一种直齿锥齿轮表面感应淬火的仿形感应器及设备的制作方法

本实用新型一种淬火感应器，尤其涉及一种直齿锥齿轮表面感应淬火的仿形感应器及含该仿形感应器的设备。

背景技术：

热处理可以提高工件的性能，延长其使用寿命，表面加热淬火是重要的热处理工艺之一。表面加热淬火是将工件快速加热到淬火温度，然后迅速冷却，仅使工件的表面层获得淬火组织的热处理方法。齿轮、凸轮等零件在扭曲、弯曲等交变载荷下工作，并承受摩擦和冲击，其表面要比心部承受更高的应力。因此，零件的表面要求具有较高的强度、硬度和耐磨性，心部要求具有一定的强度、足够的塑性和韧性，而采用表面淬火工艺可以使零件达到这种表硬心韧的性能要求。感应淬火(感应加热表面淬火)是常用的表面加热淬火方法，在齿轮从软齿面向硬齿面技术发展过程中，感应淬火工艺发挥了重要作用。感应淬火是利用电磁感应、集肤效应、涡流和电阻热等电磁原理，使工件表层快速加热，并快速冷却的热处理工艺。感应淬火时，将工件放在铜管制成的感应器内，当一定频率的交流电通过感应器时，处于交变磁场中的工件产生感应电流，在集肤效应和涡流的作用下，工件表层的高密度交流电产生的电阻热迅速加热工件表层，使其达到淬火温度，随即用淬火水冷却，使工件表层被淬硬。由于感应淬火具有工艺简单、工件变形小、生产效率高、节能、环境污染少、工艺过程易于实现机械化和自动化等诸多优点，因而被广泛使用。感应淬火设备类型分为：工频、低频、中频、超音频、高频、超高频感应淬火设备几种，根据淬硬深度需要来选择适用频率。淬硬层深度越大，所需频率越低，反之，则越高。目前感应淬火以中频、超音频、高频、超高频为主。

直齿锥齿轮由于其齿部两端的尺寸大小不同，对模数较小的直齿锥齿轮进行表面感应淬火的感应器尚可采用传统的设计方法，而对模数较大的直齿锥齿轮进行中频感应加热时，若感应器的工作面沿锥齿全长具有恒定的间隙，则锥齿轮齿部的小端会强烈地过热，而大端会加热不足。为解决这一问题，目前最常用的方法是根据经验适当地增加小端间隙并使之大于大端间隙。还有另外一种解决方法就是适当地减小感应器工作面的锥角，使它小于齿顶圆的锥角，这种方法实际上也等同于增加小端间隙，借此抑制小端过热。上述两种解决方法都存在如下缺点：1.感应器制作的盲目性很大，准确性差，往往要试制几个感应器才能摸索到合适的间隙，造成工时和材料的浪费；2.淬火质量不稳，主要表现为锥齿轮的齿面硬度和硬化层深度不均匀。此外，感应器是用铜管压制及对接焊接而成，感应器头部连接通水部分采用的是最小管径ф6mm的铜管。经试验，采用ф6mm以下的铜管制作的感应器在淬火时会从尖部烧断，所以尖部尺寸的制作受到了限制，造成感应器尖部与齿根部的间隙达到4～5mm，齿部淬火后下齿面留有较大的软带，而软带的存在会导致齿轮在传动过程中齿面被压塌或断齿。齿面的硬度不均匀、硬化层深度不均匀以及下齿面软带较大均容易造成零件过早失效。因此，如何避免模数较大的直齿锥齿轮在中频感应淬火时出现的质量问题一直是热处理领域迫切需要解决的技术难题。

技术实现要素：

为解决上述现有技术中存在的缺点和不足，本实用新型的目的在于提供一种直齿锥齿轮表面感应淬火的仿形感应器。

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：

一种直齿锥齿轮表面感应淬火的仿形感应器，其包括用矩形铜管制作的与直齿锥齿轮齿宽方向的整齿适配的仿形感应圈，所述仿形感应圈于齿宽方向的一端为开口端、另一端为封闭端，所述开口端设有汇流排，所述封闭端的内侧面开设有喷射淬火水的喷水孔，所述仿形感应圈上还设有淬火水进水口和淬火水出水口，所述仿形感应圈的外表面焊合有冷却水管。

所述汇流排(也称“接触板”)的作用是使电流构成回路，其由铜板制成。

发明人经过系列深入研究，对直齿锥齿轮表面感应淬火的感应器的结构进行了改进，采用矩形铜管按照直齿锥齿轮的整齿仿形制作与之适配的仿形感应圈，如此，淬火加热时，可保证齿轮的齿部于齿宽方向的温度和硬度均匀，而不会出现齿部的小端过热、大端加热不足的现象。所述仿形感应器的冷却水管为独立设置，冷却水和淬火水为独立分开，如此，仿形感应圈的结构及规格大小不受冷却水管的限制，有效减小了仿形感应圈与齿根之间的间隙，不会出现淬火时感应器被烧损的情况。

