專利名稱：一種薄壁管狀零件局部熱處理的方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種薄壁管狀零件局部熱處 理的方法及裝置，屬于薄壁零件局部熱處理技術領域。
背景技術：
目前，大多熱處理裝置只適合于對エ件進行整體處理，而對エ件進行局部熱處理的方法和裝置較少。特別是針對小型薄壁零件的局部熱處理，目前還是ー項未突破的技術難題。在對薄壁零件進行熱處理吋，由于其有效加熱面積和體積較小，在現有技術中還存在如下一些問題a)加熱過程中熱傳導過快，加熱區域不易控制，特別是在局部退火處理吋，往往很容易超出設定的退火區域山)加熱不均勻，容易引起局部溫差過大，常常是部分區域低于熱處理設定溫度，而另外區域溫度偏高，甚至造成零件開裂，達不到局部熱處理的要求；c)熱處理過程控制不精確，重復性差，操作過程常常僅憑工人經驗，批量生產時產品質量穩定性差，成品率低。所以現有的薄壁零件的局部熱處理方式還是不夠理想，不能滿足生產和使用的需要。

發明內容
本發明的目的是提供ー種能精確控制加熱區域、并且加熱均勻、操作簡單、熱處理質量穩定、適合于批量生產的薄壁管狀零件局部熱處理的方法及裝置，以克服現有技術的不足。本發明是這樣實現的本發明的一種薄壁管狀零件局部熱處理的方法為，該方法包括采用高頻感應加熱裝置對作為被加工零件的薄壁管狀零件進行加熱，在對薄壁管狀零件的局部進行熱處理時，按以下エ藝方法進行熱處理
a、采用高頻感應加熱裝置作為加熱源，并根據薄壁管狀零件需局部熱處理加熱區的外徑尺寸來確定高頻感應加熱裝置的高頻感應圈內徑和加熱功率，即高頻感應圈的內徑應比薄壁管狀零件需加熱區的外徑大5 30mm，且高頻感應圈的加熱功率應使薄壁管狀零件被加熱區在10 60秒內達到所需的加熱溫度；
b、在對薄壁管狀零件的局部進行熱處理時，采用輔助加熱エ裝套套住其需進行熱處理的局部加熱區的部位，其加熱エ裝套的內表面與套住的薄壁管狀零件部位之間的間隙應大于O. I毫米而小于I毫米，其加熱エ裝套的套壁厚度為2 10毫米；
C、在對薄壁管狀零件的局部進行熱處理時，將薄壁管狀零件的一端夾持在ー個可隨傳動主軸一起轉動的零件夾頭上，并使薄壁管狀零件的軸心線與傳動主軸中心線和高頻感應圈的中心線重合，同時使薄壁管狀零件隨傳動主軸一起轉動。上述的對薄壁管狀零件的局部進行熱處理時，其熱處理為對薄壁管狀零件的局部進行退火熱處理或淬火熱處理；在對薄壁管狀零件的局部進行退火熱處理吋，應待薄壁管狀零件被熱處理的局部完全冷卻到退火溫度以下后才能停止其轉動；在對薄壁管狀零件的局部進行淬火熱處理時，當其局部達到淬火溫度時，應切斷高頻感應圈的電源并同時采用向該局部噴水或噴其它淬火介質的方式進行淬火處理。上述的輔助加熱エ裝套為采用具有耐高溫和具有較好的熱傳導性能及良好的機加工性能的鐵磁性材料制作而成。上述的鐵磁性材料為中碳鋼、鐵基高溫合金、高Mn鋼或Cr鋼。上述在對薄壁管狀零件的局部進行熱處理時，對薄壁管狀零件未被夾持的一端的非熱處理裸露部位采用潤濕的吸水性耐火材料套住保護。上述在對薄壁管狀零件未被夾持的一端的非熱處理裸露部位采用潤濕的吸水性耐火材料套住保護時，可采用冷卻液對該吸水性耐火材料進行冷卻。