專利名稱：一種軸類零件用淬火感應(yīng)器及淬火方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種淬火感應(yīng)器及淬火方法，尤其涉及一種軸類零件用淬火感應(yīng)器及淬火方法。
背景技術(shù)：
對軸類零件(包括空心軸零件、薄壁管)的軸頸部(圓柱面和下端面的交接處)進(jìn)行淬火是一道非常重要的工藝。其中，長/短空心軸回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)件作為現(xiàn)代光電轉(zhuǎn)臺的關(guān)重零件，為了既保證光電系統(tǒng)長期工作狀態(tài)的高精度，又增強(qiáng)車輛運(yùn)動狀態(tài)抵御強(qiáng)沖擊振動的能力，要求對軸類零件上近直角導(dǎo)軌進(jìn)行局部淬火強(qiáng)化，而同時(shí)軸類零件上的其余位置均不能受熱變形。
現(xiàn)有的淬火方法中，激光淬火法因激光束的密度不均易導(dǎo)致零件淬火面質(zhì)量不穩(wěn)定；軸類零件的整體淬火易降低螺紋連接及抗沖擊振動的可靠性。通常使用的高頻感應(yīng)加熱淬火方法因?yàn)楦袘?yīng)器形狀的限制而導(dǎo)致軸類零件上淬火部位處的磁力線分布不均衡，所形成的淬火面距軸頸部的直角點(diǎn)過遠(yuǎn)，淬火效果差。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的，是提出一種圓柱面和下端面感應(yīng)加熱均勻且下端面無尖角效應(yīng)的軸類零件用淬火感應(yīng)器。本發(fā)明的另一個(gè)目的，是提出一種感應(yīng)器外側(cè)磁力線分布均勻的軸類零件用淬火感應(yīng)器。本發(fā)明的再一個(gè)目的，是提出一種淬火液噴射及時(shí)的軸類零件用淬火感應(yīng)器。本發(fā)明的另一個(gè)目的，是提出一種待淬火軸類零件上感應(yīng)加熱均勻的軸類零件淬火方法。為達(dá)此目的，一方面，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:一種軸類零件用淬火感應(yīng)器，所述淬火感應(yīng)器的本體為環(huán)狀體，所述環(huán)狀體包括外表面、內(nèi)表面、頂面和底面，所述內(nèi)表面為錐形面，所述內(nèi)表面與底面交點(diǎn)距豎直軸線的距離小于所述內(nèi)表面與頂面交點(diǎn)距豎直軸線的距離；所述底面與內(nèi)表面交點(diǎn)距水平面的距離小于所述底面與外表面交點(diǎn)距水平面的距離。特別是，所述淬火感應(yīng)器的內(nèi)表面與豎直軸線之間的夾角為a，a的范圍為20°至40° ;所述淬火感應(yīng)器的底面與水平面之間的夾角為￠, ^的范圍為2°至4°。特別是，在所述淬火感應(yīng)器的外表面、內(nèi)表面、頂面和底面上涂抹導(dǎo)磁材料，形成導(dǎo)磁層；內(nèi)表面和底面的交界處不涂抹導(dǎo)磁材料。特別是，所述淬火感應(yīng)器的內(nèi)表面和底面交界處選擇性地設(shè)置圓弧形倒角。特別是，所述本體截面為中空的腔體，所述腔體為感應(yīng)器自冷卻水通道。特別是，所述本體截面為中空的腔體，所述腔體為淬火液通道，在所述淬火感應(yīng)器的內(nèi)表面上設(shè)有第一噴液口和/或所述感應(yīng)器的底面上設(shè)有第二噴液口，所設(shè)噴液口連通所述淬火液通道；優(yōu)選地，所述第二噴液口與待淬火軸類零件下端面之間形成銳角，由第二噴液口噴出的淬火液直接作用于待淬火軸類零件下端面。特別是，所述本體截面為中空的腔體，所述腔體內(nèi)形成兩個(gè)通道，位于外側(cè)的第一通道為感應(yīng)器自冷卻水通道；位于內(nèi)側(cè)的第二通道為淬火液通道，在所述淬火感應(yīng)器的內(nèi)表面上設(shè)有第一噴液口和/或在所述淬火感應(yīng)器的底面上設(shè)有第二噴液口，所設(shè)噴液口連通所述淬火液通道；優(yōu)選地，所述第二噴液口與待淬火軸類零件下端面之間形成銳角，由第二噴液口噴出的淬火液直接作用于待淬火軸類零件下端面。