一种多级感应淬火装置

摘要

本发明涉及一种多级感应淬火装置，其包括感应加热部件和至少两级冷却介质喷洒部件，工件经过所述感应加热部件加热后，依次经过各级所述冷却介质喷洒部件进行分级冷却。本发明提供的多级感应淬火装置具有多级冷却介质喷洒部件，可根据工件的使用要求，增加冷却级数，各级冷却介质喷洒部件中的冷却介质可以不同，采用多种冷却能力不同的冷却介质对工件进行冷却，既可以保证淬火工件得到马氏体组织，又可以降低工件的残余应力，从而减少工件变形开裂的倾向。

说明书

技术领域

本发明涉及热处理领域，尤其涉及一种多级感应淬火装置。

背景技术

感应淬火是利用电磁感应的原理，使零件在交变磁场中切割磁力线， 在表面产生感应电流，又根据交流电集肤效应，以涡流形式将零件表面 快速加热，而后急冷的淬火方法。

感应淬火装置有感应加热部件和喷水部件组成，感应加热部件产生 交变的电磁场，加热工件；喷水部件喷水冷却加热后的工件，提高工件 的硬度，从而提高工件的耐磨性。现有感应淬火装置主要有两种形式， 一种是整体式，在感应加热部件上设置喷水孔，在加热时同步喷水冷却 工件；另一种是组合式，感应加热部件用于加热，喷水部件用于喷水冷 却工件。

目前常用的感应淬火冷却装置主要采用单一的冷却介质水或油对工 件进行冷却，如果采用水冷却工件，水的冷却速率较高，可获得硬度较 高，淬硬层较深的样品，但是工件的变形量较大，甚至出现开裂现象； 如果采用油冷却工件，油的冷却速率较低，可有效减小工件的变形量， 但样品的淬硬层深度较浅，硬度也较低。

发明内容

本发明的目的是提出一种多级感应淬火装置，其既可以保证淬火工 件得到马氏体组织，又可以降低工件的残余应力，从而减少工件变形开 裂的倾向。

为实现上述目的，本发明提供了一种多级感应淬火装置，其包括 感应加热部件和至少两级冷却介质喷洒部件，工件经过所述感应加热 部件加热后，依次经过各级所述冷却介质喷洒部件进行分级冷却。

在一优选或可选实施例中，各级所述冷却介质喷洒部件均设置在 所述感应加热部件的下方，且各级所述冷却介质喷洒部件依次上下设 置。

在一优选或可选实施例中，所述冷却介质喷洒部件中的冷却介质 通过输送管路提供，所述输送管路上设置有驱动泵，所述输送管路连 通冷却介质容器，通过所述驱动泵将所述冷却介质容器中的冷却介质 泵出，通过输送管路进入所述冷却介质喷洒部件，所述冷却介质喷洒 部件将冷却介质喷洒到所述工件上。

在一优选或可选实施例中，所述感应加热部件、所述冷却介质喷 洒部件和所述输送管路均设置在支架上。

在一优选或可选实施例中，所述输送管路上设置有压力表和流量 表。

在一优选或可选实施例中，所述冷却介质容器包括数个相互隔离 的储蓄槽，各所述储蓄槽内分别用于存储不同的冷却介质。

在一优选或可选实施例中，所述冷却介质喷洒部件包括环形管路， 所述环形管路上间隔设置有数个喷口或喷头，所述工件从所述环形管 路的环形空间通过，所述喷口或喷头向所述工件喷洒冷却介质。

在一优选或可选实施例中，所述冷却介质喷洒部件的下方设置有 回收槽，所述回收槽用于回收各级所述冷却介质喷洒部件喷洒落下的 冷却介质。

在一优选或可选实施例中，所述回收槽连接于分离装置，通过所 述分离装置将所述回收槽内回收的混合冷却介质进行分离，以重新利 用。

在一优选或可选实施例中，所述分离装置为油水分离器。

在一优选或可选实施例中，多级感应淬火装置包括三级所述冷却 介质喷洒部件，从上到下依次为第一级冷却介质喷洒部件、第二级冷 却介质喷洒部件和第三级冷却介质喷洒部件。

在一优选或可选实施例中，所述第一级冷却介质喷洒部件中喷洒 的冷却介质为油，所述第二级冷却介质喷洒部件中喷洒的冷却介质为 水，所述第三级冷却介质喷洒部件中喷洒的冷却介质为油。

