專利名稱：臺(tái)階軸類零件單匝半環(huán)式中頻感應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于臺(tái)階軸類零件中頻淬火的感應(yīng)加 熱器，屬于表面感應(yīng)熱處理技術(shù)領(lǐng)域。 二背景技術(shù)：
表面感應(yīng)熱處理是利用電磁感應(yīng)的原理，在金屬表面產(chǎn)生渦 流使零件快速加熱到相變溫度以上而實(shí)現(xiàn)表面淬火的工藝方 法、具有高效、節(jié)能等特點(diǎn)。經(jīng)表面感應(yīng)淬火的零件不僅提高 了表面硬度，而且通過(guò)與表面的壓應(yīng)力狀態(tài)及預(yù)先熱處理的心 部調(diào)質(zhì)組織相配合，可獲得很高的疲勞強(qiáng)度及耐磨性，顯著提 高零件的使用壽命。表面感應(yīng)熱處理根據(jù)頻率的高低可分為高 頻、中頻、工頻等三種，由于中頻表面感應(yīng)熱處理能夠提供理 想的淬硬層深度，因此運(yùn)用最為廣泛。其中中頻感應(yīng)器是表面 中頻感應(yīng)熱處理設(shè)備的能量輸出終端，直接關(guān)系到零件的加熱 效果，是中頻感應(yīng)熱處理設(shè)備的關(guān)鍵、重要器件。中頻感應(yīng)器 一般又可分為單匝感應(yīng)器和多匝感應(yīng)器，其中單匝感應(yīng)器設(shè)計(jì)、 制作簡(jiǎn)便，使用較普遍。
如附圖l所示的臺(tái)階軸類零件1淬火部位一般包括圓柱段4、 圓弧R過(guò)渡段2及平臺(tái)段3三部分，要求淬硬層在三部位平滑 過(guò)渡。在現(xiàn)有的技術(shù)中，主要采用環(huán)狀感應(yīng)器進(jìn)行連續(xù)式加熱， 其加熱原理以環(huán)狀效應(yīng)為主，具有所需功率小的特點(diǎn)。但環(huán)狀 感應(yīng)器有其不足之處存在尖角效應(yīng)及對(duì)零件截面變化敏感等。
在加熱臺(tái)階軸類零件時(shí)，圓弧K過(guò)渡段附近溫度較高，容易產(chǎn) 生過(guò)熱、過(guò)燒，而平臺(tái)段加熱效果卻不佳。淬火后，易產(chǎn)生裂
紋，硬化層分布不均勻，圓弧R過(guò)渡段易形成鼓包畸變，嚴(yán)重
時(shí)有可能將零件管壁淬穿。由于圓弧R過(guò)渡段及平臺(tái)段部位面 積較大，該部位的加熱延時(shí)會(huì)很長(zhǎng)，有燒毀感應(yīng)器的危險(xiǎn)，因 而對(duì)感應(yīng)器的制作要求較高。 三、發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是克服上述技術(shù)的不足，提供一種加工精 度高、制造成本較低、調(diào)試簡(jiǎn)便、工作性能安全可靠的臺(tái)階軸 類零件單匝半環(huán)式中頻感應(yīng)器，以用于臺(tái)階軸類零件的熱處理 加工。
本實(shí)用新型的目的是通過(guò)以下途徑實(shí)現(xiàn)的
本實(shí)用新型的臺(tái)階軸類零件單匝半環(huán)式中頻感應(yīng)器由有效 圈、連接管、接觸板、主噴水箱、輔噴水箱幾部分組成，連接 管與有效圈相連，主噴水箱、輔噴水箱分別設(shè)置固定在有效圈 面向零件加熱區(qū)域的正面及兩側(cè)，接觸板最終與中頻機(jī)床變壓 器連接，其中主要部件有效圈由下半環(huán)、上半環(huán)及加熱柱組合 而成，下半環(huán)及加熱柱上加裝有導(dǎo)磁體，整個(gè)有效圈呈半環(huán)式 中空狀。
有效圈高度的選取根據(jù)零件的硬化層分布設(shè)計(jì)要求來(lái)定，
