專利名稱：汽車半軸淬火工藝方法及淬火感應圈的制作方法
技術領域：
本發明涉及金屬材料熱處理工藝技術領域，尤其是一種汽車半軸感應加熱淬火工藝及該工藝所使用的感應線圈。
背景技術：
感應加熱是由感應加熱設備輸出高頻電流，通過感應器中的感應線圈產生交變磁場，貫穿放在感應線圈中的金屬工件形成渦流，使之迅速加熱，而感應器本身不產生熱量。 90年代中期以絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)模塊為核心的淬火機開始出現，與電子管中頻設備和可控硅感應加熱設備相比，節能10%-40%。以絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)模塊為核心的淬火機以其節能環保、加工質量高、操作方便、運行安全可靠、維修費用少等諸多優勢成為目前小型金屬加熱領域最理想的加熱方式，而感應線圈是連接絕緣柵雙極型晶體管 (IGBT)感應加熱電源并產生交變磁場的線圈，通過它使感應加熱電源輸出的電流所形成的磁場在工件表面產生集膚效應，使鋼鐵材料的工件表面瞬時加熱至高溫，感應線圈設計的好壞直接影響淬火質量及能耗，傳統的軸類零件感應器的感應線圈多采用單圈或螺旋多圈結構，這種感應線圈對軸徑變化較小的軸類感應加熱淬火效果較好，但對形狀具有較大徑差的軸類感應加熱淬火，諸如微型汽車半軸的淬火處理，其大直徑段的加熱溫度和上直徑段的加熱溫度很難都達到淬火工藝要求的硬度，往往是大小兩端兼顧得了一端則無法兼顧另一端，采用現有的絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)淬火機對這種汽車半軸進行感應加熱淬火處理時，往往存在以下問題
1、截面變化較大的軸肩圓角處加熱溫度偏低，不容易淬硬；
2、軸徑最小的一段軸淬火加熱溫度不足，淬火硬度不合格。
發明內容
本發明所要解決的問題是提供一種汽車半軸淬火工藝方法及淬火感應圈，它可以解決采用感應加熱設備的感應圈對汽車半軸之類直徑變化大的直徑過渡部分和這種軸的小直徑端在淬火感應時加熱溫度不均勻的問題。為了解決本發明的技術問題，本發明的汽車半軸淬火工藝方法的技術方案是所述汽車半軸是從大端至小端依次具有連接盤部，大直徑段，中直徑段和小直徑段的工件，其中大直徑段的直徑為42 45毫米，中直徑段的直徑為30 35毫米，小直徑段的直徑為 28毫米；所述汽車半軸的淬火加熱采用感應加熱方式加熱，淬火加熱工藝參數是所述汽車半軸裝在感應加熱機床上相對于所述淬火感應圈的轉動速度為100 140轉/分鐘；所述汽車半軸相對于所述淬火感應圈的軸向移動速度為350 370毫米/分鐘；所述淬火感應圈在所述汽車半軸大端的開始位置時，所述淬火感應圈的線圈的內徑與所述汽車半軸的大直徑段的間隙為1. 8 2. 0毫米；所述感應加熱電源的輸出功率為90 100千瓦，輸出電流頻率為8 15千赫；所采用的淬火感應圈可采用兩種結構方案之一的淬火感應圈， 一種淬火感應圈是由銅管繞制成的線圈，所述線圈由相鄰圈是直徑不同的多個缺口環首尾連接在一個徑向平面上的部分以及相鄰圈是直徑相同的多個缺口環首尾連接在一個圓柱面上的部分復合構成，在所述線圈的外面裝有導磁體；另一種淬火感應圈包含有由銅管制成的線圈，所述線圈由相鄰圈是直徑不同，螺旋升角小于5°的部分和相鄰圈是直徑相同， 螺旋升角大于5°的部分構成。本發明與現有的淬火感應圈相比具有如下效果