另一方面，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:一種軸類零件淬火系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括淬火感應(yīng)器和軸類零件，所述軸類零件包括一下端面和一圓柱面，所述圓柱面與所述下端面相垂直；所述淬火感應(yīng)器的本體為環(huán)狀體，所述環(huán)狀體包括外表面、內(nèi)表面、頂面和底面，所述內(nèi)表面為錐形面，所述內(nèi)表面與頂面交點(diǎn)距豎直軸線的距離大于所述內(nèi)表面與底面交點(diǎn)距豎直軸線的距離；所述底面與內(nèi)表面交點(diǎn)距水平面的距離小于所述底面與外表面交點(diǎn)距水平面的距離；淬火感應(yīng)器的內(nèi)表面與待淬火軸類零件圓柱面之間形成夾角，淬火感應(yīng)器的底面與待淬火軸類零件下端面之間形成夾角；淬火感應(yīng)器的內(nèi)表面與待淬火軸類零件圓柱面之間留有間隙，淬火感應(yīng)器的底面與待淬火軸類零件下端面之間留有間隙。特別是，淬火感應(yīng)器的內(nèi)表面與待淬火軸類零件圓柱面之間形成夾角a，a的范圍為20°至40° ;淬火感應(yīng)器的底面與待淬火軸類零件下端面之間形成夾角￠,0的范圍為2。至4° ;淬火感應(yīng)器的內(nèi)表面與待淬火軸類零件圓柱面之間最短距離為SI，SI的范圍為0.8mm至1.2mm ;淬火感應(yīng)器的底 面與待淬火軸類零件下端面之間最短距離為S 2，S 2的范圍為0.3謹(jǐn)至0.8謹(jǐn)。再一方面，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:一種軸類零件淬火方法，所述方法為使用淬火感應(yīng)器對待淬火軸類零件的軸頸部進(jìn)行感應(yīng)加熱，提供待淬火軸類零件和淬火感應(yīng)器，所述淬火感應(yīng)器的內(nèi)表面與待淬火軸類零件圓柱面之間形成夾角，淬火感應(yīng)器的底面與待淬火軸類零件下端面之間形成夾角。特別是，所述方法包括下述步驟:所述淬火感應(yīng)器的內(nèi)表面與待淬火軸類零件圓柱面之間的夾角為a，a的范圍為20。至40° ;所述淬火感應(yīng)器的底面與所述待淬火軸類零件下端面之間的夾角為￠, 3的范圍為2°至4° ；所述淬火感應(yīng)器被設(shè)置在待淬火軸類零件的軸頸部，淬火感應(yīng)器的內(nèi)表面距待淬火軸類零件圓柱面的最近距離為SI，8 1的范圍為0.8_至1.2_;淬火感應(yīng)器的底面與待淬火軸類零件下端面的最近距離為S 2，S 2的范圍為0.3_至0.8_ ;對淬火感應(yīng)器通電，感應(yīng)淬火時(shí)間為T,，Tr的范圍為30秒至40秒；向待淬火軸類零件的淬火表面噴射淬火液。進(jìn)一步地，向待淬火軸類零件的淬火表面噴射淬火液包括下述分步驟:開啟第一噴液口和/或第二噴液口 ；從噴液口向待淬火軸類零件的淬火表面噴射淬火液。本發(fā)明軸類零件用淬火感應(yīng)器的環(huán)狀內(nèi)表面為錐形面，通過擴(kuò)大淬火感應(yīng)器內(nèi)表面與待淬火軸類零件圓柱面外側(cè)的間隙，減少磁力線在零件圓柱截面上的分布，有效克服或減輕了集膚效應(yīng)和臨近效應(yīng)。淬火感應(yīng)器的底面為斜面，有效克服了待淬火軸類零件下端面上的尖角效應(yīng)。在淬火感應(yīng)器的外層和環(huán)狀內(nèi)表面上涂抹導(dǎo)磁粉形成導(dǎo)磁層，利用磁力線分布導(dǎo)引與控制技術(shù)解決磁力線的漏磁與逸磁問題，改善了淬火感應(yīng)器功率損耗及電效率性能。