专利名称：一种轴类零件用淬火感应器及淬火方法
技术领域：
本发明涉及一种淬火感应器及淬火方法，尤其涉及一种轴类零件用淬火感应器及淬火方法。
背景技术：
对轴类零件(包括空心轴零件、薄壁管)的轴颈部(圆柱面和下端面的交接处)进行淬火是一道非常重要的工艺。其中，长/短空心轴回转结构件作为现代光电转台的关重零件，为了既保证光电系统长期工作状态的高精度，又增强车辆运动状态抵御强冲击振动的能力，要求对轴类零件上近直角导轨进行局部淬火强化，而同时轴类零件上的其余位置均不能受热变形。
现有的淬火方法中，激光淬火法因激光束的密度不均易导致零件淬火面质量不稳定；轴类零件的整体淬火易降低螺纹连接及抗冲击振动的可靠性。通常使用的高频感应加热淬火方法因为感应器形状的限制而导致轴类零件上淬火部位处的磁力线分布不均衡，所形成的淬火面距轴颈部的直角点过远，淬火效果差。
发明内容
本发明的一个目的，是提出一种圆柱面和下端面感应加热均匀且下端面无尖角效应的轴类零件用淬火感应器。本发明的另一个目的，是提出一种感应器外侧磁力线分布均匀的轴类零件用淬火感应器。本发明的再一个目的，是提出一种淬火液喷射及时的轴类零件用淬火感应器。本发明的另一个目的，是提出一种待淬火轴类零件上感应加热均匀的轴类零件淬火方法。为达此目的，一方面，本发明采用以下技术方案:一种轴类零件用淬火感应器，所述淬火感应器的本体为环状体，所述环状体包括外表面、内表面、顶面和底面，所述内表面为锥形面，所述内表面与底面交点距竖直轴线的距离小于所述内表面与顶面交点距竖直轴线的距离；所述底面与内表面交点距水平面的距离小于所述底面与外表面交点距水平面的距离。特别是，所述淬火感应器的内表面与竖直轴线之间的夹角为a，a的范围为20°至40° ;所述淬火感应器的底面与水平面之间的夹角为￠, ^的范围为2°至4°。特别是，在所述淬火感应器的外表面、内表面、顶面和底面上涂抹导磁材料，形成导磁层；内表面和底面的交界处不涂抹导磁材料。特别是，所述淬火感应器的内表面和底面交界处选择性地设置圆弧形倒角。特别是，所述本体截面为中空的腔体，所述腔体为感应器自冷却水通道。特别是，所述本体截面为中空的腔体，所述腔体为淬火液通道，在所述淬火感应器的内表面上设有第一喷液口和/或所述感应器的底面上设有第二喷液口，所设喷液口连通所述淬火液通道；优选地，所述第二喷液口与待淬火轴类零件下端面之间形成锐角，由第二喷液口喷出的淬火液直接作用于待淬火轴类零件下端面。特别是，所述本体截面为中空的腔体，所述腔体内形成两个通道，位于外侧的第一通道为感应器自冷却水通道；位于内侧的第二通道为淬火液通道，在所述淬火感应器的内表面上设有第一喷液口和/或在所述淬火感应器的底面上设有第二喷液口，所设喷液口连通所述淬火液通道；优选地，所述第二喷液口与待淬火轴类零件下端面之间形成锐角，由第二喷液口喷出的淬火液直接作用于待淬火轴类零件下端面。另一方面，本发明采用以下技术方案:一种轴类零件淬火系统，所述系统包括淬火感应器和轴类零件，所述轴类零件包括一下端面和一圆柱面，所述圆柱面与所述下端面相垂直；所述淬火感应器的本体为环状体，所述环状体包括外表面、内表面、顶面和底面，所述内表面为锥形面，所述内表面与顶面交点距竖直轴线的距离大于所述内表面与底面交点距竖直轴线的距离；所述底面与内表面交点距水平面的距离小于所述底面与外表面交点距水平面的距离；淬火感应器的内表面与待淬火轴类零件圆柱面之间形成夹角，淬火感应器的底面与待淬火轴类零件下端面之间形成夹角；淬火感应器的内表面与待淬火轴类零件圆柱面之间留有间隙，淬火感应器的底面与待淬火轴类零件下端面之间留有间隙。