支重轮轮体的分段加热冷却淬火工艺的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种支重轮轮体的分段加热冷却淬火工艺，包括以下步骤：S1，放置、定位支重轮：通过机械手抓取所述支重轮并将其放置于淬火装置内的支撑平台；S2，通过感应圈体对所述支重轮依次进行中频?高频?中频的感应加热；S3，对感应加热后的支重轮冷却：对感应加热后的支重轮依次进行水?盐水?油的喷淋冷却。本发明提供的支重轮淬火工艺，通过采用水?盐水?淬火油的冷却工艺，解决了现有技术中支重轮淬火速度慢、存在变形开裂以及淬火后硬度不一的问题，具有支重轮硬度均匀、淬火效率高的优点。
【专利说明】
支重轮轮体的分段加热冷却淬火工艺
技术领域
[0001] 本发明涉及金属材料热处理工艺，更具体地说，本发明涉及一种支重轮轮体的分 段加热冷却淬火工艺。
【背景技术】
[0002] 支重轮是履带式工程机械底盘四轮一带中的一种，主要应用于承载推土机、挖掘 机等大型机械的重量，让履带能沿着支重轮滚动的方向前进，因此需要支重轮具有较强的 强度、硬度、耐磨性。现有技术中通常采用淬火工艺，通过对支重轮表面进行淬火、回火等工 艺处理来增加支重轮表面的硬度。淬火工艺中通常采用感应线圈对支重轮加热，并且采用 中频感应加热来保证支重轮的硬度。
[0003] 现有技术中，淬火中感应加热后的冷却步骤中，水是应用最广泛的淬火冷却介质， 具有较强的冷却能力，但是它的冷却特性并不是很理想，在需要较冷的650度-500度范围 内，它的冷却速度较小，而在300度-200度需要慢冷时，它的冷却速度比要求大，这样容易使 零件产生变形，甚至开裂;盐水的冷却能力比水更强，在650度-500度范围内，冷却能力比水 提高近1倍，这对于保证零件的淬硬来说是非常有利的，但盐水在300度-200度范围内，冷却 速度和比水快，使工件容易变形，甚至开裂;淬火油在300度-200度范围内对降低零件的变 形与开裂是有利的，在650度-500度范围内对防止过冷奥氏体的转变是不利的，硬度欠佳， 耗费工时、效率低、污染大。
【发明内容】
[0004] 针对上述技术中存在的不足之处，本发明提供一种支重轮淬火工艺，通过采用水-盐水-油的冷却工艺，解决了现有技术中支重轮淬火速度慢、存在变形开裂以及淬火后硬度 不一的问题，具有支重轮硬度均匀、淬火效率高的优点。
[0005] 为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，本发明通过以下技术方案实现：
[0006] 本发明所述的支重轮轮体的分段加热冷却淬火工艺，包括以下步骤：
[0007] S1，放置、定位支重轮:通过机械手抓取所述支重轮并将其放置于淬火装置内的支 撑平台；
[0008] S2,通过感应圈体对所述支重轮依次进行中频-高频-中频的感应加热；
[0009] S3,对感应加热后的支重轮冷却：对感应加热后的支重轮依次进行水-盐水-淬火 油的喷淋冷却；
[0010] 优选的是，步骤S3具体包括以下步骤：
[0011] S31，所述感应圈体通过其与所述淬火装置之间连接的滑块沿所述淬火装置内壁 竖直向上滑动，直到所述感应圈体的底端完全滑离所述支重轮的上表面；
[0012] S32,所述喷嘴通过第二转换开关连接储水罐，所述喷嘴通过吸取所述储水罐的水 喷射所述支重轮20秒；
[0013] S33,所述喷嘴通过所述第二转换开关连接储盐水罐，所述喷嘴通过吸取所述储盐 水罐的盐水喷射所述支重轮15秒；
[0014] S34，所述喷嘴通过所述第二转换开关连接储油罐，所述喷嘴通过吸取所述储油罐 的油喷射所述支重轮25秒；
[0015] S35,所述旋转轴停止转动，所述支撑平台停止转动，所述支重轮停止转动
[0016] 优选的是，步骤S1中放置、定位支重轮具体包括以下步骤：
[0017] S11，旋转开启所述淬火装置的盖板，打开所述淬火装置，所述机械手通过其上安 装的第一CCD摄像机构读取上料平台上所述支重轮的位置信息，根据所述支重轮的位置信 息，所述机械手抓取所述支重轮；
