个钳头1的大部分区域都被加热、淬硬。这种情况下，虽然齿部3的表面被淬硬，但齿部3以下的钳头1大部分区域也都处于高硬度状态，脆性较大，使用过程中容易发生钳头1断裂的风险。

本实施例中，从齿部3的表面向齿部3的底部的方向测量，所形成的淬硬层4的深度为0.3-8.0mm。在优选的实施例中，淬硬层4深度为0.6-3.0mm。

本实施例所形成的淬硬层4的硬度在50HRC以上，在一个优选实施例中，淬硬层4的硬度为54-62HRC；在一个更优选的实施例中，淬硬层4的硬度为58HRC。淬硬层4与基体材料(钳头1的本体6)之间存在一个狭窄的过渡区5(见图3a)，该过渡区5的硬度不高于基体材料的硬度，同时低于淬硬层4的硬度。过渡区5的深度不大于3.0mm。在一个优选的实施例中，过渡区5的深度不大于1.5mm。

实施例2

本实施例的手动工具为棘轮扳手，以静音棘轮扳手为例，但不以此为限。如图4所示，该静音棘轮扳手包括力矩输出部件7(即D头)、用于输入力矩的手柄8和一个或多个楔入部件(未示出)，采用合金结构钢制成。手柄8的第一端具有内表面，力矩输出部件7设置于手柄8的第一端的内表面内，力矩输出部件7(D头)具有外表面，包括六角工作面11(位于D头的上部)和四角工作面12(位于D头的下部)(见图5a)。楔入部件设置于力矩输出部件7的外表面和手柄8的第一端的内表面之间，用于阻止力矩输出部件7的外表面相对于手柄8的第一端的内表面沿预先设定方向的转动。对力矩输出部件7(即D头)的六角工作面11进行双频感应淬火，即在同一感应线圈中同时通入高频电流和中频电流，这两种频率的电流同时加热力矩输出部件7的六角工作面11以及六角工作面11至力矩输出部件7内部的浅层区域，受热均匀，随后经过冷却淬火，冷却淬火过程中六角工作面11以及从六角工作面11至力矩输出部件7内部的浅层区域(第一深度范围)同时淬火、硬化，从而得到大致同心于六角工作面11的淬硬层9(见图5b)，该淬硬层9沿六角工作面11均匀分布。这使得力矩输出部分(D头)的六角工作面11具有高硬度和高耐磨性，同时力矩输出部分的六角工作面11至四角工作面12之间的大部分区域以及四角工作面12表面依然保持较低硬度和较好的韧性，从而提升了棘轮扳手的使用寿命。

如图5a和5b所示，沿垂直于静音棘轮扳手的力矩输出部件7的轴线方向B-B对六角头部分作剖面，在该剖面上所形成的淬硬层9大致同心于六角工作面11的外轮廓，且淬硬层9的深度均匀一致，沿整个六角工作面11均匀分布。从六角工作面11的外轮廓向力矩输出部件7的内部测量，所形成的淬硬层9的深度为0.3-8.0mm，在优选的实施例中，所形成的淬硬层9的深度为0.6-3.0mm。该淬硬层9的硬度高于力矩输出部件7的本体的硬度。

本实施例所形成的淬硬层9的硬度在50HRC以上，在一个优选实施例中，淬硬层9的硬度为54-62HRC；在一个更优选的实施例中，淬硬层9的硬度为58HRC。淬硬层9与基体材料(D头的本体)之间存在一个狭窄的过渡区10(见图5b)，过渡区10与淬硬层9的接触面沿淬硬层9的表面延伸。该过渡区10的硬度不高于基体材料的硬度，同时低于淬硬层9的硬度。过渡区10的深度不大于3.0mm。在一个优选的实施例中，过渡区10的深度不大于1.5mm。