根據上述方法構建的本發明的一種薄壁管狀零件局部熱處理的裝置為該裝置包括高頻感應加熱裝置，在高頻感應加熱裝置的高頻感應圈的下方設有工作臺，在工作臺的 兩端分別設有支座，在其中一個支座上裝有通過電機帶動轉動的傳動主軸，在傳動主軸上裝有用于夾持被加工的薄壁管狀零件的零件夾頭，在另ー個支座上通過螺紋連接裝有移動絲桿，在移動絲桿的一端設有用于夾持冷卻保護套的夾頭，在冷卻保護套內設有ー層吸水性耐火材料層。上述工作臺為可移動式工作臺，在工作臺的下方設有機座，在機座上設有軌道和傳動螺桿，工作臺放置在軌道上，并且工作臺通過固定在其下部的螺母與傳動螺桿連接。在上述工作臺上設有能向冷卻保護套中的吸水性耐火材料層滴灌冷卻液的冷卻液容器。在上述夾持在零件夾頭上的薄壁管狀零件上套有輔助加熱エ裝套，并且輔助加熱エ裝套通過分別頂在其兩端的冷卻保護套和頂套頂固在工作臺兩端的支座之間。由于采用了上述技術方案，本發明具有以下的優點和特點
1、由于引入了輔助加熱エ裝套，避免了對零件的直接感應加熱，通過熱傳導將熱量傳遞給零件，可有效地精確控制熱處理區域，并且在提高可控性的同時、又能保證薄壁零件局部熱處理區能達到熱處理溫度和效果；
2、在進行熱處理時，使被加工的零件轉動，這樣就有效地克服了零件受熱不均勻的問
題；
3、無論對局部退火或局部淬火處理的零件，都可根據局部區域需要的硬度來設計輔助加熱エ裝套厚度及尺寸，控制不同區域加熱退火及淬火溫度，最終實現設計的硬度分布曲線；
4、引入了冷卻保護套接觸冷卻系統，可有效保護如端部等非熱處理部位不被加熱，在傳統的薄壁零件熱處理中，由于零件熱傳導速度快，很難保證非熱處理區域不被加熱，而本發明的接觸冷卻系統可根據保護區尺寸、體積的大小來設計接觸部位和冷卻介質通量，達到保護目的；
5、本發明的高頻線圈、輔助加熱エ裝套、耐火材料襯套等都是方便拆卸和可重復利用的，在批量生產過程中可根據不同規格零件更換不同輔助エ裝，不但節約生產成本，也能提
高生產效率。所以本發明與現有技術相比，本發明不僅具有能精確控制加熱區域、并且加熱均勻、產品質量好和質量穩定的優點，而且還具有操作簡單、制作和使用成本低、適合于大批
量生產等優點。


圖I為本發明的裝置的結構示意 圖2為圖I的俯視結構意圖。附圖標記說明1_高頻感應加熱裝置，2-高頻感應圏，3-薄壁管狀零件，4-耐火材料襯套，5-輔助加熱エ裝套，6-工作臺，7-傳動主軸，8-零件夾頭，9-絲桿，10-夾頭，11-機座，12-軌道，13-傳動螺桿，14-螺母，15-頂套，16-冷卻液容器。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明作進ー步的詳細說明。
具體實施例方式在實施本發明的一種薄壁管狀零件局部熱處理的方法時，可直接采用現有技術中的高頻感應加熱裝置對作為被加工零件的薄壁管狀零件進行加熱，在對 薄壁管狀零件的局部進行熱處理時，按以下エ藝方法進行熱處理
a、采用高頻感應加熱裝置作為加熱源，并根據薄壁管狀零件需局部熱處理加熱區的外徑尺寸來確定高頻感應加熱裝置的高頻感應圈內徑和加熱功率，即高頻感應圈的內徑應比薄壁管狀零件需加熱區的外徑大5 30mm，且高頻感應圈的加熱功率應使薄壁管狀零件被加熱區在10 60秒內達到所需的加熱溫度；