[0018] S12,所述机械手通过其上安装的第二CCD摄像机构读取所述支撑平台上的定位块 信息，所述机械手将抓取的所述支重轮放置于所述支撑平台上，并且所述支重轮与所述定 位块卡合实现所述支重轮的定位；
[0019] S13,旋转闭合所述盖板，关闭所述淬火装置。
[0020] 优选的是，步骤S2中的感应加热，通过套设在所述支重轮外侧并且与所述支重轮 形状相同的感应圈体，在通电状态下对所述支重轮同时均匀加热。
[0021] 优选的是，步骤S3中的喷淋冷却，通过朝向所述支重轮并且矩阵排列在形状与所 述支重轮形状相同的喷淋罩内侧的喷嘴，对所述支重轮进行同时均匀的喷淋冷却。
[0022] 优选的是，步骤S2具体包括以下步骤：
[0023] S21，将形状与所述支重轮形状相同的感应圈体套设在所述支重轮外侧，并且所述 感应圈体与所述支重轮之间存在缝隙，所述缝隙是1毫米；
[0024] S22,所述支撑平台水平中心下方连接的旋转轴旋转带动所述支撑平台转动，所述 支撑平台转动带动所述支重轮转动；
[0025] S23,所述感应圈体通过第一转换开关连接到所述中频感应加热电源，对所述支重 轮同时均匀加热到温度是500°C ±20°C，保温20秒；
[0026] S24,所述感应圈体通过所述第一转换开关连接到所述高频感应加热电源，对所述 支重轮同时均匀加热到温度是650°C ±20°C，保温20秒；
[0027] S25,所述感应圈体通过所述第一转换开关连接到所述中频感应加热电源，对所述 支重轮同时均匀加热到温度是870°C ±20°C，保温90秒；
[0028] 优选的是，所述盐水的质量百分数是8%_15%。
[0029]优选的是，所述盐水的质量百分数是12%。。
[0030]本发明至少包括以下有益效果：
[0031] 1)采用水-盐水-淬火油的冷却工艺，依次是水喷淋20秒、盐水喷淋15秒、油喷淋25 秒;解决了现有技术中支重轮淬火速度慢、存在变形开裂以及淬火后硬度不一的问题，具有 支重轮硬度均匀、淬火效率高的优点；
[0032] 2)水-盐水-油的冷却工艺中，盐水的质量百分数是8 %-15 %，此时，冷却速度较 快，支重轮的硬度较好;进一步地，当盐水的质量分数是12%，冷却速度最快，支重轮的硬度 最好；
[0033] 3)感应加热采用套设在支重轮外侧并且与支重轮形状相同的感应圈体在通电状 态下对支重轮同时均匀加热，喷淋冷却采用朝向支重轮并且矩阵排列在形状与支重轮形状 相同的喷淋罩内侧的喷嘴对支重轮进行同时均匀的喷淋冷却，保证了支重轮的表面受热均 匀、冷却均匀，从而保证了支重轮的硬度均匀；
[0034] 4)采用中频-高频-中频的感应加热，具体指的是对支重轮依次进行中频感应加热 500 °C ±20°C、保温20秒，高频感应加热650 °C ±20°C、保温20秒，中频感应加热870°C ±20 °C、保温90秒;提高支重轮感应加热速度的同时，进一步保证了支重轮的硬度。
[0035] 本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本 发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
【附图说明】
[0036] 图1为本发明所述的支重轮轮体的分段加热冷却淬火工艺的流程图；
[0037] 图2为本发明所述的支重轮轮体的分段加热冷却淬火工艺中步骤S3的具体流程 图；
[0038] 图3为本发明所述的支重轮轮体的分段加热冷却淬火工艺中步骤S1的具体流程 图；
[0039] 图4为本发明所述的支重轮轮体的分段加热冷却淬火工艺中步骤S2的具体流程 图。
【具体实施方式】
[0040] 下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文 字能够据以实施。