实施例3

本实施例的手动工具为夹具，以F夹为例，但不以此为限。如图6所示夹具包括第一夹体13、第二夹体14和穿设于第一夹体13和第二夹体14中的杆件15，第一夹体13和第二夹体14能够在杆件15上进行相向或相反运动，从而实现夹紧或扩张功能。F夹的杆件15采用碳钢或合金结构钢制成。杆件15为力矩传递部件，第一表面包括杆件15的第一工作面151和第二工作面152，如图6所示，第一工作面151和第二工作面152分别位于杆件15的上侧和下侧，第一夹体13和第二夹体14能够沿第一工作面151和第二工作面152进行相向或相反运动。对杆件15的第一工作面151进行双频感应淬火，即在同一感应线圈中同时通入高频电流和中频电流，这两种不同频率的电流同时加热第一工作面151和第二工作面152以及第一工作面151以下、第二工作面152以上的浅层区域，受热均匀，随后经过冷却淬火，在冷却淬火过程中，杆件15的第一工作面151和第二工作面152以及第一工作面151以下、第二工作面152以上的浅层区域同时淬火、硬化，从而从第一工作面151至杆件15的内部的第一深度范围内(即第一工作面151至第一工作面151以下的浅层区域)以及从第二工作面152至杆件15的内部的第一深度范围内(即第二工作面152至第二工作面152以上的浅层区域)形成有淬硬层16，淬硬层16大致平行于第一工作面151和第二工作面152，沿第一工作面151和第二工作面152均匀分布。这使得F夹的杆件15的整体强度增加，提升了F夹的使用寿命。

如图7所示，沿垂直于F夹杆件15的轴线方向C-C对杆件15作剖面，在该剖面上所形成的淬硬层16的轮廓线大致平行于杆件15的工作面，且杆件15的第一工作面151和第二工作面152上的淬硬层16深度均匀一致，在整个杆件15上均匀分布。自杆件15的表面向杆件15的内部向里测量，所形成的淬硬层16的深度为0.3-8.0mm，在优选的实施例中，所形成的淬硬层16的深度为0.6-3.0mm。该淬硬层16的硬度高于杆件15的本体的硬度。

为了便于说明本实施例的优势，图8显示了现有技术中对F夹的杆件15采用高频感应淬火为单一频率感应电流的情况，当加热时间较短时，杆件15的第一工作面151和第二工作面152的淬硬层16深度均小于设计深度，并且第一工作面151和第二工作面152的淬硬深度差异较大。

本实施例所形成的淬硬层16的硬度在50HRC以上，在一个优选实施例中，淬硬层16的硬度为54-62HRC；在一个更优选的实施例中，淬硬层16的硬度为58HRC。淬硬层16与基体材料(杆件15的本体)之间存在一个狭窄的过渡区17(见图7)，过渡区17与淬硬层16的接触面沿淬硬层16的表面延伸。该过渡区17的硬度不高于基体材料的硬度，同时低于淬硬层16的硬度。过渡区17的深度不大于3.0mm。在一个优选的实施例中，过渡区17的深度不大于1.5mm。

实施例4

本实施例的手动工具为具有棘轮环18的扳手，以零度两用扳手为例，但不以此为限。如图9所示，零度两用扳手包括棘轮环18和手柄19，该棘轮环18位于手柄19的一端的内表面中，零度两用扳手的力矩输出部件为棘轮环18，该棘轮环18采用合金结构钢、工具钢或轴承钢制成。第一表面为棘轮环18的外表面。对棘轮环18的外表面进行双频感应淬火，即在同一感应线圈上同时通入高频电流和中频电流，这两种不同频率的电流同时加热棘轮环18的外表面和该外表面下的浅层区域，受热均匀，随后经过冷却淬火，在冷却淬火过程中棘轮环18的外表面及外表面以下的浅层区域同时淬火、硬化，从而从棘轮环18的外表面至棘轮环18的内部的第一深度范围内(棘轮环18的外表面至该外表面以下的浅层区域)形成有淬硬层20(见图10)，该淬硬层20大致同心于棘轮环18的外表面，沿棘轮环18的外表面均匀分布。这使得棘轮环18既能保持外表面的高硬度和高耐磨性，同时棘轮环18的内表面保持原来的较低的硬度，又能整体上保持较好的韧性、不断裂，从而提升了实际使用过程中零度两用扳手的使用寿命。

