一种工程机械铲斗斗齿感应加热组织修复装置及修复方法与流程

本发明涉及材料加工工艺技术领域，具体涉及工程机械铲斗斗齿感应加热组织修复装置及修复方法。

背景技术：

工程机械广泛用于采掘、土建、水利及国防工程，其中斗齿是挖掘机的易损配件之一，在生产成本中占有很大比例，因此，它的使用合理与否，对于降低生产成本，提高设备效率，具有重要意义。斗齿在恶劣条件下工作，要求具有极高的耐磨性和强韧性，一般采用的材质为高锰钢或者合金钢，一般采用的工艺为铸造-调质热处理-组合，但是这样的制造工艺仍然不能满足斗齿工作环境的需求，特别是斗齿齿尖位置受到的变载荷情况比较严重，但是其内部组织相对比较粗大，与受到的载荷不匹配，而且现在感应加热技术在我国材质处理中被广泛应用，对细化组织具有较为可观的效果，加上其作用时间短的优点，在钢管、齿轮等热处理领域盛行，其应用到对斗齿的热处理控制好温度(加热时间)变化，控制好内部奥氏体再生长，即可获得细化后的斗齿；而且现在材料发展受冷却速率影响比较大，材料组织规定化生长受技术限制，组织再生成设备功能单一，升温、保温、降温等可控因素极易被忽视，使得最终材料加工设备比较粗糙，大大制约现在新材料领域的发展，斗齿材料特殊，多为高锰钢系列，其工作环境恶劣、工作时间长、更换困难，制约工程的发展，因此斗齿的组织材料发展对工程机械发展至关重要。

技术实现要素：

本发明目的在于提供一种实现流水线运输的不间断性、既能保证组织修复层内组织正常变化又能节约能源的工程机械铲斗斗齿感应加热组织修复装置及修复方法。

为实现上述目的，采用了以下技术方案：本发明主要包括斗齿、折型线圈、喷水冷却仓、增压球，所述折型线圈与斗齿尖部外形相似且呈开放三角状，折型线圈内壁面放置有流水移动的斗齿，斗齿排列流水线依次经过折型线圈进行感应加热，斗齿流水线式移动方向沿斗齿加工方向；斗齿尖部与折型线圈夹角对应，通过折型线圈的感应加热在斗齿尖部表面形成一层组织修复层，折型线圈夹角位置内侧固定安装有导磁体，对斗齿尖部进行集中感应加热；折型线圈两侧端部均通过法兰盘螺栓延伸连接有侧固定架；上下两个侧固定架内侧靠近斗齿位置上均安装有与斗齿表面垂直的固定侧板，固定侧板之间均通过销轴连接有可转动的滚轮，滚轮滚动面与斗齿侧面滚动接触；法兰盘之间安装有侧绝缘垫；折型线圈上下端面固定连接有可接通电流的正负接板，对折型线圈进行中高频电流输入；折型线圈边侧均设置有线圈冷却水口，对折型线圈进行冷却处理。

进一步的，在折型线圈侧端固定连接喷水冷却仓，喷水冷却仓内部冷却水沿着压力水流方向流动，喷水冷却仓上下端面均设置有冷却仓水口；喷水冷却仓内壁面形状与折型线圈一致，上下内壁面均匀固定安装有半球状凸起的喷射器，喷射器上面设置有多个细口喷头；喷水冷却仓两侧端面设置的孔槽内均对应安装有转动轴，转动轴两侧端面均设置有螺纹，转动轴与孔槽配合端面均通过螺纹安装有密封套筒，每个转动轴上均安装有两个增压球，每个增压球与凸起的半球体喷射器之间有间隔且相互对应；每个转动轴轴肩位置均固定安装有可转动的滑动轴承，滑动轴承安装在增压球两侧平断面内部孔槽中并与转动轴滚动连接。

进一步的，折型线圈与侧部固定的喷水冷却仓、端部的侧固定架之间均安装有中间绝缘垫、侧绝缘垫，保证各个位置功能实现的互不干扰性；上下侧固定架内侧均安装有滚轮，保证流水线输送的斗齿的方向，实现流水线运输的不间断性。

一种工程机械铲斗斗齿感应加热组织修复方法，接通折型线圈上下位置正负极接头，使得电流经过折型线圈进行感应加热，斗齿流水排列，其上下表面依次接触滚轮滑移前行，当前一个斗齿通过时，其尖部进行表面组织修复层的感应加热，经过t1时间的加热一定温度c1，c1为奥氏体分解临界温度，其内部粗大的奥氏体分解生成铁素体与珠光体，其中t1、c1、v和折型线圈宽度d1具有一定合理数学关系，使得斗齿在折型线圈宽度距离内经过t1使得温度满足c1要求；感应加热后的斗齿滑移到喷水冷却仓内部，这时内部高压冷却水通过增压球滚动增压、减截面增压，通过上下内壁面均匀分布喷射器将冷却水高速高压喷在感应加热后的斗齿尖部的组织修复层上，使得组织修复层温度以相对大的速率降低到c2温度，c2为奥氏体合成的临界温度，这时组织修复层内部铁素体以及珠光体重新合成细小的奥氏体，完成对斗齿尖部的组织修复。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1、喷水冷却仓内部均匀布置有与球状喷射器相对应的增压球，使得内部高压冷却水遇到增压球与喷射器内壁面之间突变减截面一次增压，高压冷却水带动增压球的正向滚动二次增速增压，使得喷射器冷却效率更佳，保证组织修复层晶粒特定生长速率。