1.由于采用有螺紋升角小的相鄰圈部，或都直接是在大圈內套裝小圈的線圈部分和相鄰兩圈是同直徑的升角大的螺旋圈部，可以使用這種階梯軸類淬火感應圈對直徑過渡大的軸類，諸如微型汽車半軸在感應加熱時在直徑過渡區獲得均勻加熱，使隨后的淬火質量得到了保證。2.在線圈的外面裝有導磁體可使工作時的交變磁場向內加強，從而使截面變化較大的軸肩圓角處交變磁場更為集中，極大地提高了軸肩圓角處的溫度；交變磁場往中心處集中后，可有效提高直徑最小段的溫度，保證了工件的淬火硬度、淬硬層深和金相組織。
圖1是本發明實施例1中汽車半軸與淬火感應圖相對位置的示意圖； 圖2是本發明實施例1中的淬火感應圖主視圖3是圖2中C一C處的剖視圖； 圖4是本發明實施例1中的淬火感應圖左視圖； 圖5是本發明實施例1中的淬火感應圖的線圈主視圖； 圖6是圖5中的B-B剖視圖7是本發明實施例1中的淬火感應圖的線圈左視圖； 圖8是本發明實施例2中的淬火感應圖主視； 圖9是圖8中A—A處的剖視圖； 圖10是本發明實施例2中的淬火感應圖左視圖。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明 實施例1—汽車半軸的感應加熱淬火中的感應加熱工藝
圖1所示的汽車半軸3從大端至小端依次具有連接盤部，大直徑段，中直徑段和小直徑段的工件，其中大直徑段的直徑為42毫米，中直徑段的直徑為30毫米，小直徑段的直徑為 28毫米，汽車半軸3的淬火加熱采用感應加熱方式加熱，在感應加熱工序中，汽車半軸3裝在感應加熱機床(圖中略)上，淬火感應圈由線圈1和套在線圈1外的導磁體構成，淬火加熱工藝參數是汽車半軸3在感應加熱時相對于淬火感應圈的轉動速度為100轉/分鐘；汽車半軸3相對于淬火感應圈的軸向移動速度為350毫米/分鐘；淬火感應圈在圖1所示的汽車半軸大端的開始位置時，淬火感應圈的線圈的內徑與汽車半軸3的大直徑段的外圓間隙為1. 8毫米；感應加熱電源的輸出功率為90千瓦，輸出電流頻率為8千赫。上述感應加熱工序采用的淬火感應圈如圖2至圖4所示，由線圈1和套在線圈1 外的導磁體2構成。圖5、圖6和圖7是其中線圈1的結構示意圖，這種淬火感應圖的線圈1由中空的橫截面為方形的銅管繞制成具有3圈的線圈，以圖5中右端為始端計，其中的第一圈直徑小于第二圈的直徑，第一圈設在第二圈內這兩圈均是具有一個缺口的環形部分，這兩個部分通過一段徑向設置的連接管將它們的缺口首尾連通，第一圈和第二圈平行設置，并排列在一個線圈的徑向平面上；第三圈也是一個與第一圈相同直徑的具有一個缺口的環的部分， 第二和第三圈通過一段軸向設置的連接管將它們的缺口首尾連通，第二圈和第三圈平行設置，并排列在一個中心線與線圈軸線平行的圓柱面上。實施例2——汽車半軸的感應加熱淬火中的感應加熱工藝
本實施例的汽車半軸其形狀結構與實施例1的汽車半軸相同，從大端至小端也依次具有連接盤部，大直徑段，中直徑段和小直徑段的工件，其中大直徑段的直徑為45毫米，中直徑段的直徑為35毫米，小直徑段的直徑為觀毫米，汽車半軸的淬火加熱也采用感應加熱方式加熱，在感應加熱工序中，汽車半軸裝在感應加熱機床(圖中略)上，淬火感應圈與汽車半軸的相對位置與實施例1相同。其淬火感應圈僅由銅管繞制而成，淬火加熱工藝參數是汽車半軸在感應加熱時相對于淬火感應圈的轉動速度為140轉/分鐘；汽車半軸相對于淬火感應圈的軸向移動速度為370毫米/分鐘；淬火感應圈在汽車半軸大端的開始位置時，淬火感應圈的線圈的內徑與汽車半軸的大直徑段的外圓間隙為2.0毫米；感應加熱電源的輸出功率為100千瓦，輸出電流頻率為15千赫。本例淬火感應圈的結構如圖8、圖9和圖10所示是由銅管繞制成具有3圈的線圈， 以圖8中右端為始端計，其中的第一圈和第二圈是螺紋升角小于5°的部分；第二圈和第三圈是螺旋升角大于5°的部分，其中第二圈直徑小于第一圈，并且大部分位于第一圈的之內，第二圈和第三圈的直徑基本相同，這兩圈為螺旋形狀。