一般為硬化層分布長(zhǎng)度L的120%左右，有效圈上、下半環(huán)直徑 為半軸套管圓柱段直徑+ 6mm，下半環(huán)(51)長(zhǎng)度取圓周長(zhǎng)的50 60%，上半環(huán)(52)長(zhǎng)度取圓周長(zhǎng)的40 50% 。
采用了上述技術(shù)方案的本實(shí)用新型，其加熱原理是以臨近效 應(yīng)為主，既不存在尖角效應(yīng)，對(duì)零件截面變化也不敏感，加熱 臺(tái)階軸類零件時(shí)，各部位溫度均勻，平臺(tái)段部位加熱狀況良好， 淬火后可滿足2 8mm的硬化層深度要求，硬化層分布均勻，解
決了圓弧R過(guò)渡段淬火裂紋及易形成鼓包畸變的問(wèn)題。由于本 實(shí)用新型的加熱原理以臨近效應(yīng)為主，因此其調(diào)試主要是調(diào)整
感應(yīng)器有效圈與臺(tái)階軸類零件相對(duì)間隙，間隙越小，加熱效率 越高。本實(shí)用新型的半環(huán)型開(kāi)放式設(shè)計(jì)可提供很大的間隙調(diào)整 空間， 一方面可通過(guò)調(diào)試得到各種所需的加熱效果，滿足不同 的硬化層分布設(shè)計(jì)要求，另一方面當(dāng)感應(yīng)器制作出現(xiàn)誤差時(shí)， 可通過(guò)適當(dāng)調(diào)試加以補(bǔ)償，這就降低了本實(shí)用新型的制作精度 要求。因此，本實(shí)用新型完全解決了現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，可 得到理想的淬火后硬化層分布，同時(shí)還具有制作精度要求低、 可調(diào)整性好、工作性能穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)。
四

圖1為臺(tái)階軸類零件結(jié)構(gòu)示意圖中1-臺(tái)階軸類零件、2-平臺(tái)段、3-圓弧R過(guò)渡段、4-圓柱段。
圖2為本實(shí)用新型臺(tái)階軸類零件單匝半環(huán)式中頻感應(yīng)器結(jié)構(gòu) 示意圖中5-有效圈、6、 7-輔噴水箱、8-主噴水箱、9-連接管、 IO-水管、11-接觸板。
圖3為本實(shí)用新型臺(tái)階軸類零件單匝半環(huán)式中頻感應(yīng)器中有 效圈結(jié)構(gòu)示意圖中5-有效圈、51-下半環(huán)、52-上半環(huán)、53、 54-加熱柱、 55-導(dǎo)磁體。
五具體實(shí)施方式
如圖2所示，本實(shí)用新型的臺(tái)階軸類零件單匝半環(huán)式中頻感 應(yīng)器由有效圈5、連接管9、接觸板11、主噴水箱8、輔噴水箱 6、 7幾部分組成，連接管9與有效圈5相連，主噴水箱8、輔 噴水箱6、 7分別設(shè)置固定在有效圈5面向零件加熱區(qū)域的正面
及兩側(cè)，接觸板11最終與中頻機(jī)床變壓器連接，其中的主要部 件有效圈由下半環(huán)51、上半環(huán)52及加熱柱53、 54組合而成，
整個(gè)有效圈部件呈中空狀。為了提高加熱效率，在有效圈下半
環(huán)、加熱柱上加裝導(dǎo)磁體55，其中下半環(huán)51加裝的是外周設(shè)有 斜邊的異形導(dǎo)磁體，即該導(dǎo)磁體的外周形狀與熱處理的軸類零 件相適應(yīng)，以保證導(dǎo)磁體與下半環(huán)51配合后不與零件圓柱段發(fā) 生干涉，并且能兼顧零件圓弧R過(guò)渡段及平臺(tái)兩部位的加熱效果。