腔體內(nèi)設(shè)有淬火液通道，保證了待淬火軸類零件的及時(shí)冷卻。本發(fā)明軸類零件用淬火感應(yīng)器結(jié)構(gòu)合理，使用方便，制造成本低，適用于包括空心軸零件和薄壁管在內(nèi)的軸類零件軸頸部的淬火工藝。本發(fā)明軸類零件淬火系統(tǒng)利用本發(fā)明軸類零件用淬火感應(yīng)器對軸類零件進(jìn)行淬火，效果良好，解決了軸類零件淬火不均勻及淬火面積不夠的問題。本發(fā)明淬火方法利用本發(fā)明軸類零件用淬火感應(yīng)器對軸類零件的軸頸部進(jìn)行淬火，淬火后的零件性能良好。本發(fā)明淬火方法工藝簡明，對設(shè)備及其它硬件條件要求低，易于實(shí)現(xiàn)。
圖1是本發(fā)明第一優(yōu)選實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖1所示優(yōu)選實(shí)施例截面放大示意圖。圖3是無導(dǎo)磁層時(shí)感應(yīng)器周圍磁力線的分布示意圖。圖4是形成導(dǎo)磁層后感應(yīng)器周圍磁力線的分布示意圖。圖5是本發(fā)明第二優(yōu)選實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。圖6是本發(fā)明第三優(yōu)選實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。圖7是本發(fā)明第四優(yōu)選實(shí)施例結(jié)構(gòu)示`意圖。圖中標(biāo)記為:1、淬火感應(yīng)器；2、腔體；3、內(nèi)表面；4、底面；10、待淬火軸類零件；11、導(dǎo)磁層；21、第一通道；22、第二通道；23、第一噴液口 ；24、第二噴液口 ；101、待淬火軸類零件圓柱面；102、待淬火軸類零件下端面。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖并通過具體實(shí)施方式
來進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。第一組優(yōu)選實(shí)施例:如圖1至圖4所示，軸類零件用淬火感應(yīng)器I為環(huán)狀體，淬火感應(yīng)器I的環(huán)狀內(nèi)表面3為對應(yīng)待淬火軸類零件圓柱面101的錐形面，淬火感應(yīng)器I的環(huán)狀內(nèi)表面3與待淬火軸類零件圓柱面101之間的夾角為a ;淬火感應(yīng)器I的底面4為對應(yīng)待淬火軸類零件下端面102的斜面，淬火感應(yīng)器I的底面4與待淬火軸類零件下端面102之間的夾角為3。待淬火軸類零件圓柱面101和待淬火軸類零件下端面102交接處形成軸頸部(圖中未標(biāo)示)。環(huán)狀內(nèi)表面3的截面積從軸頸部開始沿著待淬火軸類零件圓柱面101向外的方向而逐漸增大。底面4與待淬火軸類零件下端面102之間的距離從軸頸部開始沿著待淬火軸類零件下端面102向外側(cè)的方向而逐漸增大。環(huán)狀體的體壁的截面為中空的腔體2。在淬火感應(yīng)器I的內(nèi)表面、外表面、頂面和底面外側(cè)都涂有一層鐵粉，形成導(dǎo)磁層
11。對應(yīng)軸頸部的位置不做導(dǎo)磁層。淬火過程:將淬火感應(yīng)器I套在待淬火軸類零件10的軸頸部，淬火感應(yīng)器I的內(nèi)表面3距待淬火軸類零件圓柱面101的最近距離為5 I ;淬火感應(yīng)器I的底面4與待淬火軸類零件下端面102的最近距離為8 2。對淬火感應(yīng)器I通電，感應(yīng)淬火時(shí)間為I；。感應(yīng)淬火結(jié)束后移開淬火感應(yīng)器1，對淬火表面噴射冷卻液。淬火工藝結(jié)束。通過調(diào)整a、P、S 1、S 2、和I；，得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下表所示。