權利要求
1.一種汽車半軸淬火工藝方法，其特征在于所述汽車半軸是從大端至小端依次具有連接盤部，大直徑段，中直徑段和小直徑段的工件，其中大直徑段的直徑為42 45毫米，中直徑段的直徑為30 35毫米，小直徑段的直徑為觀毫米；所述汽車半軸的淬火加熱采用感應加熱方式加熱，淬火加熱工藝參數是所述汽車半軸裝在感應加熱機床上相對于所述淬火感應圈的轉動速度為100 140轉/分鐘；所述汽車半軸相對于所述淬火感應圈的軸向移動速度為350 370毫米/分鐘；所述淬火感應圈在所述汽車半軸大端的開始位置時，所述淬火感應圈的線圈的內徑與所述汽車半軸的大直徑段的間隙為1.8 2.0毫米；所述感應加熱電源的輸出功率為90 100千瓦，輸出電流頻率為8 15千赫；所采用的淬火感應圈是由銅管繞制成的線圈，所述線圈由相鄰圈是直徑不同的多個缺口環首尾連接在一個徑向平面上的部分以及相鄰圈是直徑相同的多個缺口環首尾連接在一個圓柱面上的部分復合構成，在所述線圈的外面裝有導磁體。
2.一種汽車半軸淬火工藝方法，其特征在于所述汽車半軸是從大端至小端依次具有連接盤部，大直徑段，中直徑段和小直徑段的工件，其中大直徑段的直徑為42 45毫米，中直徑段的直徑為30 35毫米，小直徑段的直徑為觀毫米；所述汽車半軸的淬火加熱采用感應加熱方式加熱，淬火加熱工藝參數是所述汽車半軸裝在感應加熱機床上相對于所述淬火感應圈的轉動速度為100 140轉/分鐘；所述汽車半軸相對于所述淬火感應圈的軸向移動速度為350 370毫米/分鐘；所述淬火感應圈在所述汽車半軸大端的開始位置時，所述淬火感應圈的線圈的內徑與所述汽車半軸的大直徑段的間隙為1. 8 2. 0毫米；所述感應加熱電源的輸出功率為90 100千瓦，輸出電流頻率為8 15千赫；所采用的淬火感應圈包含有由銅管制成的線圈，所述線圈由相鄰圈是直徑不同，螺旋升角小于5°的部分和相鄰圈是直徑相同，螺旋升角大于5°的部分構成。
3.一種階梯軸類淬火感應圈，包含有由銅管制成的線圈，其特征在于所述線圈由相鄰圈是直徑不同，螺旋升角小于5°的部分和相鄰圈是直徑相同，螺旋升角大于5°的部分構成。
4.一種階梯軸類淬火感應圈，包含有由銅管繞制成的線圈，其特征在于所述線圈由相鄰圈是直徑不同的多個缺口環首尾連接在一個徑向平面上的部分以及相鄰圈是直徑相同的多個缺口環首尾連接在一個圓柱面上的部分復合構成。
5.根據權利要求4所述的階梯軸類淬火感應圈，其特征在于所述線圈的外面裝有導磁體。
全文摘要
本發明公開了一種汽車半軸淬火工藝方法及其淬火感應圈，其方法所采用的淬火感應圈包括有由銅管繞制成的線圈部分，所述線圈具有基本上在同一徑向平面上的內圈和內圈構成的部分和基本上在同一圓柱面上的兩圈以上的螺旋圈構成，這種方法用于對汽車半軸淬火加熱時，其淬火感應圈的內圈與汽車半軸需要液硬的最大軸段的外圓之間的間隙控制在1.8～2.0毫米，汽車半軸相對于所述淬火感應圈的轉動速度為100～140轉/分鐘。本發明的方法可以解決采用感應加熱設備的感應圈對汽車半軸之類直徑變化大的直徑過渡部分和這種軸的小直徑端在淬火感應時加熱溫度不均勻的問題。
文檔編號C21D1/42GK102181615SQ201110129199
公開日2011年9月14日 申請日期2011年5月18日 優先權日2011年5月18日
發明者周業樞 申請人:柳州中馳成達機械鍛造有限公司