一种用于特大型挖掘机支撑滚道部的淬火设备的制造方法
【专利摘要】本发明属金属工艺淬火技术领域，涉及一种用于特大型挖掘机支撑滚道部的淬火设备，本发明装置包括立式感应淬火机床、支重轮支撑滚道淬火喷水急冷装置、支重轮支撑滚道感应淬火加热工装，支重轮支撑滚道感应淬火加热工装位于感应淬火机床中工件的相应加工部位，并相配合，支重轮支撑滚道淬火喷水急冷装置位于支重轮支撑滚道感应淬火加热工装的上部，利用本发明装置加工的支重轮，因深层感应快速加热，晶粒细小，组织均匀，不易产生大块剥落；抗接触疲劳性能优越，不易产生麻点剥落，产品耐磨性好，使用寿命长。
【专利说明】
一种用于特大型挖掘机支撑滚道部的淬火设备
技术领域
[0001]本发明涉及一种用于特大型挖掘机支撑滚道部的淬火设备，属金属淬火技术领域。【背景技术】
[0002]大型挖掘机是露天矿山开矿作业的不可缺少的先进的装载工具，其中支重轮是矿山的大宗消耗备件之一。挖掘机支重轮作为挖掘机传动系统中重要的零件。它担负着承载挖掘机的静载荷或动载荷的任务。由于挖掘机在使用过程中情况变化很大，所以支重轮滚道部分承受的载荷的大小及方向也在不断地变化。例如当挖掘机在高低不平作业面启动时或停止时，由于挖掘机自身很重，会和履带板之间瞬间产生很大的摩擦力;在反复挖掘过程中还会受到很大的冲击力，这样支重轮滚道面上会产生疲劳麻点、磨损，甚至大块剥落。显而易见，挖掘机支重轮的工作条件是非常严酷的。
[0003]挖掘机工作时，所有的载荷作用在支重轮滚道部位上。它承受弯曲应力的作用，这种应力是周期的，他将产生疲劳断裂。支重轮的滚道面作用在履带板上，和履带板直接接触，会受到接触应力和摩擦力的作用。
[0004]支重轮工作环境是在露天四季工作，不仅承受温度变化，还遭受灰尘，泥泞，风雪等恶劣气候。由此可见挖掘机支重轮工作条件是苛刻的，受力是复杂的，工作环境是恶劣的。一旦出现问题造成严重停产，因此延长支重轮使用寿命是制造者一直努力的方向。
[0005]挖掘机支重轮一般采用42CrMo锻造材料。目前一般通过两种方法对支重轮滚道部分进行淬火热处理:
[0006]1.采用盐浴炉中或电阻炉中将支重轮整体加热到850°C保温一段时间后，再在含有添加10 % NaOH(或10 % NaCl)水溶液中进行冷却。
[0007]2.采用l-10kHZ中频或100kHz高频对支重轮滚道部位进行感应加热后，再在含有 8—10 % PAG水溶液中冷却。
[0008]整体热处理淬火时应力较大，容易造成开裂，表面硬度低，硬度均匀性差，淬硬层较浅，能源消耗高等缺点。使用含有添加10 % NaOH(或10 % NaCl)水溶液冷却，成本相对高， 不环保。
[0009]采用l-10kHZ中频或100kHz高频感应加热淬火，尽管能耗低，表面硬度高，但是对于支重轮这样的大型工件，采用1-lOkHz中频或100kHz高频感应加热，因集肤效应比较明显，所以在保证良好的组织情况下所获得的淬硬层浅，在3—5mm左右。此外该方法过渡区硬度梯度陡峭，在使用中容易产生剥落掉块。该方法使用含有8—10 %PAG水溶液冷却，成本高，因添加PAG也不环保。
【发明内容】
[0010]本发明为解决目前技术中存在的问题，提供一种用于特大型挖掘机支撑滚道部的淬火设备。它能实现一次性对挖掘机支重轮的支撑滚道部和相邻轴肩面深层感应加热和淬火功能，减少了加热次数，节约能源和工人劳动力，提高工作效率。
[0011]本发明采用以下技术方案予以实现:
[0012]—种用于特大型挖掘机支撑滚道部的淬火设备，包括感应淬火机床、支重轮支撑滚道淬火喷水急冷装置、支重轮支撑滚道感应淬火加热工装，支重轮支撑滚道感应淬火加热工装位于感应淬火机床中工件的相应加工部位，并相配合，支重轮支撑滚道淬火喷水急冷装置位于支重轮支撑滚道感应淬火加热工装的上部。
