一种磁滞环冲片真空回火热处理工装的制作方法

1.本实用新型属于热处理工艺领域，具体涉及一种磁滞环冲片真空回火热处理工装。


背景技术：

2.磁滞环冲片是由磁滞合金2j4冲制加工而成，是磁滞电机的重要零件。其质量状态，特别是磁性能的优劣直接影响着磁滞电机的性能。磁滞合金2j4具有优良的磁滞性能，决定电机的启动力矩和启动时间，对电机启动可靠性及抗过载能力有重要影响。该材料被广泛用于磁滞电机的转子、电机、陀螺仪等航天航空设备。
3.磁滞合金2j4的磁性能是通过回火热处理而获得。为保证零件表面无氧化，多采用在真空热处理设备中进行回火处理。由于2j4 材料的磁特性对回火温度十分敏感，即热处理温度或设备温度场的变化都会对材料的磁性能产生影响。因此，该材料制成零件在热处理过程中，不同位置的零件，其受热温度差异都会使处理后零件的磁性能产生影响。根据标准要求及实际工作中要求，用于磁滞合金 2j4的热处理设备，其控温精度应达到
±
1℃，回火温度点的炉温均匀性控制在
±
2℃，方能使热处理后零件的磁性能一致性较好。因而，采用先进的热处理工艺方法和工艺装备是至关重要的。
4.目前国内外的真空设备的控温精度能达到1
‰
，可满足磁滞合金 2j4热处理工艺要求，但这些设备的有效加热区炉温均匀性却只有均为
±
5℃，不能满足该材料的热处理工艺要求。为保证其热处理后磁性能一致性较好，应进一步提高零件在热处理过程中受热均匀性。
5.现有市场上各产品使用的磁滞环冲片，要求零件表面无氧化。为满足设计要求，将该零件放在真空炉中进行热处理。
6.现有对磁滞环冲片在进行回火热处理时，通常是将零件叠装或堆放在通用工装盒内进行回火处理。现有的工装盒均采用碳钢或不锈钢焊制而成。
7.在实际生成过程采用以上对磁滞环冲片进行回火热处理时，主要存在以下问题：
8.1)在现有工装盒表层及外部放置的零件与底部及中心放置的零件的受热状态不一致，热处理出磁滞环冲片的磁性能差异较大。
9.2)由于工装采用碳钢或不锈钢焊制而成，传热速度较慢，保温性能较差。
10.3)磁滞环冲片在真空状态下加热速度慢，热处理工艺时间较长，生产效率低。
11.其原因如下：真空状态下加热是在极稀薄的气氛中进行的，其传热方式为单一的辐射传热。根据斯蒂芬-博尔兹曼定律，即理想灰体传热能力e[(j/(m2h)]与绝对温度的四次方成正比，
[0012][0013]
式中：
[0014]
c(4.96ε)
----
理想灰体辐射系数[j/(m2·
h
·
k4)]
[0015]
ε
----
灰体黑度
[0016]
金属材料虽与理想灰体有一定偏差。为方便计算，也可用上述定律。
[0017]
由此可看出，在低温阶段，升温必然缓慢，因此，真空加热的特点是在800℃以下的真空传热方式以辐射传热为主，而磁滞合金2j4 真空回火温度一般在600℃～630℃，加热速度缓慢。热处理工艺时间较长，加热及保温时间需2.5小时，生产效率低。
[0018]
通过测试采用上述工艺方法处理出的磁滞环冲片磁性能差异在 8％～10％。