图10为沿垂直于棘轮环18轴线方向的剖面图，在该剖面上所形成的淬硬层20的轮廓线大致同心于棘轮环18的外表面，且棘轮环18各处的淬硬层20均匀一致，在整个棘轮环18上均匀分布。自棘轮环18的外表面向棘轮环18的内部测量，所形成的淬硬层20的深度为0.3-8.0mm，在优选的实施例中，所形成的淬硬层20的深度为0.6-3.0mm。该淬硬层20的硬度高于棘轮环18本体的硬度。

本实施例所形成的淬硬层20的硬度在50HRC以上，在一个优选实施例中，淬硬层20的硬度为54-62HRC；在一个更优选的实施例中，淬硬层20的硬度为58HRC。淬硬层20与基体材料(棘轮环18的本体)之间存在一个狭窄的过渡区21(见图10)，过渡区21与淬硬层20的接触面沿淬硬层20的表面延伸。该过渡区21的硬度不高于基体材料的硬度，同时低于淬硬层20的硬度。过渡区21的深度不大于3.0mm。在一个优选的实施例中，过渡区21的深度不大于1.5mm。

实施例5

本实施例的手动工具为具有棘轮装置的棘轮螺丝批(见图11)，但不以此为限。该棘轮螺丝批的棘轮装置为力矩传递部件，如图12所示，棘轮装置包括棘轮22和棘爪23，采用铁基粉末冶金件或采用碳钢、合金结构钢、工具钢制成。棘轮22的外表面及该外表面以下的浅层区域和棘爪23的外表面及该外表面以下的浅层区域同时受到高频电流和中频电流的加热，受热均匀，随后经过冷却淬火。冷却淬火过程中，棘轮22的外表面及该外表面以下的浅层区域和棘爪23的外表面及该外表面以下的浅层区域同时淬火、硬化，因此从棘轮22的外表面至棘轮22的内部的第一深度范围内(棘轮22的外表面至该外表面以下的浅层区域)以及从棘爪23的外表面至棘爪23的内部的第一深度范围内(棘爪23的外表面至该外表面以下的浅层区域)形成有淬硬层24(见图16)；棘轮22上的淬硬层24与棘轮22的外表面同心，沿棘轮22的外表面均匀分布；棘爪23上的淬硬层24与棘爪23的外表面同心，沿棘爪23的外表面均匀分布。该淬硬层24的硬度高于棘轮22、棘爪23本体的硬度，棘轮22、棘爪23的内部保持原来的较低硬度状态，这使得棘轮22、棘爪23既能保持外表面优良的耐磨性，又能保持内部基体的良好韧性，提升了棘轮22螺丝批的使用寿命。

如图12所示，沿垂直于棘轮22、棘爪23的轴线方向E-E分别对棘轮22、棘爪23作剖面，在该剖面上所形成的淬硬层24的轮廓线大致同心于棘轮22、棘爪23的外表面，且棘轮22、棘爪23各处的淬硬层24均匀一致，分别在整个棘轮22、棘爪23上均匀分布。分别自棘轮22、棘爪23的外表面向里测量，所形成的淬硬层24的深度为0.3-8.0mm，在优选的实施例中，所形成的淬硬层24的深度为0.6-3.0mm。

本实施例所形成的淬硬层24的硬度在50HRC以上，在一个优选实施例中，淬硬层24的硬度为54-62HRC；在一个更优选的实施例中，淬硬层24的硬度为58HRC。淬硬层24与基体材料(棘轮22、棘爪23等的本体)之间存在一个狭窄的过渡区25(见图16)，过渡区25与淬硬层25的接触面沿淬硬层25的表面延伸。该过渡区25的硬度不高于基体材料的硬度，同时低于淬硬层24的硬度。过渡区25的深度不大于3.0mm。在一个优选的实施例中，过渡区25的深度不大于1.5mm。