[0013]所述立式感应淬火机床包括机械传动部分、供电部分、冷却部分三部分，所述机械传动部分包括支撑框架、支撑框架顶端的电机、位于支撑框架两边的丝杠，及由上而下的上横梁、中间横梁、下横梁和两侧的光杆，上横梁的中间设有第一顶尖，第一顶尖旁边设有工件旋转电机，由工件旋转电机带动第一顶尖转动，丝杠通过安装在上横梁上的螺母，带动上横梁上下移动;所述上横梁、中间横梁、下横梁和两侧的光杆组成一个框架，其中上横梁、下横梁和两侧的光杆组成一个固定框架，固定框架中上横梁的两端有滑轮，滑轮沿着固定在框架两边的轨道里滑动;下横梁的两端有滑轮，沿着固定在蓄水池两边的轨道滑动。
[0014]这个固定框架，由机床两侧的丝杠带动框架沿着两侧的轨道上下移动，固定框架中间设有中间横梁，中间横梁上设有锁紧螺栓，将中间横梁和光杠锁紧，当锁紧螺栓与光杆的锁紧松开时，光杆自由穿过中间横梁，可调整机床上横梁和中间横梁的距离，一旦锁紧螺栓和光杠锁紧后，那么中间横梁就和上横梁、下横梁、光杠构成为一个固定框架，可以一起上下移动，中间横梁上设有第二顶尖，和机床上横梁的第一顶尖一起将准备感应热处理的工件固定在机床上，工件随着丝杠带动的固定框架上下移动。
[0015]所述供电部分包括中频电源柜、机床淬火变压器、电容组、机床操作控制台，所述机床淬火变压器位于机床框架的下面，固定在框架上，并可以前后移动，并与支重轮支撑滚道感应加热工装相连接，通过调整机床淬火变压器的匝数和电容组的数量，调节工件所需加热的工作频率。
[0016]所述冷却系统，包括栗站、冷却水包，栗站的水通过管道流动到水包里进行储存均压，冷却水包上面设有很多冷却出水管头，管头上带有阀门，用于机床电气和工件的冷却。
[0017]所述机床电气的冷却包括机床淬火变压器的冷却、电容组的冷却、支重轮支撑滚道感应加热工装的冷却；由耐高压水管从冷却水包连接到机床淬火变压器、电容器组和支重轮支撑滚道感应加热工装上，然后通过各自的回水管道流到蓄水池。
[0018]所述工件的冷却是由耐高压水管从冷却水包连接到支重轮支撑滚道淬火喷水急冷装置的进水管上，冷却水通过高压水管、支重轮支撑滚道淬火喷水急冷装置后喷射在工件上，将工件迅速冷却后回到蓄水池中。
[0019]所述机床操作控制台连接并控制各部分的运行。
[0020]所述工件为半精加工后的支重轮。[0021 ]所述机床淬火变压器的匝数为8:1。
[0022]所述支重轮支撑滚道淬火喷水急冷装置包括弧形中空的箱体、用于对支撑滚道轴部淬火冷却的圆弧面喷水板、用于对支撑滚道轴部以及第二支撑滚道轴肩、支重轮倒角交界部淬火冷却的内锥套喷水板，以及设置在箱体上的进水孔;进水孔为4?10个。
[0023]圆弧面喷水板设置在箱体的内侧，内锥套喷水板设置在圆弧面喷水板上端，并与箱体构成一个整体。
[0024]在圆弧面喷水板上阵列设置有若干喷水孔，在内锥套喷水板的内侧壁上阵列设置有若干喷水孔。
[0025]内锥套喷水板在圆弧面喷水板上端，并向内倾斜，倾斜圆锥度为与轴向夹角15? 30。。
[0026]优选的，所述内锥套喷水板向内倾斜圆锥度为与轴向夹角20°。
[0027]所述支重轮支撑滚道感应淬火加热工装包括冷却进水管、凸起端面加热弧状紫铜管、第一硅钢片导磁体、支撑滚道部加热竖向紫铜管、第二硅钢片导磁体、支撑滚道部加热弧状螺旋紫铜管、第三硅钢片导磁体、凸起端面与支撑滚道部过渡圆弧加热紫铜管、冷却出水管、第二电极、第一电极。[〇〇28]第二电极、第一电极之间设有绝缘板。
[0029]第一电极、凸起端面加热弧状紫铜管、支撑滚道部加热竖向紫铜管、支撑滚道部加热弧状螺旋紫铜管、凸起端面与支撑滚道根部过渡圆弧加热紫铜管以及第二电极依次串联连通，形成一个单匝线圈，单匝线圈的内径大于挖掘机支撑滚道部的外径。
[0030]冷却进水管、凸起端面加热弧状紫铜管、支撑滚道部加热竖向紫铜管、支撑滚道部加热弧状螺旋紫铜管、凸起端面与支撑滚道部过渡圆弧加热紫铜管、冷却出水管依次相通， 能通过冷却水对线圈进行冷却。