b、在對薄壁管狀零件的局部進行熱處理時，采用輔助加熱エ裝套套住其需進行熱處理的局部加熱區的部位，其加熱エ裝套的內表面與套住的薄壁管狀零件部位之間的間隙應大于O. I毫米而小于I毫米，其加熱エ裝套的套壁厚度為2 10毫米；
C、在對薄壁管狀零件的局部進行熱處理時，將薄壁管狀零件的一端夾持在ー個可隨傳動主軸一起轉動的零件夾頭上，并使薄壁管狀零件的軸心線與傳動主軸中心線和高頻感應圈的中心線重合，同時使薄壁管狀零件隨傳動主軸一起轉動，在使薄壁管狀零件轉動時，其轉速可控制在每分鐘1000 2000轉。上述的對薄壁管狀零件的局部進行熱處理時，其熱處理為對薄壁管狀零件的局部進行退火熱處理或淬火熱處理；在對薄壁管狀零件的局部進行退火熱處理吋，應待薄壁管狀零件被熱處理的局部完全冷卻到退火溫度以下后才能停止其轉動，其退火時的高頻感應圈的加熱功率的工作電流可根據需要控制在300A 340A左右；在對薄壁管狀零件的局部進行淬火熱處理時，當其局部達到常規的淬火溫度時，應切斷高頻感應圈的電源并同時采用向該局部噴水或噴其它常規淬火介質的方式進行淬火處理，其淬火時的高頻感應圈的加熱功率的工作電流可根據需要控制在340A 380A左右；。上述的輔助加熱エ裝套為采用具有耐高溫和具有較好的熱傳導性能及良好的機加工性能的鐵磁性材料制作而成；該鐵磁性材料可采用現有技術中的中碳鋼、鐵基高溫合金材料、高Mn鋼或Cr鋼。上述在對薄壁管狀零件的局部進行熱處理時，對薄壁管狀零件未被夾持的一端的非熱處理裸露部位采用潤濕的吸水性耐火材料套住保護。在對薄壁管狀零件未被夾持的一端的非熱處理裸露部位采用潤濕的吸水性耐火材料套住保護時，可采用冷卻液對該吸水性耐火材料進行冷卻，其吸水性耐火材料可采用現有技術中的硅酸鋁纖維材料，其冷卻液可采用水或其他不可燃液體介質。
根據上述方法構建的本發明的一種薄壁管狀零件局部熱處理的裝置的結構示意圖如圖I和圖2所示,該裝置包括高頻感應加熱裝置I,其高頻感應加熱裝置I直接采用現有技術中的高頻感應加熱裝置成品，制作時，在高頻感應加熱裝置I的高頻感應圈2的下方設置ー個工作臺6，在工作臺6的兩端分別固定ー個支座，在其中一個支座上裝上能通過電機17帶動其轉動的傳動主軸7，電機17可采用現有的可調速式電機，也可采用現有的定速電機，但采用定速電機時，最好按傳統的機械調速方式，使電機17通過ー個變速裝置傳動傳動主軸7 ;在傳動主軸7上裝一個用于夾持被加工的薄壁管狀零件3的常規夾頭結構的零件夾頭8，然后在另ー個支座上通過螺紋連接的方式裝一根移動絲桿9，在移動絲桿9的一端安裝ー個用于夾持冷卻保護套4的夾頭10，在制作冷卻保護套4時，在其內同時制作出ー層采用現有技術中的硅酸鋁纖維材料制作的吸水性耐火材料層，同時在冷卻保護套4的圓柱面上制作出I 5個通孔，這樣在工作時，有利于冷卻液通過該通孔流進或流出吸水性耐火材料層；然后在移動絲桿9的另一端裝ー個手柄，這樣在裝拆エ件時，操作者可通過轉動該手柄使移動絲桿9轉動、并帶著夾持有冷卻保護套4的夾頭10沿著移動絲桿9的軸線方向前進或后退；制作時，將工作臺6制作成可移動式工作臺，即在工作臺6的下方設 