实施例6

本实施例的手动工具为加速螺丝批(见图13)，与实施例5不同的是，该加速螺丝批除了棘轮22、棘爪23外，还包括增速行星齿28轮机构，增速行星齿28轮机构包括内齿圈26、太阳轮27和行星齿28，棘轮22的外表面及该外表面以下的浅层区域、棘爪23的外表面及该外表面以下的浅层区域、内齿圈26的外表面及该外表面以下的浅层区域、太阳轮27的外表面及该外表面以下的浅层区域和行星齿28的外表面及该外表面以下的浅层区域同时受到高频电流和中频电流的加热，随后经过冷却淬火。在冷却淬火过程中，棘轮22的外表面及该外表面以下的浅层区域、棘爪23的外表面及该外表面以下的浅层区域、内齿圈26的外表面及该外表面以下的浅层区域、太阳轮27的外表面及该外表面以下的浅层区域和行星齿28的外表面及该外表面以下的浅层区域同时淬火、硬化，因此从棘轮22、棘爪23、内齿圈26、太阳轮27和行星齿28各自的外表面至各自的内部的第一深度范围内(棘轮22的外表面至该外表面以下的浅层区域、棘爪23的外表面至该外表面以下的浅层区域、内齿圈26的外表面至该外表面以下的浅层区域、太阳轮27的外表面至该外表面以下的浅层区域、行星齿28的外表面至该外表面以下的浅层区域)形成有淬硬层24。棘轮22上的淬硬层24与棘轮22的外表面同心，沿棘轮22的外表面均匀分布；棘爪23上的淬硬层24与棘爪23的外表面同心，沿棘爪23的外表面均匀分布；内齿圈26上的淬硬层24与内齿圈26的外表面同心，沿内齿圈26的外表面均匀分布；太阳轮27上的淬硬层24与太阳轮27的外表面同心，沿太阳轮27的外表面均匀分布；行星齿28上的淬硬层24与行星齿28的外表面同心，沿行星齿28的外表面均匀分布。该淬硬层24的硬度高于棘轮22、棘爪23、内齿圈26、太阳轮27、行星齿28各自的本体的硬度，棘轮22、棘爪23、内齿圈26、太阳轮27、行星齿28各自的内部保持原来的较低硬度状态，这使得棘轮22、棘爪23、内齿圈26、太阳轮27、行星齿28等零件既能保持外表面优良的耐磨性，又能保持内部基体的良好韧性提升了加速螺丝批的使用寿命。

如图14所示，沿垂直于棘轮22、棘爪23轴线方向F-F分别对棘轮22、棘爪23作剖面，在该剖面上所形成的淬硬层24的轮廓线大致同心于棘轮22、棘爪23的外表面，且棘轮22、棘爪23各处的淬硬层24均匀一致，分别在整个棘轮22、棘爪23上均匀分布。分别自棘轮22、棘爪23的外表面向里测量，所形成的淬硬层24的深度为0.3-8.0mm，在优选的实施例中，所形成的淬硬层24的深度为0.6-3.0mm。如图15所示，沿垂直于内齿圈26、太阳轮27、行星齿28轴线方向分别G-G分别对内齿圈26、太阳轮27、行星齿28作剖面，在该剖面上所形成的淬硬层24的轮廓线大致同心于内齿圈26、太阳轮27、行星齿28的外表面，且内齿圈26、太阳轮27、行星齿28各处的淬硬层24均匀一致，分别在整个内齿圈26、太阳轮27、行星齿28上均匀分布。分别自内齿圈26、太阳轮27、行星齿28的外表面向里测量，所形成的淬硬层24的深度为0.3-8.0mm，在优选的实施例中，所形成的淬硬层24的深度为0.6-3.0mm。

本实施例所形成的淬硬层24的硬度在50HRC以上，在一个优选实施例中，淬硬层24的硬度为54-62HRC；在一个更优选的实施例中，淬硬层24的硬度为58HRC。淬硬层24与基体材料(棘轮22、棘爪23、内齿圈26、太阳轮27、行星齿28等的本体)之间存在一个狭窄的过渡区25(见图16)，过渡区25与淬硬层25的接触面沿淬硬层25的表面延伸。该过渡区25的硬度不高于基体材料的硬度，同时低于淬硬层24的硬度。过渡区25的深度不大于3.0mm。在一个优选的实施例中，过渡区25的深度不大于1.5mm。