[0031]凸起端面加热弧状紫铜管上包裹有第一硅钢片导磁体，U形口朝向第一支撑滚道轴肩，利用导磁体的槽口效应将磁力线聚集于轴肩上，提高肩部加热效率。
[0032]支撑滚道部加热竖向紫铜管上包裹有第二硅钢片导磁体，U形口朝向支撑滚道轴部表面，利用导磁体的槽口效应将磁力线聚集于轴部表面，提高轴部加热效率。[〇〇33]凸起端面与支撑滚道根部过渡圆弧加热紫铜管上包裹有第三硅钢片导磁体;U形口朝向第一支撑滚道轴肩根部圆弧上，利用导磁体的槽口效应将磁力线聚集于轴肩圆弧上，提高根部圆弧加热效率。[〇〇34]支撑滚道部的淬火感应加热工装的工作原理:
[0035]第一电极和第二电极和淬火变压器相连接并入电源，电流顺次流经各个紫铜管组成的线圈，当线圈中通有交变电流时，在线圈的内部及其周围就产生一个交变磁场，置于线圈内部的工件就被交变磁场的磁力线所切割，于是在支撑滚道轴部上将有感应电动势产生，并在电动势作用下产生涡流，由于涡流回路的阻抗很小，涡流强度自然很大，使涡流回路产生很大的热量，从而对线圈内的支撑滚道轴部、第一支撑滚道轴肩、第二支撑滚道轴肩、第一支撑滚道轴肩根部圆弧进行加热。[〇〇36]本发明与现有技术相比具有以下显著的优点:
[0037]利用本发明装置加工的支重轮，因深层感应快速加热，晶粒细小，组织均匀。采用喷清水急冷，组织转变彻底，表面硬度高，表面硬度均匀，产品耐磨性好，使用寿命长;淬硬层深，过渡区硬度平缓，不易产生大块剥落;抗接触疲劳性能优越，不易产生麻点剥落。不仅在履带式起重机的所有支重轮中广泛的应用，也对其他类似轴类感应淬火中有着良好的应用前景。【附图说明】[〇〇38]图1为感应淬火机床示意图。
[0039]图2为支重轮结构示意图。
[0040]图3为支重轮滚道部位感应淬火工装安装主视图。[〇〇411图4为图3的A-A俯视图。[〇〇42]图5为图2的右视图。[〇〇43]图6为支重轮感应加热工装主视图。
[0044]图7为支重轮滚道淬火喷水急冷装置示意图。
[0045]图8为支重轮滚道部位感应加热第一阶段位置示意图。
[0046]图9为支重轮滚道部位感应加热第二阶段位置示意图。[〇〇47]图10为支重轮滚道部位感应加热第三阶段位置示意图。
[0048]图11为支重轮滚道部位喷水冷却位置示意图。[〇〇49]图中各部件标号说明:
[0050]1、支重轮;2、支重轮支撑滚道淬火喷水急冷装置;3、支重轮支撑滚道感应淬火加热工装;4、冷却水包;5、机床淬火变压器;6、电容组;7、机床操作控制台；8、机床支撑框架； 9、丝杠；10、电机；11、工件旋转电机；12、机床上横梁；13、机床中间横梁；14、机床下横梁； 15、蓄水池;16机床光杜。[0051 ]114、支撑滚道轴部;115、第一支撑滚道轴肩；116、第二支撑滚道轴肩；117、第一支撑滚道轴肩根部圆弧，118、倒角交界部;119、支撑滚道轴部114长度上的中间位置。[〇〇52]201、内锥套喷水板;202、箱体;203、进水孔;204、圆弧面喷水板。[〇〇53]301、凸起端面加热弧状紫铜管；302、第一硅钢片导磁体;303、支撑滚道部加热竖向紫铜管;304、第二硅钢片导磁体;305、支撑滚道部加热弧状螺旋紫铜管;306第三硅钢片导磁体;307、凸起端面与支撑滚道部过渡圆弧加热紫铜管；308、冷却水出口； 309、第二电极;310、第一电极;311、绝缘板;312、冷却水进口。【具体实施方式】
[0054]下面参照附图对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。
[0055]参见图1?图11。
[0056]本发明一种用于特大型挖掘机支撑滚道部的淬火设备的实施例是针对TereX/0& KRH170机型支重轮的，也适于其他大型履带式挖掘机支重轮。