基于上述技术方案，本发明至少具有以下有益效果：

本发明提供的多级感应淬火装置具有多级冷却介质喷洒部件，可根 据工件的使用要求，增加冷却级数，各级冷却介质喷洒部件中的冷却介 质可以不同，采用多种冷却能力不同的冷却介质对工件进行冷却，既可 以保证淬火工件得到马氏体组织，又可以降低工件的残余应力，从而减 少工件变形开裂的倾向。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请 的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构 成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明提供的多级感应淬火装置的结构示意图。

附图中标号：

1-感应加热部件；2-第一级冷却介质喷洒部件；3-第二级冷却介质喷 洒部件；4-第三级冷却介质喷洒部件；5-压力表；6-流量表；7-驱动泵； 8-冷却介质容器；9-输送管路；10-电源。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清 楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例， 而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没 有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护 的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、 “前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外” 等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为 了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件 必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对 本发明保护范围的限制。

如图1所示，为本发明提供的多级感应淬火装置的示意性实施例， 在该示意性实施例中，多级感应淬火装置包括感应加热部件1和至少两 级冷却介质喷洒部件2、3、4，工件经过感应加热部件1被加热后， 依次经过各级冷却介质喷洒部件2、3、4进行分级冷却。各级冷却介 质喷洒部件2、3、4均可以设置在感应加热部件1的下方，且各级冷 却介质喷洒部件2、3、4可以依次上下设置。

由于本发明提供的多级感应淬火装置具有多级冷却介质喷洒部件 2、3、4，可根据工件的使用要求，增加冷却级数，例如：可以设置二 级、三级、四级、五级或五级以上冷却介质喷洒部件2、3、4等，各 级冷却介质喷洒部件2、3、4中的冷却介质可以不同，因此，能够将 通过感应加热部件1加热到奥氏体状态的工件，先在冷却能力强的冷却 介质中快速冷却至接近Ms温度(马氏体转变的起始温度)，然后再移 入冷却能力较弱的冷却介质中继续冷却。因此，本发明既可以保证淬火 工件得到马氏体组织，又可以降低工件的残余应力，从而减少工件变形 开裂的倾向。

上述示意性实施例中，冷却介质喷洒部件2、3、4中的冷却介质 可以通过输送管路9提供，输送管路9上可以设置有驱动泵7，输送 管路9连通冷却介质容器8，通过驱动泵7将冷却介质容器8中的冷 却介质泵出，通过输送管路9进入冷却介质喷洒部件2、3、4，冷却 介质喷洒部件2、3、4将冷却介质喷洒到工件上。进一步的，输送管 路9上还可以设置有压力表5和流量表6。

本发明提供的多级感应淬火装置，通过对感应淬火工件采用多级冷 却方式，通过设置流量表6和压力表5，其每一级的冷却介质的流量、 压力均可调，在保证工件具有较高硬度的同时，也减少了工件的变形量， 尤其对经过热处理后容易变形的工件有很好的实用性。

为了提高工作效率，工件可以采用顺序加热和冷却的方式，具体 为，可以将感应加热部件1设置在各级冷却介质喷洒部件2、3、4的 上方，工件从上向下运动，首先经过感应加热部件1的电感线圈进行 加热，然后依次经过各级冷却介质喷洒部件2、3、4进行冷却，而冷 却介质喷洒部件2、3、4可以包括环形管路，环形管路与感应加热部 件1的电感线圈大体位于同一轴线上，环形管路上间隔设置有数个喷 口或喷头，工件从环形管路的环形空间通过，通过喷口或喷头向工件 喷洒冷却介质。

由于各级冷却介质喷洒部件2、3、4中喷洒的冷却介质可能不同， 因此，本发明提供的冷却介质容器8可以包括数个相互隔离的储蓄槽， 各储蓄槽内分别用于存储不同的冷却介质。进一步的，本发明还在冷 却介质喷洒部件2、3、4的下方设置有回收槽，回收槽用于回收各级 冷却介质喷洒部件2、3、4喷洒落下的冷却介质，且回收槽还可以连 接于分离装置，通过分离装置，例如油水分离器，能够将回收槽内回 收的混合冷却介质进行分离，以便重新利用，节能环保。