2、上下侧固定架内侧均安装有滚轮，调整流水线输送的斗齿的方向，实现流水线运输的不间断性。

3、进行斗齿组织修复不经过二次工序，加热冷却一体式高规范感应加热装置，其中的t1、c1、v和折型线圈宽度d1具有合理数学关系，使得斗齿在折型线圈宽度距离内经过t1使得温度满足c1要求；t2、c2、v与喷水冷却仓宽度d2满足一定数学关系，在规定移动距离内使得斗齿喷水冷却后温度达到c2，既能保证组织修复层内组织正常变化，又能节约能源。

附图说明

图1是本发明装置的主视图。

图2是本发明装置的俯视图。

图3是本发明装置的侧视图。

图4是本发明装置的冷却装置剖视图。

图5是本发明装置的组织转化示意图。

附图标号：1-斗齿，2-组织修复层，3-折型线圈，4-导磁体，5-斗齿加工方向，6-正负极接板，7-中间绝缘垫，8-线圈冷却水口，9-喷水冷却仓，10-冷却仓水口，11-喷射器，12-法兰盘，13-侧绝缘垫，14-侧固定架，15-固定侧板，16-滚轮，17-增压球，18-压力水流方向，19-密封套筒，20-转动轴，21-冷却水，22-滑动轴承。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明：

如图1-4所示，本发明主要包括斗齿1、折型线圈3、喷水冷却仓9、增压球17，折型线圈3呈开放三角状，与斗齿1尖部外形相似，其内壁面一定间距位置放置有流水移动的斗齿1，斗齿1排列流水线依次经过折型线圈3，依次进行感应加热，斗齿1流水线式移动方向沿斗齿加工方向5，斗齿1尖部与折型线圈3夹角对应，通过折型线圈3的感应加热在斗齿尖部表面形成一层组织修复层2，折型线圈3夹角位置内侧固定安装有导磁体4，对斗齿尖部进行集中感应加热，深化重要位置的组织修复层；折型线圈3两侧端部均通过法兰盘12螺栓延伸连接有侧固定架14，外连滚动装置，保证流水线感应加热的不间断性，法兰盘12之间安装有侧绝缘垫13，防止加热电流偏移正常感应加热路径，上下两个侧固定架14内侧靠近斗齿位置上均安装有与斗齿表面垂直的固定侧板15，固定侧板15之间均通过销轴连接有可转动的滚轮16，滚轮16滚动面与斗齿1侧面滚动接触，保证加工斗齿的输送位置准确性；折型线圈3上下端面固定连接有可接通电流的正负接板6，对折型线圈3进行中高频电流输入，边侧均设置有线圈冷却水口8，对折型线圈进行本身冷却处理，防止中高频电流对折型线圈的损坏。

折型线圈与侧部固定的喷水冷却仓、端部的侧固定架之间均安装有中间绝缘垫7、侧绝缘垫，保证各个位置功能实现的互不干扰性；上下侧固定架内侧均安装有滚轮，保证流水线输送的斗齿的方向，实现流水线运输的不间断性。

由于斗齿感应加热组织修复装置为中高频处理，加热温度相对较高，需要特殊的冷却装置进行斗齿感应加热后冷却处理，而且其冷却速率要求比较高，这时折型线圈3侧端固定连接有针对性的喷水冷却仓9，喷水冷却仓9内壁面形状与折型线圈3一致，上下内壁面均匀固定安装有半球状凸起的喷射器11，上面设置有多个细口喷头，喷水冷却仓9内部流动的冷却水最终通过其均匀喷射在感应加热后的斗齿1上；喷水冷却仓9两侧端面设置的孔槽内均对应安装有转动轴20，转动轴20两侧端面均设置有螺纹，转动轴20与孔槽配合端面均通过螺纹安装有密封套筒19，通过螺纹连接的密封套筒19可以实现转动轴的安装拆卸密封一体式，每个转动轴20上均安装有两个增压球17，每个增压球17与凸起的半球体喷射器11相对应，之间间隔有一定距离，喷水冷却仓9内部冷却水沿着压力水流方向18流动，高压冷却水21进入狭窄的间面进一步增加喷流的压力，斗齿冷却效果更佳；每个转动轴20轴肩位置均固定安装有可转动的滑动轴承22，滑动轴承22安装在增压球17两侧平断面内部孔槽中，并与转动轴20固定的滚动连接，高压冷却水21在喷水冷却仓9内通过与增压球17接触使得增压球正向转动，进一步增加冷却水流动速度，二次增加冷却效果。喷水冷却仓内部冷却水沿着压力水流方向流动，喷水冷却仓上下端面均设置有冷却仓水口10。

如图5所示，当前一个斗齿通过时，其尖部进行表面组织修复层2的感应加热，经过t1时间的加热一定温度c1，其内部粗大的奥氏体分解生成铁素体与珠光体；感应加热后的斗齿滑移到喷水冷却仓内部，这时内部高压冷却水通过增压球滚动增压、减截面增压，通过上下内壁面均匀分布喷射器将冷却水高速高压喷在感应加热后的斗齿尖部的组织修复层上，使得组织修复层温度以相对大的速率降低到c2温度，这时组织修复层内部铁素体以及珠光体重新合成细小的奥氏体，完成对斗齿尖部的组织修复。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。