[0041] 应当理解，本文所使用的诸如"具有"、"包含"以及"包括"术语并不配出一个或多 个其它元件或其组合的存在或添加。
[0042] 〈实施例1>
[0043] 图1为本发明所述的支重轮轮体的分段加热冷却淬火工艺的流程图，由图2可知， 支重轮轮体的分段加热冷却淬火工艺包括以下步骤：
[0044] S1，放置、定位支重轮:通过机械手抓取支重轮并将其放置于淬火装置内的支撑平 台；
[0045] S2,通过感应圈体对支重轮依次进行中频-高频-中频的感应加热；
[0046] S3,对感应加热后的支重轮冷却：对感应加热后的支重轮依次进行水-盐水-油的 喷淋冷却。
[0047] 其中，如图2所示，步骤S3具体包括以下步骤：
[0048] S31，感应圈体通过其与淬火装置之间连接的滑块沿淬火装置内壁竖直向上滑动， 直到感应圈体的底端完全滑离支重轮的上表面；
[0049] S32，喷嘴通过第二转换开关连接储水罐，喷嘴通过吸取储水罐的水喷射支重轮20 秒；
[0050] S33,喷嘴通过第二转换开关连接储盐水罐，喷嘴通过吸取储盐水罐的盐水喷射支 重轮15秒；
[0051] S34,喷嘴通过第二转换开关连接储油罐，喷嘴通过吸取储油罐的油喷射支重轮25 秒；
[0052] S35，旋转轴停止转动，支撑平台停止转动，支重轮停止转动。
[0053] 相对于现有技术中单一采用中频感应加热硬层深、硬度好、速度慢，或者单一采用 高频感应加热硬层浅、硬度略小、速度快，步骤S2中，对支重轮依次进行中频-高频-中频的 感应加热的工艺，既可以满足速度快、效率高的要求，又可以保证支重轮的硬度要求，提高 了淬火效率。相对于现有技术中水淬冷却能力较强，但是存在蒸汽膜阶段，淬火硬度不均 匀；盐水淬火在300度-200度冷却过快，容易使支重轮出现变形，甚至开裂；油淬火相对温 和，冷却速度慢，支重轮的硬度无法保证。本实施例的步骤S3中采用对感应加热后处于高温 状态的支重轮依次进行水-盐水-油的喷淋冷却，既提高了支重轮的冷却速度，又降低了支 重轮表面变形和开裂的现象，具有高效冷却、支重轮硬度均匀的优点。
[0054] 作为本实施例的另一种实施方式，如图3所示，步骤S1中放置、定位支重轮具体包 括以下步骤：
[0055] S11，旋转开启淬火装置的盖板，打开淬火装置，机械手通过其上安装的第一 CCD摄 像机构读取上料平台上支重轮的位置信息，根据支重轮的位置信息，机械手抓取支重轮；
[0056] S12,机械手通过其上安装的第二CCD摄像机构读取支撑平台上的定位块信息，机 械手将抓取的支重轮放置于支撑平台上，并且支重轮与定位块卡合实现支重轮的定位； [0057] S13,旋转闭合盖板，关闭淬火装置。
[0058] 其中，机械手通过其上安装的第一CCD(Charge_coupled Device，图像控制器)摄 像机构和第二CCD摄像机构相互间的协作，完成了支重轮从上料平台到支撑平台的移动和 精确的定位，无需人工操作，定位精确度高，提高了支重轮淬火工艺的自动化程度。
[0059] 作为本实施例的另一种实施方式，本实施方式的步骤S2中的感应加热，指的是套 设在支重轮外侧并且与支重轮形状相同的感应圈体，其在通电状态下对支重轮同时均匀加 热；步骤S3中的喷淋冷却，指的是朝向支重轮并且矩阵排列在形状与支重轮形状相同的喷 淋罩内侧的喷嘴，其对支重轮进行同时均匀的喷淋冷却。
[0060] 其中，通过形状与支重轮形状相同的感应圈体对支重轮感应加热、形状与支重轮 形状相同的喷淋罩内侧矩阵排列的喷嘴对支重轮喷淋冷却，使得感应圈体的每一处到支重 轮表面的距离相同，每个喷嘴到支重轮表面的距离相同，从而实现支重轮的表面感应加热 均匀、喷淋冷却均匀，进一步提高了支重轮淬火的硬度的均匀性。
[0061] 其中，盐水的质量百分数是8%_15%，进一步地，盐水的质量百分数是12%时的冷 却速度、硬度、变形比例最好。
[0062] 〈实施例2>
[0063] 在实施例1的基础上，本实施例给出了步骤S2的一种实现方式，如图4所示，步骤S2 具体包括以下步骤：