淬火时，淬火水从淬火水进水口流入，并经喷水孔喷出，以对齿轮的齿部进行整齿淬火。而冷却水管的作用是流通冷却水，以对仿形感应圈进行冷却。

进一步的，所述淬火水进水口由制作仿形感应圈的矩形铜管的一管口形成，所述淬火水出水口由制作仿形感应圈的矩形铜管的另一管口形成。

进一步的，所述淬火水出水口和淬火水进水口分别位于所述开口端的两外侧。

进一步的，所述汇流排对称焊接于所述开口端的两内侧。

进一步的，所述喷水孔均匀分布于所述封闭端的内侧面。

进一步的，所述冷却水管由圆形铜管制成。

进一步的，本实用新型的仿形感应器适用于直齿锥齿轮的中频感应淬火、高频感应淬火和超音频感应淬火技术中。

此外，本实用新型的目的还在于提供一种直齿锥齿轮表面感应淬火设备，其含有所述直齿锥齿轮表面感应淬火的仿形感应器。优选的，所述感应淬火设备为中频感应淬火设备、高频感应淬火设备或超音频感应淬火设备。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：本实用新型采用矩形铜管按照直齿锥齿轮的整齿仿形制作与之适配的仿形感应器，淬火加热时，齿轮的齿部于齿宽方向的温度和硬度均匀，不会出现齿部的小端过热、大端加热不足的现象。加上本实用新型的仿形感应器设有独立的冷却水管，冷却水和淬火水为独立分开设计，仿形感应圈的结构及规格大小不受冷却水管的限制，仿形感应圈与齿轮的齿根之间的间隙小。本实用新型的的仿形感应器的结构稳定性好，使用寿命长，不易受损，对直齿锥齿轮的淬火效果好。

附图说明

图1为本实用新型所述仿形感应器的结构示意图；

图2为图1的A-A面剖视图；

图3为本实用新型所述仿形感应器的喷水孔的分布示意图。

图中，仿形感应圈1、开口端2、封闭端3、汇流排4、喷水孔5、淬火水进水口6、淬火水出水口7、冷却水管8、冷却水进水口9、冷却水出水口10。

具体实施方式

为更好的说明本实用新型的目的、技术方案和优点，下面将结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。

实施例1

本实施例1提供一种直齿锥齿轮表面感应淬火的仿形感应器，如图1-3所示，其包括用矩形铜管制作的与直齿锥齿轮齿宽方向的整齿适配的仿形感应圈1，该仿形感应圈1于齿宽方向的一端为开口端2、另一端为封闭端3。具体的，开口端2的两个内侧面对称焊接有两块汇流排4，封闭端3的内侧面均匀开设有喷射淬火水的喷水孔5。更具体的，仿形感应圈1上设有淬火水进水口6和淬火水出水口7，其中，淬火水进水口6由制作仿形感应圈的矩形铜管的一管口形成并位于开口端2的一外侧，淬火水出水口7由制作仿形感应圈的矩形铜管的另一管口形成并位于开口端2的另一外侧。更具体的，仿形感应圈1的外表面焊合有冷却水管8，该冷却水管8由圆形铜管制成，该冷却水管8的一管口为冷却水进水口9、另一管口为冷却水出水口10。

本实施例中，采用矩形铜管按照直齿锥齿轮的整齿仿形制作与之适配的仿形感应圈1，如此，淬火加热时，可保证齿轮的齿部于齿宽方向的温度和硬度均匀，而不会出现齿部的小端过热、大端加热不足的现象。仿形感应器的冷却水管为独立设置，冷却水和淬火水为独立分开，如此，仿形感应圈1的结构及规格大小不受冷却水管8的限制，有效减小了仿形感应圈1与齿根之间的间隙，不会出现淬火时感应器被烧损的情况。淬火时，淬火水从淬火水进水口6流入，并经喷水孔5喷出，以对齿轮的齿部进行整齿淬火。而冷却水管8的作用是流通冷却水，以对仿形感应圈1进行冷却。

实施例2

本实施例2提供一种直齿锥齿轮表面中频感应淬火设备，其包括实施例1的直齿锥齿轮表面感应淬火的仿形感应器。

实施例3

本实施例3提供一种直齿锥齿轮表面高频感应淬火设备，其包括实施例1的直齿锥齿轮表面感应淬火的仿形感应器。

实施例4

本实施例4提供一种直齿锥齿轮表面超音频感应淬火设备，其包括实施例1的直齿锥齿轮表面感应淬火的仿形感应器。

最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对本实用新型保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。