制作加工時(shí)，采用紫銅棒料加工有效圈下半環(huán)，有效圈上 半環(huán)、加熱柱、連接管采用壁厚1.5 2.0的紫銅管料加工成型； 接觸板11采用厚度6 8mm的紫銅板加工；然后采用銅焊組焊 上述部件得到感應(yīng)器主體。主噴水箱、輔噴水箱采用銅合金板 材經(jīng)鉗、冷作加工后，組焊成型并與水管10配焊。主噴水箱、 輔噴水箱上噴水孔的排列方式為間距3mm、均勻交錯(cuò)排列，輔噴 水箱鉆孔角度應(yīng)保證裝配后指向零件加熱部位。主噴水箱通過(guò) 兩塊絕緣扳與接觸板螺釘連接，兩只輔噴水箱與主噴水箱通過(guò) 螺釘連接。裝配后，確保噴水箱組件與感應(yīng)器主體絕緣。導(dǎo)磁 體采用0. 2 0. 5mm硅鋼片沖裁而成，安裝前先進(jìn)行磷化處理，
安裝后用環(huán)氧樹(shù)脂或絕緣漆固化。
本實(shí)用新型采用同時(shí)加熱模式，因此對(duì)機(jī)床輸出功率有一 定要求，比功率達(dá)到0. 18kw/cm2以上即可得到良好的加熱淬火 效果。調(diào)試時(shí)，先保證有效圈與零件相對(duì)間隙3mm左右，通電 后，再根據(jù)加熱情況對(duì)各部位間隙作適當(dāng)調(diào)整。加熱時(shí)間按零 件直徑大小的不同， 一般為10 50秒，淬火噴淬火劑延時(shí)30 60秒。
權(quán)利要求1、一種臺(tái)階軸類零件單匝半環(huán)式中頻感應(yīng)器，由有效圈(5)、連接管(9)、接觸板(11)、主噴水箱(8)、輔噴水箱(6、7)幾部分組成，連接管(9)與有效圈(5)相連，主噴水箱(8)、輔噴水箱(6、7)分別設(shè)置固定在有效圈面向零件加熱區(qū)域的正面及兩側(cè)，接觸板(11)與中頻機(jī)床變壓器連接，其特征在于有效圈(5)是由下半環(huán)(51)、上半環(huán)(52)及加熱柱(53、54)組合而成的半環(huán)式中空狀組件，所述下半環(huán)(51)及加熱柱(53、54)上加裝有導(dǎo)磁體(55)。
2、 按權(quán)利要求1所述的臺(tái)階軸類零件單匝半環(huán)式中頻感應(yīng) 器，其特征在于下半環(huán)(51)上加裝的導(dǎo)磁體為外周帶有斜 邊的異形導(dǎo)磁體。
3、按權(quán)利要求1所述的臺(tái)階軸類零件單匝半環(huán)式中頻感 應(yīng)器，其特征在于有效圈(5)高度為零件硬化層分布長(zhǎng)度的 120%，有效圈上、下半環(huán)直徑為零件直徑+ 6mm，下半環(huán)(51) 弧長(zhǎng)為圓周長(zhǎng)的50 60%，上半環(huán)(52)弧長(zhǎng)為圓周長(zhǎng)的40 50
專利摘要一種臺(tái)階軸類零件單匝半環(huán)式中頻感應(yīng)器，由有效圈、連接管、接觸板、主噴水箱、輔噴水箱幾部分組成，連接管與有效圈相連，主噴水箱、輔噴水箱分別設(shè)置固定在有效圈面向零件加熱區(qū)域的正面及兩側(cè)，接觸板與中頻機(jī)床變壓器連接，其有效圈是由下半環(huán)、上半環(huán)及加熱柱組合而成的半環(huán)式中空狀組件。本實(shí)用新型加熱效果好，可得到理想的淬火后硬化層分布，同時(shí)還具有制作精度要求低、可調(diào)整性好、工作性能穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)。適用于臺(tái)階軸類零件中頻淬火熱處理時(shí)使用。
文檔編號(hào)C21D1/09GK201006887SQ20072012270
公開(kāi)日2008年1月16日 申請(qǐng)日期2007年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月5日
發(fā)明者忠 劉, 均 吳, 王天祥, 兵 賀 申請(qǐng)人:貴州航天紅光機(jī)械制造有限公司