实施例7

作为一个对比的实施例，选择了同行业内较著名的同类产品：制造商1的水泵钳、制造商2的水泵钳、制造商3的水泵钳，以及本申请的双频水泵钳作为夹扭力测试的样本，通过采用本实用新型上述制造方法的步骤对双频水泵钳进行双频感应淬火处理，而另外三种水泵钳经过常规的单频感应加热淬火，然后进行夹扭力测试。夹持圆棒(力矩为120N.M)后，制造商1的水泵钳明显磨损，制造商2水泵钳和本申请的双频水泵钳无磨损，制造商3的水泵钳轻微磨损。夹持25mm六角后，制造商1的水泵钳6颗齿明显压塌，制造商2的水泵钳1颗齿明显压塌，制造商3的水泵钳3颗齿轻微压塌，本申请的双频水泵钳1颗齿轻微压塌。夹扭同一镀锌水管50次后，制造商1的水泵钳磨损严重，制造商2的水泵钳和制造商3的水泵钳明显磨损，本申请的双频水泵钳轻微磨损。可见与常规的单频感应加热淬火的钳齿相比，采用双频感应加热装置淬火的钳齿的耐磨损状况得到提升。

实施例8

作为另一个对比的实施例，选择了10寸直口水泵钳，图的a、b、c分别是该水泵钳的钳头的齿部分别经过双频感应淬火后，在钳头的前、中、后段分别做钳头的横切面，并经过镶嵌、抛光、腐蚀所显示出来的钳头淬硬层的金相图。其中双频区组织为针状马氏体组织，靠近齿部的表面有轻微脱碳，高频淬火深度(淬硬层深度)分别为2.83mm、2.89mm、2.47mm。钳头的齿部的淬火层分布均匀，受力后不易产生中间塌陷，增加了钳口的咬合力。过渡区较小，基体区组织为回火屈氏体组织。

以上的实施方式详细描述了本实用新型的几种具体实施例。应当理解，本实用新型所属技术领域的人员在了解了本实用新型上述的技术构思、具体实施例和功效，可以根据本实用新型的技术构思作出诸多的修改和变化。因此，依据本实用新型的上述技术构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验从而获得的技术方案，皆应在本实用新型的权利要求书所请求的保护范围内。

Claims (16)

1.一种手动工具，其特征在于，所述手动工具至少包括力矩输出部件或力矩传递部件，从所述力矩输出部件的第一表面至所述力矩输出部件的内部的第一深度范围内，或从所述力矩传递部件的第一表面至所述力矩传递部件的内部的第一范围内，形成有淬硬层，所述淬硬层与所述力矩传输部件或所述力矩传递部件的本体之间还形成有过渡区。

2.根据权利要求1所述的手动工具，其特征在于，所述淬硬层形成的过程为：利用同一感应线圈上同时通入或导入的高频电流和中频电流同时对所述力矩输出部件或力矩传递部件的第一表面进行加热，然后再将所述力矩输出部件或所述力矩传递部件进行冷却淬火，所述过程同时使得所述过渡区形成。