權(quán)利要求
1.一種軸類零件用淬火感應(yīng)器，其特征在于，所述淬火感應(yīng)器的本體為環(huán)狀體，所述環(huán)狀體包括外表面、內(nèi)表面、頂面和底面，所述內(nèi)表面為錐形面，所述內(nèi)表面與底面交點(diǎn)距豎直軸線的距離小于所述內(nèi)表面與頂面交點(diǎn)距豎直軸線的距離；所述底面與內(nèi)表面交點(diǎn)距水平面的距離小于所述底面與外表面交點(diǎn)距水平面的距離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸類零件用淬火感應(yīng)器，其特征在于，所述淬火感應(yīng)器的內(nèi)表面與豎直軸線之間的夾角為a，a的范圍為20°至40° ;所述淬火感應(yīng)器的底面與水平面之間的夾角為￠, ^的范圍為2°至4°。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸類零件用淬火感應(yīng)器，其特征在于，在所述淬火感應(yīng)器的外表面、內(nèi)表面、頂面和底面上設(shè)置有導(dǎo)磁材料，形成導(dǎo)磁層；內(nèi)表面和底面的交界處不設(shè)置導(dǎo)磁材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸類零件用淬火感應(yīng)器，其特征在于，所述淬火感應(yīng)器的內(nèi)表面和底面交界處選擇性地設(shè)置圓弧形倒角。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸類零件用淬火感應(yīng)器，其特征在于，所述本體截面為中空的腔體，所述腔體為感應(yīng)器自冷卻水通道。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸類零件用淬火感應(yīng)器，其特征在于，所述本體截面為中空的腔體，所述腔體為淬火液通道，在所述淬火感應(yīng)器的內(nèi)表面上設(shè)有第一噴液口和/或所述感應(yīng)器的底面上設(shè)有第二噴液口，所設(shè)噴液口連通所述淬火液通道；優(yōu)選地，所述第二噴液口與待淬火軸類零件下端面之間形成銳角，由第二噴液口噴出的淬火液直接作用于待淬火軸類零件下端面。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸類零件用淬火感應(yīng)器，其特征在于，所述本體截面為中空的腔體，所述腔體內(nèi)形成兩個(gè)通道，位于外側(cè)的第一通道為感應(yīng)器自冷卻水通道；位于內(nèi)側(cè)的第二通道為淬火液通道， 在所述淬火感應(yīng)器的內(nèi)表面上設(shè)有第一噴液口和/或在所述淬火感應(yīng)器的底面上設(shè)有第二噴液口，所設(shè)噴液口連通所述淬火液通道；優(yōu)選地，所述第二噴液口與待淬火軸類零件下端面之間形成銳角，由第二噴液口噴出的淬火液直接作用于待淬火軸類零件下端面。
8.一種軸類零件淬火系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括淬火感應(yīng)器和軸類零件，其特征在于，所述軸類零件包括一下端面和一圓柱面，所述圓柱面與所述下端面相垂直；所述淬火感應(yīng)器的本體為環(huán)狀體，所述環(huán)狀體包括外表面、內(nèi)表面、頂面和底面，所述內(nèi)表面為錐形面，所述內(nèi)表面與頂面交點(diǎn)距豎直軸線的距離大于所述內(nèi)表面與底面交點(diǎn)距豎直軸線的距離；所述底面與內(nèi)表面交點(diǎn)距水平面的距離小于所述底面與外表面交點(diǎn)距水平面的距離；淬火感應(yīng)器的內(nèi)表面與待淬火軸類零件圓柱面之間形成夾角，淬火感應(yīng)器的底面與待淬火軸類零件下端面之間形成夾角；淬火感應(yīng)器的內(nèi)表面與待淬火軸類零件圓柱面之間留有間隙，淬火感應(yīng)器的底面與待淬火軸類零件下端面之間留有間隙。