上述各示意性实施例中，感应加热部件1、冷却介质喷洒部件2、 3、4和输送管路9均可以设置在支架上，通过支架对感应加热部件1、 冷却介质喷洒部件2、3、4和输送管路9进行支撑，且感应加热部件 1的电源10也可以设置在支架上。

由于本发明提供的多级感应淬火装置可以具有二级、三级、四级、 五级或五级以上的冷却介质喷洒部件2、3、4，下面以设置三级冷却介 质喷洒部件2、3、4为例，进行详细说明，但不限于设置三级冷却介 质喷洒部件2、3、4。

在该具体实施例中，感应加热部件1的下方设置三级冷却介质喷 洒部件2、3、4，从上到下依次为第一级冷却介质喷洒部件2、第二级 冷却介质喷洒部件3和第三级冷却介质喷洒部件4。第一级冷却介质 喷洒部件2中喷洒的冷却介质为油，第二级冷却介质喷洒部件3中喷 洒的冷却介质为水，第三级冷却介质喷洒部件4中喷洒的冷却介质为 油。

上述具体实施例中，第一级采用冷却能力较低的油作为冷却介质， 可有效减小工件在高温区冷却时的热应力；第二级采用冷却能力较高的 水作为冷却介质，能够使工件快速冷却至马氏体转变温度，避免产生非 马氏体组织；第三级采用冷却能力较低的油作为冷却介质，可有效减小 工件发生马氏体组织转变时的相变应力。

因此，本发明提供的多级感应淬火装置可在获得较高硬度工件的同 时，分别在高温区与低温区都减小工件的残余应力，最大限度地降低工 件的变形量，是一种具有广阔应用前景的感应淬火装置。

上述具体实施例中，所用到的分离装置可以为油水分离器。

上述各实施例中，感应加热部件1可以为感应加热器。

上述各实施例中，感应加热部件1的电感线圈，以及各级冷却介质 喷洒部件2、3、4中的环形管路，其外轮廓可以设置为方形、圆形或其 他具有环形空间的形状等，只要保证工件能够顺利通过即可。

下面列举进行一级冷却，以及采用本发明提供的多级感应淬火装置 进行多级冷却的三个实施案例，以更加充分说明进行多级冷却产生的有 益效果。

第一实施案例：

对材质为45钢的工件进行感应淬火处理，样品尺寸为 100mm×300mm×20mm，将工件加热到奥氏体温度以上80℃～100℃， 只采用一级淬火，冷却介质采用油，压力0.1MPa，流量300L/h，热处 理后测试工件的表面硬度约为25HRC，变形量0.5mm，表面无裂纹。

第二实施案例：

对材质为45钢的工件进行感应淬火处理，样品尺寸为 100mm×300mm×20mm，将工件加热到奥氏体温度以上80℃～100℃， 只采用一级淬火，冷却介质采用水，压力0.2MPa，流量400L/h，热处 理后测试工件的表面硬度约为55HRC，变形量1.0mm，表面存在裂纹。

实施案例3

对材质为45钢的工件进行感应淬火处理，样品尺寸为 100mm×300mm×20mm，将工件加热到奥氏体温度以上80℃～100℃， 第一级冷却介质采用油，压力0.1MPa，流量300L/h；第二级冷却介质 采用水，压力0.2MPa，流量400L/h；第三级冷却介质采用油，压力 0.1MPa，流量300L/h。热处理后测试工件的表面硬度约为50HRC，变 形量0.6mm，表面无裂纹。

综上所述，本发明提供的多级感应淬火装置，其加工的工件具有较 高硬度的同时，也降低了工件的开裂倾向及变形量，可获得具有优异综 合性能的工件，尤其适用于热处理后变形量较大的工件，从而大幅降低 了工件的热处理缺陷。

上述实施例中只提供了油-水-油的冷却方式，但是保护范围并不仅限 于这一种冷却方式，其他冷却介质也在保护范围之内。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而 非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属 领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进 行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案 的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。