3.根据权利要求1所述的手动工具，其特征在于，所述淬硬层的硬度高于所述力矩输出部件或所述力矩传递部件的本体的硬度。

4.根据权利要求1所述的手动工具，其特征在于，所述第一深度为0.3～8.0mm。

5.根据权利要求1所述的手动工具，其特征在于，所述过渡区的硬度不高于所述力矩输出部件的本体的硬度，且低于所述淬硬层的硬度。

6.根据权利要求5所述的手动工具，其特征在于，所述过渡区的深度不大于3.0mm。

7.根据权利要求1所述的手动工具，其特征在于，所述淬硬层的硬度大于50HRC。

8.根据权利要求1所述的手动工具，其特征在于，所述淬硬层沿所述力矩输出部件的第一表面或所述力矩传递部件的第一表面延伸。

9.根据权利要求8所述的手动工具，其特征在于，所述过渡区与所述淬硬层的接触面沿淬硬层的表面延伸。

10.根据权利要求8所述的手动工具，其特征在于，所述手动工具为钳类工具，所述钳类工具的钳头为所述力矩输出部件，所述钳头的齿部的外表面为所述第一表面，所述齿部同时受到所述高频电流和所述中频电流的加热，并经过冷却淬火后，从所述齿部的外表面至所述齿部的内部的所述第一深度范围内形成有所述淬硬层，所述淬硬层沿所述齿部的外轮廓均匀分布。

11.根据权利要求8所述的手动工具，其特征在于，所述手动工具为扳手，所述扳手包括手柄和设置在所述手柄的第一端的力矩输出部件，所述力矩输出部件的外表面同时受到所述高频电流和所述中频电流的加热，并经过冷却淬火后，从所述力矩输出部分的外表面至所述力矩输出部件的内部的所述第一深度范围内形成有所述淬硬层，所述淬硬层与所述力矩输出部分的外表面同心，沿所述力矩输出部分的外表面均匀分布。

12.根据权利要求8所述的手动工具，其特征在于，所述手动工具为夹具，所述夹具包括杆件，所述杆件具有第一工作面和第二工作面，所述第一工作面和所述第二工作面同时受到所述高频电流和所述中频电流的加热，并经过冷却淬火后，从所述第一工作面至所述杆件的内部的所述第一深度范围内以及从所述第二工作面至所述杆件的内部的所述第一深度范围内形成有所述淬硬层，所述淬硬层大致平行于所述第一工作面和所述第二工作面，沿所述第一工作面和第二工作面均匀分布。

13.根据权利要求12所述的手动工具，其特征在于，所述夹具包括第一夹体和第二夹体，所述杆件穿设于所述第一夹体和第二夹体中，所述第一工作面位于与所述第二工作面相对的位置上，所述第一夹体和所述第二夹体能够沿所述第一工作面和所述第二工作面进行相向或相反运动。

14.根据权利要求8所述的手动工具，其特征在于，所述手动工具为具有棘轮环的扳手，所述棘轮环的外表面同时受到所述高频电流和所述中频电流的加热，并经过冷却淬火后，从所述棘轮环的外表面至所述棘轮环的内部的所述第一深度范围内形成有所述淬硬层，所述淬硬层与所述棘轮环的外表面同心，沿所述棘轮环的外表面均匀分布。

15.根据权利要求8所述的手动工具，其特征在于，所述手动工具为具有棘轮装置的棘轮螺丝批，所述棘轮装置包括棘轮和棘爪，所述棘轮的外表面和所述棘爪的外表面同时受到所述高频电流和所述中频电流的加热，并经过冷却淬火后，从所述棘轮的外表面至所述棘轮的内部的所述第一深度范围内以及从所述棘爪的外表面至所述棘爪的内部的所述第一深度范围内形成有所述淬硬层；所述棘轮上的淬硬层与所述棘轮的外表面同心，沿所述棘轮的外表面均匀分布；所述棘爪上的淬硬层与所述棘爪的外表面同心，沿所述棘爪的外表面均匀分布。

16.根据权利要求14所述的手动工具，其特征在于，所述棘轮螺丝批还包括增速行星齿轮机构，所述增速行星齿轮机构包括内齿圈、太阳轮和行星齿，所述内齿圈的外表面、所述太阳轮的外表面和所述行星齿的外表面同时受到所述高频电流和所述中频电流的加热，并经过冷却淬火后，从所述内齿圈、太阳轮和行星齿各自的外表面至各自的内部的第一深度范围内形成有所述淬硬层；所述内齿圈上的淬硬层与所述内齿圈的外表面同心，沿所述内齿圈的外表面均匀分布；所述太阳轮上的淬硬层与所述太阳轮的外表面同心，沿所述太阳轮的外表面均匀分布；所述行星齿上的淬硬层与所述行星齿的外表面同心，沿所述行星齿的外表面均匀分布。