技术实现要素：

[0019]
为解决磁滞环冲片利用现有真空回火热处理过程所导致的加热速度慢、保温效果差、热处理后磁滞环冲片磁性能一致性差的问题，本实用新型提供了一种磁滞环冲片真空回火热处理工装。
[0020]
本实用新型的具体技术方案是：
[0021]
本实用新型提供了一种磁滞环冲片真空回火热处理工装，包括采用高导热金属材料制成的均温桶、盖板以及芯轴；优选地，该高导热金属材料一般选用纯铜；
[0022]
均温桶包括沿中轴线开设的通孔以及以通孔为中心沿圆周方向均匀设置的若干放置孔；放置孔为盲孔；
[0023]
盖板扣合安装在均温桶上，且位于若干放置孔的开口一侧；
[0024]
芯轴放置所述放置孔内，且芯轴上叠放有若干片待处理磁滞环冲片，其中，芯轴的外径小于待处理磁滞环冲片的内径，待处理磁滞环冲片的外径小于所述放置孔的孔径；
[0025]
若干放置孔的分度圆半径满足以下条件：
[0026]
r
分-r
通
＝r
桶-r
分
；
[0027]
其中，r
分
为若干放置孔的分度圆半径；
[0028]
r
通
为通孔的半径；
[0029]
r
桶
为均温桶的外径。
[0030]
进一步地，为了实现对磁滞环冲片试样进行回火处理后磁性进行测试，本工装还包括测磁试样托盘；所述测磁试样托盘扣合安装在均温桶上，且位于若干放置孔的开口一侧，所述盖板扣合在测磁试样托盘上；
[0031]
测磁试样托盘上沿圆周方向均匀开设有多个台阶孔；台阶孔的大孔段用于放置磁滞环冲片试样。
[0032]
进一步地，为了提高对工装内抽气速率，上述盖板开设有多个抽气孔。
[0033]
进一步地，上述盖板外圆表面上设有网纹或直纹滚花，以增大摩擦力，方便拿取盖板，提取均温桶内的磁滞环冲片。
[0034]
进一步地，为了减少零件质量，上述芯轴为中空结构。
[0035]
进一步地，上述芯轴的外径与待处理磁滞环冲片的内径之间的间隙为0.5～0.8mm，放置孔内径与待处理磁滞环冲片的外径之间的间隙为0.5～0.8mm。
[0036]
本实用新型的有益效果是：
[0037]
1、本实用新型提供的工装材质选用纯铜制成，改变了导热方式，将高真空中温环境下的辐射传热转变为传导传热，大大提升了传热速度，从而缩短了工艺时间，将热处理加热及保温时间由现有的2.5小时缩短至2小时，生产效率提高25％。
[0038]
2、本实用新型的工装还设计有用于磁滞环冲片试样的测磁试样托盘，使得该工装也可用于对标准要求下磁滞环冲片进行磁性能进行验证。
[0039]
3、本实用新型工装中的均温桶采用整块纯铜一体化加工而成，无接缝，使工装具有良好的热传导性和保温性能。
[0040]
4、本实用新型工装有效提高零件在热处理过程中的受热均匀性，使热处理后零件的磁性能一致性得到加大提高。热处理后的磁滞环冲片的磁性能经过检验差异缩小至3％以内。
附图说明
[0041]
图1为工装的外形示意图；
[0042]
图2为图1的a-a向剖视图；
[0043]
图3为均温桶的结构图；
[0044]
图4为图3的剖视图；
[0045]
图5为测磁试样托盘的结构图；
[0046]
图6为图5的剖视图；
[0047]
图7为芯轴的结构剖视图；
[0048]
图8为盖板的结构图；
[0049]
附图标记如下：
[0050]
1-均温桶、2-盖板、3-芯轴、4-通孔、5-放置孔、6-测磁试样托盘、7-台阶孔、8-抽气孔。
具体实施方式
[0051]
下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在有没做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0052]
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0053]
实施例
[0054]
本实施例提供了一种磁滞环冲片真空回火热处理工装的具体结构，如图1和2所示，该工装包括均温桶1、盖板2以及芯轴3；其中，为保证工装受热后热传导速度较快，均温桶1、盖板2、芯轴3 可选择传热速度快的材料(例如；金、银、铜等)，为提高工装的保温性能，应选择热容量较大的材料。因此，本实施例选择纯铜作为磁滞环冲片真空回火热处理专用工装材料。