[0057]本发明一种用于特大型挖掘机支撑滚道部的淬火装置，包括立式感应淬火机床、 支重轮支撑滚道淬火喷水急冷装置2、支重轮支撑滚道感应淬火加热工装3，支重轮支撑滚道感应淬火加热工装3位于感应淬火机床中工件的相应加工部位，并相配合，支重轮支撑滚道淬火喷水急冷装置2位于支重轮支撑滚道感应淬火加热工装3的上部。[〇〇58]所述立式感应淬火机床包括机械传动部分、供电部分、冷却部分三部分，所述机械传动部分包括支撑框架8、支撑框架8顶端的电机10、位于支撑框架8两边的丝杠9,及由上而下的上横梁12、中间横梁13、下横梁14和两侧的光杆16,上横梁12的中间设有第一顶尖，第一顶尖旁边设有工件旋转电机11，由工件旋转电机11带动第一顶尖转动，丝杠9通过安装在上横梁12上的螺母，带动上横梁12上下移动;所述上横梁12、中间横梁13、下横梁14和两侧的光杆16组成一个框架，其中上横梁12、下横梁14和两侧的光杆16组成一个固定框架，定框架中上横梁12的两端有滑轮，滑轮沿着固定在框架8两边的轨道里滑动;下横梁14的两端有滑轮，沿着固定在蓄水池两边的轨道滑动。
[0059]这个固定框架，由机床两侧的丝杠9带动框架沿着两侧的轨道上下移动，固定框架中间设有中间横梁13，中间横梁13上设有锁紧螺栓，将中间横梁13和光杠16锁紧，当锁紧螺栓与光杆的锁紧松开时，光杆16自由穿过中间横梁13，可调整机床上横梁12和中间横梁13的距离，一旦锁紧螺栓和光杠16锁紧后，那么中间横梁13就和上横梁12、下横梁14、光杠16构成为一个固定框架，可以一起上下移动，中间横梁上13设有第二顶尖，和机床上横梁12的第一顶尖一起将准备感应热处理的工件固定在机床上，工件随着丝杠9带动固定框架上下移动。
[0060]所述供电部分包括中频电源柜、机床淬火变压器5、电容组6、机床操作控制台7，所述机床淬火变压器5位于机床框架的下面，固定在框架上，可以前后移动，并与支重轮支撑滚道感应加热工装3(感应线圈)相连接，通过调整机床淬火变压器5的匝数和电容组6的数量，调节工件所需加热的工作频率。
[0061]所述冷却系统，包括栗站、冷却水包4，栗站的水通过管道流动到水包4里进行储存均压，冷却水包4上面设有很多冷却出水管头，管头上带有阀门，用于机床电气和工件的冷却。
[0062]所述机床电气的冷却包括机床淬火变压器5的冷却、电容组6的冷却、支重轮支撑滚道感应加热工装3(感应线圈)的冷却；由耐高压水管从冷却水包4连接到机床淬火变压器
5、电容器组6和支重轮支撑滚道感应加热工装3上，然后通过各自的回水管道流到蓄水池15ο
[0063]所述工件的冷却是由耐高压水管从冷却水包4连接到支重轮支撑滚道淬火喷水急冷装置2的进水管203上，冷却水通过高压水管、支重轮支撑滚道淬火喷水急冷装置2后喷射在工件上，将工件迅速冷却后回到蓄水池15中。
[0064]所述机床操作控制台7连接并控制各部分的运行。
[0065]所述工件为半精加工后的支重轮I。
[0066]所述支重轮支撑滚道淬火喷水急冷装置2包括弧形中空的箱体202、用于对支撑滚道轴部114淬火冷却的圆弧面喷水板204、用于对支撑滚道轴部114以及第二支撑滚道轴肩116、支重轮倒角交界部118淬火冷却的内锥套喷水板201，以及设置在箱体202上的进水孔203;进水孔203为4?10个。
[0067]圆弧面喷水板204设置在箱体202的内侧，内锥套喷水板201设置在圆弧面喷水板204上端，并与箱体202构成一个整体。
[0068]在圆弧面喷水板204上阵列设置有若干喷水孔，在内锥套喷水板201的内侧壁上阵列设置有若干喷水孔。
[0069]内锥套喷水板201在圆弧面喷水板204上端，并向内倾斜，倾斜圆锥度为与轴向夹角15?30°。优选的，所述内锥套喷水板201向内倾斜圆锥度为与轴向夹角20°。