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的軸類零件淬火系統(tǒng)，其特征在于，淬火感應(yīng)器的內(nèi)表面與待淬火軸類零件圓柱面之間形成夾角a，a的范圍為20°至40° ;淬火感應(yīng)器的底面與待淬火軸類零件下端面之間形成夾角￠,0的范圍為2°至4° ;淬火感應(yīng)器的內(nèi)表面與待淬火軸類零件圓柱面之間最短距離為S 1，S I的范圍為0.8mm至1.2mm ;淬火感應(yīng)器的底面與待淬火軸類零件下端面之間最短距離為S 2，S2的范圍為0.3_至0.8_。
10.一種軸類零件淬火方法，所述方法為使用淬火感應(yīng)器對待淬火軸類零件的軸頸部進(jìn)行感應(yīng)加熱，其特征在于，提供待淬火軸類零件和淬火感應(yīng)器，所述淬火感應(yīng)器的內(nèi)表面與待淬火軸類零件圓柱面之間形成夾角，淬火感應(yīng)器的底面與待淬火軸類零件下端面之間形成夾角。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的軸類零件淬火方法，其特征在于，所述方法包括下述步驟: 所述淬火感應(yīng)器的內(nèi)表面與待淬火軸類零件圓柱面之間的夾角為a，a的范圍為20°至40° ;所述淬火感應(yīng)器的底面與所述待淬火軸類零件下端面之間的夾角為￠,0的范圍為2°至4° ； 所述淬火感應(yīng)器被設(shè)置在待淬火軸類零件的軸頸部，淬火感應(yīng)器的內(nèi)表面距待淬火軸類零件圓柱面的最近距離為SI，S I的范圍為0.8_至1.2_;淬火感應(yīng)器的底面與待淬火軸類零件下端面的最近距離為S 2，S 2的范圍為0.3mm至0.8mm ; 對淬火感應(yīng)器通電，感應(yīng)淬火時(shí)間為T,，Tr的范圍為30秒至40秒； 向待淬火軸類零件的淬火表面噴射淬火液。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的軸類零件淬火方法，其特征在于，向待淬火軸類零件的淬火表面噴射淬火液包括下述分步驟: 開啟第一噴液口和/或第二噴液口； 從噴液口向待淬火軸類零件的淬火表面噴射淬火液。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種軸類零件用淬火感應(yīng)器及淬火方法，為解決現(xiàn)有軸類零件軸頸部淬火效果差的問題而設(shè)計(jì)。本發(fā)明軸類零件用淬火感應(yīng)器為環(huán)狀體，內(nèi)表面為錐形面，底面為斜面。腔體內(nèi)形成感應(yīng)器自冷卻水通道和淬火液通道。在淬火感應(yīng)器外表面、內(nèi)表面、頂面和底面上形成導(dǎo)磁層。本發(fā)明軸類零件淬火系統(tǒng)包括軸類零件和本發(fā)明軸類零件用淬火感應(yīng)器。本發(fā)明淬火方法為感應(yīng)器內(nèi)表面與圓柱面之間形成夾角，底面與下端面之間形成夾角。本發(fā)明軸類零件用淬火感應(yīng)器及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)合理，使用方便，制造成本低，適用于包括空心軸零件和薄壁管在內(nèi)的軸類零件。本發(fā)明淬火方法工藝簡明，對設(shè)備等硬件條件要求低。
文檔編號C21D9/00GK103173595SQ20131006801
公開日2013年6月26日 申請日期2013年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月4日
發(fā)明者施建華, 趙鈺輝, 王以琦, 劉濱, 李勇懷, 鄭練, 彭光宇, 馬丹, 王克偉, 蘇震, 馬麗林, 李超, 申江勇, 郭俊亮, 韓方丁, 顧非 申請人:中國兵器工業(yè)新技術(shù)推廣研究所