特别是，淬火感应器的内表面与待淬火轴类零件圆柱面之间形成夹角a，a的范围为20°至40° ;淬火感应器的底面与待淬火轴类零件下端面之间形成夹角￠,0的范围为2。至4° ;淬火感应器的内表面与待淬火轴类零件圆柱面之间最短距离为SI，SI的范围为0.8mm至1.2mm ;淬火感应器的底 面与待淬火轴类零件下端面之间最短距离为S 2，S 2的范围为0.3謹至0.8謹。再一方面，本发明采用以下技术方案:一种轴类零件淬火方法，所述方法为使用淬火感应器对待淬火轴类零件的轴颈部进行感应加热，提供待淬火轴类零件和淬火感应器，所述淬火感应器的内表面与待淬火轴类零件圆柱面之间形成夹角，淬火感应器的底面与待淬火轴类零件下端面之间形成夹角。特别是，所述方法包括下述步骤:所述淬火感应器的内表面与待淬火轴类零件圆柱面之间的夹角为a，a的范围为20。至40° ;所述淬火感应器的底面与所述待淬火轴类零件下端面之间的夹角为￠, 3的范围为2°至4° ；所述淬火感应器被设置在待淬火轴类零件的轴颈部，淬火感应器的内表面距待淬火轴类零件圆柱面的最近距离为SI，8 1的范围为0.8_至1.2_;淬火感应器的底面与待淬火轴类零件下端面的最近距离为S 2，S 2的范围为0.3_至0.8_ ;对淬火感应器通电，感应淬火时间为T,，Tr的范围为30秒至40秒；向待淬火轴类零件的淬火表面喷射淬火液。进一步地，向待淬火轴类零件的淬火表面喷射淬火液包括下述分步骤:开启第一喷液口和/或第二喷液口 ；从喷液口向待淬火轴类零件的淬火表面喷射淬火液。本发明轴类零件用淬火感应器的环状内表面为锥形面，通过扩大淬火感应器内表面与待淬火轴类零件圆柱面外侧的间隙，减少磁力线在零件圆柱截面上的分布，有效克服或减轻了集肤效应和临近效应。淬火感应器的底面为斜面，有效克服了待淬火轴类零件下端面上的尖角效应。在淬火感应器的外层和环状内表面上涂抹导磁粉形成导磁层，利用磁力线分布导引与控制技术解决磁力线的漏磁与逸磁问题，改善了淬火感应器功率损耗及电效率性能。腔体内设有淬火液通道，保证了待淬火轴类零件的及时冷却。本发明轴类零件用淬火感应器结构合理，使用方便，制造成本低，适用于包括空心轴零件和薄壁管在内的轴类零件轴颈部的淬火工艺。本发明轴类零件淬火系统利用本发明轴类零件用淬火感应器对轴类零件进行淬火，效果良好，解决了轴类零件淬火不均匀及淬火面积不够的问题。本发明淬火方法利用本发明轴类零件用淬火感应器对轴类零件的轴颈部进行淬火，淬火后的零件性能良好。本发明淬火方法工艺简明，对设备及其它硬件条件要求低，易于实现。
图1是本发明第一优选实施例结构示意图。图2是图1所示优选实施例截面放大示意图。图3是无导磁层时感应器周围磁力线的分布示意图。图4是形成导磁层后感应器周围磁力线的分布示意图。图5是本发明第二优选实施例结构示意图。图6是本发明第三优选实施例结构示意图。图7是本发明第四优选实施例结构示`意图。图中标记为:1、淬火感应器；2、腔体；3、内表面；4、底面；10、待淬火轴类零件；11、导磁层；21、第一通道；22、第二通道；23、第一喷液口 ；24、第二喷液口 ；101、待淬火轴类零件圆柱面；102、待淬火轴类零件下端面。
具体实施例方式下面结合附图并通过具体实施方式