置一個機座11，在機座11上制作出軌道12和安裝ー個傳動螺桿13,并在傳動螺桿13的一端安裝ー個能帶動傳動螺桿13轉動的手動式轉動手柄，然后將工作臺6放置在軌道12上，并且在工作臺6的下方固定一個螺母14，同時使該螺母14與傳動螺桿13連接，這樣操作者即可通過轉動手柄使傳動螺桿13轉動，從而通過傳動螺桿13帶動工作臺6在軌道12上前后移動，使被加工的薄壁管狀零件3處于所需的最佳位置；為了在工作時使被加工的薄壁管狀零件3未被夾持一端的非熱處理區達到更好的冷卻效果，可在工作臺6上設置ー個能向冷卻保護套4中的吸水性耐火材料層滴灌冷卻液的冷卻液容器16 ;在工作時，操作者可根據使用的需要調節冷卻液容器16上的出水ロ閥門開關來控制向冷卻保護套4噴淋的冷卻液量；當將被加工的薄壁管狀零件3夾持在零件夾頭8上時，先在薄壁管狀零件3上套上ー個輔助加熱エ裝套5，使套在主軸7上的頂套15的一端頂在支座上，頂套15的另一端頂在輔助加熱エ裝套5上，然后在夾頭10上夾持ー個冷卻保護套4，使該冷卻保護套4的前端頂在輔助加熱エ裝套5的另一端上，這樣即可使輔助加熱エ裝套5通過分別頂在其兩端的頂套15和冷卻保護套4頂固在工作臺6兩端的支座之間，其冷卻保護套4和頂套15可采用非鐵磁性材料制成。本發明在工作吋，當傳動主軸7帶動被加工的薄壁管狀零件3轉動時，由于輔助加熱エ裝套5的內徑大于薄壁管狀零件3的外徑，所以不會影響傳動主軸7和薄壁管狀零件3的轉動，在傳動主軸7和薄壁管狀零件3轉動時，冷卻保護套4、頂套15和輔助加熱エ裝套5固定不動。
權利要求
1.一種薄壁管狀零件局部熱處理的方法，包括采用高頻感應加熱裝置對作為被加工零件的薄壁管狀零件進行加熱，其特征在于在對薄壁管狀零件的局部進行熱處理時，按以下エ藝方法進行熱處理 a、采用高頻感應加熱裝置作為加熱源，并根據薄壁管狀零件需局部熱處理加熱區的外徑尺寸來確定高頻感應加熱裝置的高頻感應圈內徑和加熱功率，即高頻感應圈的內徑應比薄壁管狀零件需加熱區的外徑大5 30mm，且高頻感應圈的加熱功率應使薄壁管狀零件被加熱區在10 60秒內達到所需的加熱溫度； b、在對薄壁管狀零件的局部進行熱處理時，采用輔助加熱エ裝套套住其需進行熱處理的局部加熱區的部位，其加熱エ裝套的內表面與套住的薄壁管狀零件部位之間的間隙應大于O. I毫米而小于I毫米，其加熱エ裝套的套壁厚度為2 10毫米； C、在對薄壁管狀零件的局部進行熱處理時，將薄壁管狀零件的一端夾持在ー個可隨傳動主軸一起轉動的零件夾頭上，并使薄壁管狀零件的軸心線與傳動主軸中心線和高頻感應圈的中心線重合，同時使薄壁管狀零件隨傳動主軸一起轉動。
2.根據權利要求I所述的薄壁管狀零件局部熱處理的方法，其特征在于所述的對薄壁管狀零件的局部進行熱處理時，其熱處理為對薄壁管狀零件的局部進行退火熱處理或淬火熱處理；在對薄壁管狀零件的局部進行退火熱處理吋，應待薄壁管狀零件被熱處理的局部完全冷卻到退火溫度以下后才能停止其轉動；在對薄壁管狀零件的局部進行淬火熱處理時，當其局部達到淬火溫度時，應切斷高頻感應圈的電源并同時采用向該局部噴水或噴其它淬火介質的方式進行淬火處理。