[0070]支重轮支撑滚道淬火喷水急冷装置的工作原理是:来自水包的清水通过进水管203到达箱体202内进行均压，再以较快的速度从内锥套喷水板201和/或从圆弧面喷水板204上的喷水孔经过，分别喷射到工件支撑滚道部表面上(114、116、118)，对感应加热的工件迅速实施冷却，完成马氏体的组织转变。这样冷却的工件淬硬层深，表面硬度均匀。
[0071]所述支重轮支撑滚道感应淬火加热工装3包括冷却进水管312、凸起端面加热弧状紫铜管301、第一硅钢片导磁体302、支撑滚道部加热竖向紫铜管303、第二硅钢片导磁体 304、支撑滚道部加热弧状螺旋紫铜管305、第三硅钢片导磁体306、凸起端面与支撑滚道部过渡圆弧加热紫铜管307、冷却出水管308、第二电极309、第一电极310;第二电极309、第一电极310之间设有绝缘板311;见图6。
[0072]所述第一电极310、凸起端面加热弧状紫铜管301、支撑滚道部加热竖向紫铜管 303、支撑滚道部加热弧状螺旋紫铜管305、凸起端面与支撑滚道根部过渡圆弧加热紫铜管 307以及第二电极309依次串联连通，形成一个单匝线圈，单匝线圈的内径大于挖掘机支撑滚道部的外径。
[0073]冷却进水管312、凸起端面加热弧状紫铜管301、支撑滚道部加热竖向紫铜管303、 支撑滚道部加热弧状螺旋紫铜管305、凸起端面与支撑滚道部过渡圆弧加热紫铜管307、冷却出水管308依次相通，能通过冷却水对线圈进行冷却。[〇〇74]凸起端面加热弧状紫铜管301上包裹有第一硅钢片导磁体302，U形口朝向第一支撑滚道轴肩115,利用导磁体的槽口效应将磁力线聚集于轴肩上，提高肩部加热效率。[〇〇75]支撑滚道部加热竖向紫铜管303上包裹有第二硅钢片导磁体304，U形口朝向支撑滚道轴部表面114，利用导磁体的槽口效应将磁力线聚集于轴部表面，提高轴部加热效率。 [〇〇76]凸起端面与支撑滚道根部过渡圆弧加热紫铜管307上包裹有第三硅钢片导磁体 306;U形口朝向第一支撑滚道轴肩根部圆弧117上，利用导磁体的槽口效应将磁力线聚集于轴肩圆弧上，提高根部圆弧加热效率。[〇〇77]支撑滚道部的淬火感应加热工装3的工作原理。
[0078]第一电极10和第二电极9和淬火变压器5相连接并入电源，电流顺次流经各个紫铜管组成的线圈，当线圈中通有交变电流时，在线圈的内部及其周围就产生一个交变磁场，置于线圈内部的工件就被交变磁场的磁力线所切割，于是在支撑滚道轴部上将有感应电动势产生，并在电动势作用下产生涡流，由于涡流回路的阻抗很小，涡流强度自然很大，使涡流回路产生很大的热量，从而对线圈内的支撑滚道轴部114、第一支撑滚道轴肩115、第二支撑滚道轴肩116、第一支撑滚道轴肩根部圆弧117进行加热。
[0079]—种使用上述用于特大型挖掘机支撑滚道部的淬火装置淬火的工艺，包括以下步骤:
[0080]首先，将工件即经过半精加工的支重轮1放入感应淬火机床中固定好，其次，使用支重轮支撑滚道感应淬火加热工装3,在300—600Hz的频率下对工件加热，然后，再用支重轮支撑滚道淬火喷水急冷装置2,以清水为冷却介质，对加热好的支重轮滚道部位进行喷水急冷。
[0081]所述支重轮1的材质为4340锻钢，感应淬火前进行调质热处理，调质处理后支重轮 1的表面硬度为220?250HB。
[0082]调质后的支重轮感应淬火前要进行半精加工。支重轮半精加工一方面为后道感应淬火做好组织准备和外形准备，排除刀痕引发的倒角淬火开裂的因素，另一方面留有合适的加工余量即防止表面变形脱碳，又减少后道加工时间。[〇〇83]本发明设备的工作过程，包括以下具体步骤:
[0084] a.工件外形准备:将支重轮进行调质，调质后进行半精加工，为淬火作组织形状准备和后序精加工留有余量。