来进一步说明本发明的技术方案。第一组优选实施例:如图1至图4所示，轴类零件用淬火感应器I为环状体，淬火感应器I的环状内表面3为对应待淬火轴类零件圆柱面101的锥形面，淬火感应器I的环状内表面3与待淬火轴类零件圆柱面101之间的夹角为a ;淬火感应器I的底面4为对应待淬火轴类零件下端面102的斜面，淬火感应器I的底面4与待淬火轴类零件下端面102之间的夹角为3。待淬火轴类零件圆柱面101和待淬火轴类零件下端面102交接处形成轴颈部(图中未标示)。环状内表面3的截面积从轴颈部开始沿着待淬火轴类零件圆柱面101向外的方向而逐渐增大。底面4与待淬火轴类零件下端面102之间的距离从轴颈部开始沿着待淬火轴类零件下端面102向外侧的方向而逐渐增大。环状体的体壁的截面为中空的腔体2。在淬火感应器I的内表面、外表面、顶面和底面外侧都涂有一层铁粉，形成导磁层
11。对应轴颈部的位置不做导磁层。淬火过程:将淬火感应器I套在待淬火轴类零件10的轴颈部，淬火感应器I的内表面3距待淬火轴类零件圆柱面101的最近距离为5 I ;淬火感应器I的底面4与待淬火轴类零件下端面102的最近距离为8 2。对淬火感应器I通电，感应淬火时间为I；。感应淬火结束后移开淬火感应器1，对淬火表面喷射冷却液。淬火工艺结束。通过调整a、P、S 1、S 2、和I；，得到的实验结果如下表所示。
权利要求
1.一种轴类零件用淬火感应器，其特征在于，所述淬火感应器的本体为环状体，所述环状体包括外表面、内表面、顶面和底面，所述内表面为锥形面，所述内表面与底面交点距竖直轴线的距离小于所述内表面与顶面交点距竖直轴线的距离；所述底面与内表面交点距水平面的距离小于所述底面与外表面交点距水平面的距离。
2.根据权利要求1所述的轴类零件用淬火感应器，其特征在于，所述淬火感应器的内表面与竖直轴线之间的夹角为a，a的范围为20°至40° ;所述淬火感应器的底面与水平面之间的夹角为￠, ^的范围为2°至4°。
3.根据权利要求1所述的轴类零件用淬火感应器，其特征在于，在所述淬火感应器的外表面、内表面、顶面和底面上设置有导磁材料，形成导磁层；内表面和底面的交界处不设置导磁材料。
4.根据权利要求1所述的轴类零件用淬火感应器，其特征在于，所述淬火感应器的内表面和底面交界处选择性地设置圆弧形倒角。
5.根据权利要求1所述的轴类零件用淬火感应器，其特征在于，所述本体截面为中空的腔体，所述腔体为感应器自冷却水通道。
6.根据权利要求1所述的轴类零件用淬火感应器，其特征在于，所述本体截面为中空的腔体，所述腔体为淬火液通道，在所述淬火感应器的内表面上设有第一喷液口和/或所述感应器的底面上设有第二喷液口，所设喷液口连通所述淬火液通道；优选地，所述第二喷液口与待淬火轴类零件下端面之间形成锐角，由第二喷液口喷出的淬火液直接作用于待淬火轴类零件下端面。
7.根据权利要求1所述的轴类零件用淬火感应器，其特征在于，所述本体截面为中空的腔体，所述腔体内形成两个通道，位于外侧的第一通道为感应器自冷却水通道；位于内侧的第二通道为淬火液通道， 在所述淬火感应器的内表面上设有第一喷液口和/或在所述淬火感应器的底面上设有第二喷液口，所设喷液口连通所述淬火液通道；优选地，所述第二喷液口与待淬火轴类零件下端面之间形成锐角，由第二喷液口喷出的淬火液直接作用于待淬火轴类零件下端面。