[0064] S21，将形状与支重轮形状相同的感应圈体套设在支重轮外侧，并且感应圈体与支 重轮之间存在缝隙，缝隙是1毫米；
[0065] S22,支撑平台水平中心下方连接的旋转轴旋转带动支撑平台转动，支撑平台转动 带动支重轮转动；
[0066] S23,感应圈体通过第一转换开关连接到中频感应加热电源，对支重轮同时均匀加 热到温度是500°C ±20°C，保温20秒；
[0067] S24,感应圈体通过第一转换开关连接到高频感应加热电源，对支重轮同时均匀加 热到温度是650°C ±20°C，保温20秒；
[0068] S25,感应圈体通过第一转换开关连接到中频感应加热电源，对支重轮同时均匀加 热到温度是870°C ±20°C，保温90秒；
[0069] 其中，支重轮转动，使得支重轮在同一平面上接收感应圈体的感应加热相同，使得 支重轮同一平面的受热均匀，提高硬度的均匀性。支重轮转动，若感应圈体与支重轮紧密接 触则必然存在摩擦，产生不必要的发热以及其他不利因素，若感应圈体与支重轮离得较远， 会影响感应加热的效率。将形状与支重轮形状相同的感应圈体套设在支重轮外侧，并且感 应圈体与支重轮之间存在1毫米的缝隙，在减小了感应圈体与支重轮之间摩擦的同时，具有 较好的感应加热距离，将感应圈体的感应加热效率发挥的最好，也保证了支重轮的硬度均 匀性。
[0070] 本实施例中，通过对支重轮依次中频感应加热到500 °C ± 20 °C、保温20秒，高频感 应加热到650°C ±20°C、保温20秒，中频感应加热到870 °C ±20°C、保温90秒，支重轮硬度达 到58HRC、硬化层深度达到7-10mm，并且支重轮硬度均匀。
[0071] 〈比较例1>
[0072] 本比较例中与实施例1的区别在于喷淋介质和喷淋工艺不同。本比较例分别采用 单一水喷淋冷却、单一盐水喷淋冷却、单一油喷淋冷却，其余参数与实例1中的完全相同，工 艺过程也完全相同。不同的喷淋介质和喷淋工艺对支重轮淬火的影响见表1。
[0073] 表1不同的喷淋介质和喷淋工艺对支重轮淬火的影响
[0075] 〈比较例2>
[0076] 本比较例中与实施例1的区别在于盐水的质量百分数不同，其余参数与实例1中的 完全相同，工艺过程也完全相同。不同的盐水质量百分数对支重轮淬火的影响见表2。
[0077] 表2不同的盐水质量百分数对支重轮淬火的影响
[0079]〈比较例3>
[0080]本比较例中与实施例2的区别在于感应加热频率和感应加热工艺不同。本比较例 分别采用单一高频感应加热或单一中频感应加热，其余参数与实例2中的完全相同，工艺过 程也完全相同。不同的感应加热频率和感应加热工艺对支重轮淬火的影响见表3。
[0081]表3不同的喷淋介质和喷淋工艺对支重轮淬火的影响
[0083] 比较例1与实例相1比，采用水-盐水-油的喷淋介质和喷淋工艺，相比分别采用单 一水喷淋冷却、单一盐水喷淋冷却、单一油喷淋冷却，冷却时间、硬度、变形比例小的综合性 能较好。
[0084] 比较例2与实例相1比，盐水质量百分数8 %-15 %时，比其他盐水质量百分数，冷却 时间、硬度、变形比例的综合性能好，当盐水质量百分数是12%时，冷却时间、硬度、变形比 例的综合性能最好。
[0085] 比较例3与实例相2比，采用中频-高频-中频的感应加热工艺，比分别采用单一高 频感应加热或单一中频感应加热，保证硬度的同时，具有更深的硬层深度。
[0086] 从上述各实施例和对比例能够看出，本发明提供的支重轮轮体的分段加热冷却淬 火工艺，通过采用水-盐水-油的冷却工艺，解决了现有技术中支重轮淬火速度慢、存在变形 开裂以及淬火后硬度不一的问题，具有支重轮硬度均匀、淬火效率高的优点。对支重轮依次 进行中频-高频-中频的感应加热的工艺，既可以满足速度快、效率高的要求，又可以进一步 保证支重轮的硬度要求，提高了淬火效率。