[0055]
具体结构如下：
[0056]
如图3和4所示，均温桶1包括沿中轴线开设的通孔4以及以通孔4为中心沿圆周方
向均匀设置的若干放置孔5；放置孔5为盲孔；
[0057]
盖板2扣合安装在均温桶1上，且位于若干放置孔5的开口一侧；
[0058]
芯轴3放置所述放置孔5内，且芯轴3上叠放有若干片待处理磁滞环冲片，其中，芯轴3的外径小于待处理磁滞环冲片的内径，待处理磁滞环冲片的外径小于所述放置孔5的孔径；
[0059]
若干放置孔的分度圆半径满足以下条件：
[0060]
r
分-r
通
＝r
桶-r
分
；
[0061]
其中，r
分
为若干放置孔的分度圆半径；
[0062]
r
通
为通孔的半径；
[0063]
r
桶
为均温桶的外径，满足该条件的目的是使得放置孔与通孔之间的壁厚以及放置孔与均温桶外表面之间的壁厚一致。
[0064]
均温桶1为圆柱形，其外形尺寸根据实际温场测定，将零件放置区域内温场最大温度差控制在
±
2℃以内。工装所使用的纯铜材质、均温桶上中心设置的通孔、若干放置孔沿圆周方向均匀分布以及若干放置孔分度圆半径满足上述条件等因素共同作用下，使得放置孔内的磁滞环冲片在所有方向受热状态一致，优选地，本实施例中放置孔的直径大于磁滞环冲片外径0.5～0.8mm。这样，既方便穿入芯轴的磁滞环零件放入放置孔中，又不至于间隙过大，影响零件受热速度。
[0065]
如图7所示，芯轴3用于叠放磁滞环冲片零件。本实施例中芯轴为圆柱型中空结构。芯轴的外径应小于磁滞环冲片内径0.5～ 0.8mm，方便将零件穿入芯轴，同时，其间隙也不宜过大，影响热量传递。采用圆柱型中空结构是为了减轻工装重量，缩短加热时间。
[0066]
在上述结构的基础上，本实施例还做出了一下优化设计：
[0067]
1、为了实现对磁滞环冲片试样进行回火处理后磁性进行测试，如图1、2、5和6所示，本工装还包括测磁试样托盘6；若需对磁滞环冲片试样进行处理，使用时，将测磁试样托盘6扣合安装在均温桶 1上，且位于若干放置孔5的开口一侧，然后将盖板2扣合在测磁试样托盘6上；该测磁试样托盘6上沿圆周方向均匀开设有多个台阶孔 7；台阶孔7的大孔段用于放置磁滞环冲片试样。本实施例中台阶孔 7为四个。台阶孔的孔径根据磁滞环冲片试样尺寸而定。
[0068]
2、为提高对工装内抽气速率，如图8所示，盖板2上可增设抽气孔8，图8中，盖板上对应均温桶中通孔以及多个放置孔的位置均设置有抽气孔。
[0069]
3、为方便操作者拿取盖板3，盖板3外圆上可增设网纹或直纹滚花，以增大摩擦力，方便拿取工装盖，提取零件。
[0070]
4、该工装是基于某一规格的磁滞环冲片而设计的，在此基础上，根据不同尺寸规格的磁滞环冲片零件，设计出一系列同类型工装。并已广泛应用于热处理生产中。拓展了该工装的使用范围。
[0071]
经不断改进优化，该系列工装可适用于所有规格的磁滞环冲片零件。
[0072]
试验验证
[0073]
1、以下是某批次产品，运用该工装进行热处理后的磁性能数据。
[0074]
零件名称：磁滞环冲片产品
[0075]
材料:磁滞合金2j4
[0076]
技术要求：hm(工作磁场)＝50a/cm、bm(最大磁感应强度)≥ 1.46t、br(剩余磁感应强度)≥1.22t、hc(娇顽力)≥38.6a/cm
[0077]
表1
[0078][0079]
其中，零件位置是指工装内芯轴的位置。从表1中可以看到，每根芯轴上穿放的磁滞环冲片，其磁性能差非常小。说明经用该工装处理出的磁滞环冲片，其磁性能的一致性较好。
[0080]
2、以下是对磁滞环冲片试样运用该工装进行热处理后的磁性能数据。
[0081]
零件名称：磁滞环冲片试样
[0082]
材料:磁滞合金2j4
[0083]
技术要求：hm(工作磁场)＝50a/cm、bm(最大磁感应强度)≥ 1.46t、br(剩余磁感应强度)≥1.22t、hc(娇顽力)≥38.6a/cm
[0084]
表2
[0085][0086]
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部
技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。