8.一种轴类零件淬火系统，所述系统包括淬火感应器和轴类零件，其特征在于，所述轴类零件包括一下端面和一圆柱面，所述圆柱面与所述下端面相垂直；所述淬火感应器的本体为环状体，所述环状体包括外表面、内表面、顶面和底面，所述内表面为锥形面，所述内表面与顶面交点距竖直轴线的距离大于所述内表面与底面交点距竖直轴线的距离；所述底面与内表面交点距水平面的距离小于所述底面与外表面交点距水平面的距离；淬火感应器的内表面与待淬火轴类零件圆柱面之间形成夹角，淬火感应器的底面与待淬火轴类零件下端面之间形成夹角；淬火感应器的内表面与待淬火轴类零件圆柱面之间留有间隙，淬火感应器的底面与待淬火轴类零件下端面之间留有间隙。
9.根据权利要求8所述的轴类零件淬火系统，其特征在于，淬火感应器的内表面与待淬火轴类零件圆柱面之间形成夹角a，a的范围为20°至40° ;淬火感应器的底面与待淬火轴类零件下端面之间形成夹角￠,0的范围为2°至4° ;淬火感应器的内表面与待淬火轴类零件圆柱面之间最短距离为S 1，S I的范围为0.8mm至1.2mm ;淬火感应器的底面与待淬火轴类零件下端面之间最短距离为S 2，S2的范围为0.3_至0.8_。
10.一种轴类零件淬火方法，所述方法为使用淬火感应器对待淬火轴类零件的轴颈部进行感应加热，其特征在于，提供待淬火轴类零件和淬火感应器，所述淬火感应器的内表面与待淬火轴类零件圆柱面之间形成夹角，淬火感应器的底面与待淬火轴类零件下端面之间形成夹角。
11.根据权利要求10所述的轴类零件淬火方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤: 所述淬火感应器的内表面与待淬火轴类零件圆柱面之间的夹角为a，a的范围为20°至40° ;所述淬火感应器的底面与所述待淬火轴类零件下端面之间的夹角为￠,0的范围为2°至4° ； 所述淬火感应器被设置在待淬火轴类零件的轴颈部，淬火感应器的内表面距待淬火轴类零件圆柱面的最近距离为SI，S I的范围为0.8_至1.2_;淬火感应器的底面与待淬火轴类零件下端面的最近距离为S 2，S 2的范围为0.3mm至0.8mm ; 对淬火感应器通电，感应淬火时间为T,，Tr的范围为30秒至40秒； 向待淬火轴类零件的淬火表面喷射淬火液。
12.根据权利要求10所述的轴类零件淬火方法，其特征在于，向待淬火轴类零件的淬火表面喷射淬火液包括下述分步骤: 开启第一喷液口和/或第二喷液口； 从喷液口向待淬火轴类零件的淬火表面喷射淬火液。
全文摘要
本发明公开了一种轴类零件用淬火感应器及淬火方法，为解决现有轴类零件轴颈部淬火效果差的问题而设计。本发明轴类零件用淬火感应器为环状体，内表面为锥形面，底面为斜面。腔体内形成感应器自冷却水通道和淬火液通道。在淬火感应器外表面、内表面、顶面和底面上形成导磁层。本发明轴类零件淬火系统包括轴类零件和本发明轴类零件用淬火感应器。本发明淬火方法为感应器内表面与圆柱面之间形成夹角，底面与下端面之间形成夹角。本发明轴类零件用淬火感应器及系统结构合理，使用方便，制造成本低，适用于包括空心轴零件和薄壁管在内的轴类零件。本发明淬火方法工艺简明，对设备等硬件条件要求低。
文档编号C21D9/00GK103173595SQ20131006801
公开日2013年6月26日 申请日期2013年3月4日 优先权日2013年3月4日
发明者施建华, 赵钰辉, 王以琦, 刘滨, 李勇怀, 郑练, 彭光宇, 马丹, 王克伟, 苏震, 马丽林, 李超, 申江勇, 郭俊亮, 韩方丁, 顾非 申请人:中国兵器工业新技术推广研究所