3.根據權利要求I所述的薄壁管狀零件局部熱處理的方法，其特征在于所述的輔助加熱エ裝套為采用具有耐高溫和具有較好的熱傳導性能及良好的機加工性能的鐵磁性材料制作而成。
4.根據權利要求3所述的薄壁管狀零件局部熱處理的方法，其特征在于所述的鐵磁性材料為中碳鋼、鐵基高溫合金、高Mn鋼或Cr鋼。
5.根據權利要求I所述的薄壁管狀零件局部熱處理的方法，其特征在于在對薄壁管狀零件的局部進行熱處理時，對薄壁管狀零件未被夾持的一端的非熱處理裸露部位采用潤濕的吸水性耐火材料套住保護。
6.根據權利要求5所述的薄壁管狀零件局部熱處理的方法，其特征在于在對薄壁管狀零件未被夾持的一端的非熱處理裸露部位采用潤濕的吸水性耐火材料套住保護時，可采用冷卻液對該吸水性耐火材料進行冷卻。
7.—種薄壁管狀零件局部熱處理的裝置，包括高頻感應加熱裝置(I )，其特征在于在高頻感應加熱裝置(I)的高頻感應圈(2)的下方設有工作臺(6)，在工作臺(6)的兩端分別設有支座，在其中一個支座上裝有通過電機(17 )帶動轉動的傳動主軸(7 )，在傳動主軸(7 )上裝有用于夾持被加工的薄壁管狀零件(3)的零件夾頭(8)，在另ー個支座上通過螺紋連接裝有移動絲桿(9)，在移動絲桿(9)的一端設有用于夾持冷卻保護套(4)的夾頭(10)，在冷卻保護套(4)內設有ー層吸水性耐火材料層。
8.根據權利要求7所述的薄壁管狀零件局部熱處理的裝置，其特征在于工作臺(6)為可移動式工作臺，在工作臺(6)的下方設有機座(11)，在機座(11)上設有軌道(12)和傳動螺桿(13)，工作臺(6)放置在軌道(12)上，并且工作臺(6)通過固定在其下部的螺母(14)與傳動螺桿(13)連接。
9.根據權利要求8所述的薄壁管狀零件局部熱處理的裝置，其特征在于在工作臺(6)上設有能向冷卻保護套(4)中的吸水性耐火材料層滴灌冷卻液的冷卻液容器(16)。
10.根據權利要求7所述的薄壁管狀零件局部熱處理的裝置，其特征在于在夾持在零件夾頭(8 )上的薄壁管狀零件(3 )上套有輔助加熱エ裝套(5 )，并且輔助加熱エ裝套(5 )通過分別頂在其兩端的冷卻保護套(4)和頂套(15)被頂固在工作臺(6)兩端的支座之間。
全文摘要
本發明公開了一種薄壁管狀零件局部熱處理的方法及裝置，本發明采用高頻感應加熱裝置作為加熱源，其高頻感應圈的內徑比薄壁管狀零件需加熱區的外徑大5～30mm，且高頻感應圈的加熱功率為使薄壁管狀零件被加熱區在10～60秒內達到所需的加熱溫度；在對薄壁管狀零件的局部進行熱處理時，采用輔助加熱工裝套套住其需進行熱處理的局部加熱區的部位，其加熱工裝套的內表面與套住的薄壁管狀零件部位之間的間隙應大于0.1毫米而小于1毫米，其加熱工裝套的套壁厚度為2～10毫米；并使薄壁管狀零件繞高頻感應圈的中心線轉動。本發明具有能精確控制加熱區域、加熱均勻、產品質量好、質量穩定、操作簡單、制作和使用成本低、適合于大批量生產等優點。
文檔編號C21D1/42GK102864294SQ201210379050
公開日2013年1月9日 申請日期2012年10月9日 優先權日2012年10月9日
發明者劉靜, 安儒強, 何英, 馮家杰, 王飛飛 申請人:貴州師范大學