[0085]b.工件的固定:先将支重轮支撑滚道感应淬火加热工装3临时固定在机床淬火变压器5上，再将工件支重轮1放在机床上，操作机床通过上横梁12移动，使机床上横梁12和中间横梁13的上下顶尖顶入支重轮中心孔内，锁死机床中间横梁13;以工件支重轮1为基准， 操作机床使淬火变压器5移动调整支重轮支撑滚道感应淬火加热工装3与工件支重轮1之间的间隙为10?15_，保持工件和线圈合适的间隙避免产生短路打火烧伤工件，同时线圈和工件同心设置，保证加热时温度均匀;利用用水平仪测量，确保支重轮支撑滚道感应淬火加热工装3水平放置。
[0086]将支重轮支撑滚道感应淬火加热工装3和机床淬火变压器5固定好，两接触板表面清洁，无氧化现象，如发现氧化，用砂纸清理干净;然后用高压水管连接冷却水包4和支重轮支撑滚道感应淬火加热工装3的进水管312，用水管连接支重轮支撑滚道感应淬火加热工装 3的出水管308,将出水排在蓄水池15内。(见图3、图4、图5)
[0087]c.安装支重轮支撑滚道淬火喷水急冷装置2:以工件为基准安装支重轮支撑滚道淬火喷水急冷装置2，安装要保证水平，并将其固定；用高压水管连接冷却水包4和支重轮支撑滚道淬火喷水急冷装置2所有的进水管203。
[0088]d.试送电:调整机床淬火变压器5的匝数为8:1，电容组6为3.5个;打开冷却水包4 上通往支重轮支撑滚道感应淬火加热工装3的进水阀门，确认通水流畅，压力为0.15? 0.2MPa〇
[0089]操作机床将支重轮支撑滚道部分放入支重轮支撑滚道感应淬火加热工装3内，送电，观测操作控制台7上的频率表，频率为450 ± 30Hz。
[0090]e.试水:操作机床将支重轮支撑滚道部分放入喷水急冷装置内，打开总阀门，调整进口水压0.2—03MPa，旋转工件，观察冷却水是否均匀，确保工件上下位置被水喷上，斜喷全部喷在第二支撑滚道轴肩116上，关闭阀门。
[0091]f.支重轮支撑滚道部感应加热:
[0092]第一阶段，可以称作起始阶段，操作机床下移工件，使工件倒角交界处118和支重轮支撑滚道感应淬火加热工装3中的支撑滚道部加热竖向紫铜管303下沿之间的距离为20 ?25mm;第一支撑滚道轴肩115与支重轮支撑滚道感应淬火加热工装3中的支撑滚道部加热竖向紫铜管303上沿之间的距离为30?40mm，旋转工件30转/分。
[0093]送电，30秒内将功率调到450kw保持9分钟左右，用远红外测温仪检测支撑滚道轴部114长度上的中间位置119部位，为支撑滚道轴部114的中间位置约100mm左右，工件支撑滚道轴部114长度上的中间位置119处的温度900?920 °C，该阶段的加热重点对支撑滚道轴部114进行加热。
[0094]第二阶段，上移工件，使工件倒角交界处118和支重轮支撑滚道感应淬火加热工装 3中的支撑滚道部加热竖向紫铜管303下沿之间的距离为0?5mm基本相平;测定倒角交界处 118倒角处表面温度为820?850 °C，该阶段的加热重点是对第二支撑滚道轴肩116的径向渗透和倒角交界处118的温度进行加热控制。见图2、图9。[〇〇95]第三阶段，下移工件，使第一支撑滚道轴肩115与支重轮支撑滚道感应淬火加热工装3中的支撑滚道部加热竖向紫铜管303上沿之间的距离为10?15mm，测定工件的第一支撑滚道轴肩115、第一支撑滚道轴肩根部圆弧117处表面温度850?870°C;该阶段的加热重点是对第一支撑滚道轴肩115和第一支撑滚道轴肩根部圆弧(117)进行加热，见图10。
[0096]以50mm?60mm/分速度上移工件，当倒角交界处118部位距离支重轮支撑滚道感应淬火加热工装3的支撑滚道部加热竖向紫铜管303上沿50—60mm处时停止电源。
[0097]g.支重轮支撑滚道部冷却阶段:操作机床工件继续上移，使第一支撑滚道轴肩115与支重轮支撑滚道淬火喷水急冷装置2上沿20?80mm，见图11，停止移动；然后利用远红外测温仪测定倒角交界处118处表面温度至790?810°C时，迅速打开支重轮支撑滚道淬火喷水急冷装置2的阀门，对工件进行急剧冷却，要求水压0.2?0.3MPa，工件在支重轮支撑滚道淬火喷水急冷装置2中冷却12?13分钟，关闭阀门，停止冷却，冷却后工件表面温度为40?50 °C时，停止旋转。