[0087] 尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列 运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言可容易地 实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限 于特定的细节和这里示出与描述的图例。
【主权项】
1. 一种支重轮轮体的分段加热冷却淬火工艺，其特征在于，包括以下步骤： S1，放置、定位支重轮:通过机械手抓取所述支重轮并将其放置于淬火装置内的支撑平 台； S2，通过感应圈体对所述支重轮依次进行中频-高频-中频的感应加热； S3,对感应加热后的支重轮冷却：对感应加热后的支重轮依次进行水-盐水-油的喷淋 冷却； 其中，步骤S3具体包括以下步骤： S31，所述感应圈体通过其与所述淬火装置之间连接的滑块沿所述淬火装置内壁竖直 向上滑动，直到所述感应圈体的底端完全滑离所述支重轮的上表面； S32，喷嘴通过第二转换开关连接储水罐，所述喷嘴通过吸取所述储水罐的水喷射所述 支重轮20秒； S33，所述喷嘴通过所述第二转换开关连接储盐水罐，所述喷嘴通过吸取所述储盐水罐 的盐水喷射所述支重轮15秒； S34,所述喷嘴通过所述第二转换开关连接储油罐，所述喷嘴通过吸取所述储油罐的油 喷射所述支重轮25秒； S35，旋转轴停止转动，所述支撑平台停止转动，所述支重轮停止转动。2. 根据权利要求1所述的支重轮轮体的分段加热冷却淬火工艺，其特征在于，步骤S1中 放置、定位支重轮具体包括以下步骤： S11，旋转开启所述淬火装置的盖板，打开所述淬火装置，所述机械手通过其上安装的 第一 CCD摄像机构读取上料平台上所述支重轮的位置信息，根据所述支重轮的位置信息，所 述机械手抓取所述支重轮； S12,所述机械手通过其上安装的第二CCD摄像机构读取所述支撑平台上的定位块信 息，所述机械手将抓取的所述支重轮放置于所述支撑平台上，并且所述支重轮与所述定位 块卡合实现所述支重轮的定位； S13，旋转闭合所述盖板，关闭所述淬火装置。3. 根据权利要求1所述的支重轮轮体的分段加热冷却淬火工艺，其特征在于，步骤S2中 的感应加热，通过套设在所述支重轮外侧并且与所述支重轮形状相同的感应圈体，在通电 状态下对所述支重轮同时均匀加热。4. 根据权利要求1所述的支重轮轮体的分段加热冷却淬火工艺，其特征在于，步骤S3中 的喷淋冷却，通过朝向所述支重轮并且矩阵排列在形状与所述支重轮形状相同的喷淋罩内 侧的喷嘴，对所述支重轮进行同时均匀的喷淋冷却。5. 根据权利要求1或3中所述的支重轮轮体的分段加热冷却淬火工艺，其特征在于，步 骤S2具体包括以下步骤： S21，将形状与所述支重轮形状相同的感应圈体套设在所述支重轮外侧，并且所述感应 圈体与所述支重轮之间存在缝隙，所述缝隙是1毫米； 522, 所述支撑平台水平中心下方连接的旋转轴旋转带动所述支撑平台转动，所述支撑 平台转动带动所述支重轮转动； 523, 所述感应圈体通过第一转换开关连接到所述中频感应加热电源，对所述支重轮同 时均匀加热到温度是500°C ±20°C，保温20秒； 524, 所述感应圈体通过所述第一转换开关连接到所述高频感应加热电源，对所述支重 轮同时均匀加热到温度是650°C ±20°C，保温20秒； 525, 所述感应圈体通过所述第一转换开关连接到所述中频感应加热电源，对所述支重 轮同时均匀加热到温度是870°C ±20°C，保温90秒。6. 根据权利要求5所述的支重轮轮体的分段加热冷却淬火工艺，其特征在于，所述盐水 的质量百分数是8 %-15 %。7. 根据权利要求6所述的支重轮轮体的分段加热冷却淬火工艺，其特征在于，所述盐水 的质量百分数是12%。
【文档编号】C21D1/58GK105821195SQ201610388551
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年6月3日
【发明人】燕伟, 周雪龙, 郝生前
【申请人】昆山土山建设部件有限公司