[0098]h.吊下工件，将工件掉头，重复上述动作，完成支重轮支撑滚道部的淬火工序。
[0099]所述工件经过淬火工艺热处理后的表面硬度为58?60HRC。
[0100]所述工件经过淬火工艺热处理后，淬硬层17mm以上。
[0101]总之，本发明实现一次性对挖掘机支重轮的支撑滚道部和相邻轴肩按要求进行不同深度加热，满足技术要求的深层加热，减少了加热次数，节约了工人劳动力，提高了工作效率。
[0102]以上为本发明实施例之一，本发明的保护范围不限于以上实施例，任何等效替换或类似变换都在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种用于特大型挖掘机支撑滚道部的淬火设备，其特征是，包括立式感应淬火机床、 支重轮支撑滚道淬火喷水急冷装置(2)、支重轮支撑滚道感应淬火加热工装(3)，支重轮支 撑滚道感应淬火加热工装(3)位于感应淬火机床中工件的相应加工部位，并相配合，支重轮 支撑滚道淬火喷水急冷装置(2)位于支重轮支撑滚道感应淬火加热工装(3)的上部；所述立式感应淬火机床包括机械传动部分、供电部分、冷却部分三部分，所述机械传动 部分包括支撑框架(8)、支撑框架(8)顶端的电机(10)、位于支撑框架(8)两边的丝杠(9)，及 由上而下的上横梁(12)、中间横梁(13)、下横梁(14)和两侧的光杆(16)、上横梁(12)的中间 设有第一顶尖，第一顶尖旁边设有工件旋转电机(11)，由工件旋转电机(11)带动第一顶尖 转动，丝杠(9)通过安装在上横梁(12)上的螺母，带动上横梁(12)上下移动；所述上横梁 (12)、中间横梁(13)、下横梁(14)和两侧的光杆(16)组成一个框架，其中上横梁(12)、下横 梁(14)和两侧的光杆(16)组成一个固定框架，固定框架中上横梁(12)的两端有滑轮，滑轮 沿着固定在框架(8)两边的轨道里滑动;下横梁(14)的两端有滑轮，沿着固定在蓄水池两边 的轨道滑动；所述固定框架，由机床两侧的丝杠(9)带动框架沿着两侧的轨道上下移动，固定框架中 间设有中间横梁(13)，中间横梁(13)上设有锁紧螺栓，将中间横梁(13)和光杠(16)锁紧，当 锁紧螺栓与光杆的锁紧松开时，光杆(16)自由穿过中间横梁(13)，可调整机床上横梁(12) 和中间横梁(13)的距离，一旦锁紧螺栓和光杠(16)锁紧后，那么中间横梁(13)就和上横梁 (12)、下横梁(14)、光杠(16)构成为一个固定框架，可以一起上下移动，中间横梁上(13)设 有第二顶尖，和机床上横梁(12)的第一顶尖一起将准备感应热处理的工件固定在机床上， 工件随着丝杠(9)带动的固定框架上下移动；所述供电部分包括中频电源柜、机床淬火变压器(5)、电容组(6)、机床操作控制台(7)， 所述机床淬火变压器(5)位于机床框架的下面，固定在框架上，可以前后移动，并与支重轮 支撑滚道感应加热工装(3)相连接，通过调整机床淬火变压器(5)的匝数和电容组(6)的数 量，调节工件所需加热的工作频率；所述冷却系统，包括栗站、冷却水包(4)，栗站的水通过管道流动到水包(4)里进行储存 均压，冷却水包(4)上面设有若干冷却出水管头，管头上带有阀门，用于机床电气和工件的 冷却；所述机床电气的冷却包括机床淬火变压器(5)的冷却、电容组(6)的冷却、支重轮支撑 滚道感应加热工装(3)的冷却，由耐高压水管从冷却水包(4)连接到机床淬火变压器(5)、电 容器组(6)和支重轮支撑滚道感应加热工装(3)上，然后通过各自的回水管道流到蓄水池 (15)；所述工件的淬火冷却是由耐高压水管从冷却水包(4)连接到支重轮支撑滚道淬火喷水 急冷装置(2)的进水管(203)上，冷却水通过高压水管、支重轮支撑滚道淬火喷水急冷装置 (2)后喷射在工件上，将工件迅速冷却后回到蓄水池(15)中；所述机床操作控制台(7)连接并控制各部分的运行；所述工件为半精加工后的支重轮(1)。2.如权利要求1所述的一种用于特大型挖掘机支撑滚道部的淬火设备，其特征是，所述 机床淬火变压器5的匝数为8:1。3.如权利要求1所述的一种用于特大型挖掘机支撑滚道部的淬火设备，其特征是，所述蓄水池位于立式感应淬火机床的正下方。4.如权利要求1所述的一种用于特大型挖掘机支撑滚道部的淬火设备，其特征是，所述 支重轮支撑滚道淬火喷水急冷装置(2)包括弧形中空的箱体(202)、用于对支撑滚道轴部 (114)淬火冷却的圆弧面喷水板(204)、用于对支撑滚道轴部(114)以及第二支撑滚道轴肩 (116 )、支重轮倒角交界部(118)淬火冷却的内锥套喷水板(201 )，以及设置在箱体(202)上 的进水孔(203);进水孔(203)为4?10个；圆弧面喷水板(204)设置在箱体(202)的内侧，内锥套喷水板(201)设置在圆弧面喷水 板(204)上端，并与箱体(202)构成一个整体；在圆弧面喷水板(204)上阵列设置有若干喷水孔，在内锥套喷水板(201)的内侧壁上阵 列设置有若干喷水孔；内锥套喷水板(201)在圆弧面喷水板(204)上端，并向内倾斜。5.如权利要求4所述的一种用于特大型挖掘机支撑滚道部的淬火设备，其特征是，所述 支重轮支撑滚道淬火喷水急冷装置(2)中，所述内锥套喷水板(201)向内倾斜圆锥度为与轴 向夹角倾斜圆锥度为与轴向夹角15?30°。6.如权利要求5所述的一种用于特大型挖掘机支撑滚道部的淬火设备，其特征是，所述 支重轮支撑滚道淬火喷水急冷装置(2)中，所述内锥套喷水板(201)向内倾斜圆锥度为与轴 向夹角20°。7.如权利要求1所述的一种用于特大型挖掘机支撑滚道部的淬火设备，其特征是，所述 支重轮支撑滚道感应淬火加热工装(3)包括冷却进水管(312)、凸起端面加热弧状紫铜管 (301)、第一硅钢片导磁体(302)、支撑滚道部加热竖向紫铜管(303)、第二硅钢片导磁体 (304)、支撑滚道部加热弧状螺旋紫铜管(305)、第三硅钢片导磁体(306)、凸起端面与支撑 滚道部过渡圆弧加热紫铜管(307)、冷却出水管(308)、第二电极(309)、第一电极(310);第二电极(309)、第一电极(310)之间设有绝缘板(311);第一电极(310)、凸起端面加热弧状紫铜管(301)、支撑滚道部加热竖向紫铜管(303)、 支撑滚道部加热弧状螺旋紫铜管(305)、凸起端面与支撑滚道根部过渡圆弧加热紫铜管 (307)以及第二电极(309)依次串联连通，形成一个单匝线圈，单匝线圈的内径大于挖掘机 支撑滚道部的外径；所述冷却进水管(312)、凸起端面加热弧状紫铜管(301)、支撑滚道部加热竖向紫铜管 (303)、支撑滚道部加热弧状螺旋紫铜管(305)、凸起端面与支撑滚道部过渡圆弧加热紫铜 管(307 )、冷却出水管(308)依次相通，能通过冷却水对线圈进行冷却；所述凸起端面加热弧状紫铜管(301)上包裹有第一硅钢片导磁体(302)，U形口朝向第 一支撑滚道轴肩(115);支撑滚道部加热竖向紫铜管(303)上包裹有第二硅钢片导磁体(304)，U形口朝向支撑 滚道轴部表面(114);凸起端面与支撑滚道根部过渡圆弧加热紫铜管(307)上包裹有第三硅钢片导磁体 (306); U形口朝向第一支撑滚道轴肩根部圆弧(117)上。
【文档编号】C21D1/667GK106011441SQ201610604542
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年7月28日
【发明人】王涵, 王增虎
【申请人】石家庄新莱特机械轧辊有限公司