多工位中频感应淬火热处理设备及其处理方法与流程

本发明涉及金属热处理，特别是涉及一种多工位中频感应淬火热处理设备及其处理方法。

背景技术：

1、中频感应淬火因加热速度快、热影响区小且易于自动化，被广泛用于齿轮、轴类等机械零件的表面强化处理。随着生产批量扩大，单工位往复式淬火方式已难以满足高效率需求，多工位感应淬火设备由此发展起来。现有技术中已有采用回转工作台实现多工位布局的淬火装置，其通过转盘将工件依次转送至加热工位和淬火工位，以期缩短辅助时间、提高整体节拍。

2、然而，此类设备在实际应用中，在冷却阶段的质量稳定性不足。现有设备普遍采用喷水圈或径向喷孔直接向工件表面喷射冷却水的方式进行淬火冷却，由于各喷孔出水流量和喷射角度难以完全一致，导致工件同一截面圆周方向上的冷却强度不均，易出现局部软点或硬度偏差，严重时还会引起工件扭曲变形。

3、对于齿形、键槽等非对称结构工件，喷液冷却时表面不同部位与冷却水的接触状态差异更大，均匀性问题更加严峻。因此，如何在确保多工位连续高效运转的前提下，有效改善淬火冷却的均匀性，成为本领域亟待解决的技术难题。

技术实现思路

1、为克服现有技术存在的技术缺陷，本发明提供多工位中频感应淬火热处理设备及其处理方法，改善了淬火冷却均匀性。

2、本发明采用的技术解决方案是：

3、多工位中频感应淬火热处理设备，包括工件回转系统、加热系统、升降喷水系统、机架和冷却水循环系统，所述工件回转系统安装在机架上，所述加热系统安装在机架上，所述升降喷水系统包括升降喷水管、升降喷水筒、供气装置和阻水装置，所述冷却水循环系统与升降喷水管连通，所述升降喷水筒安装在升降喷水管底部，所述升降喷水筒中空设置，所述升降喷水筒形成贯通的筒状，所述升降喷水管连通升降喷水筒，所述升降喷水筒的内侧设有喷水缝，所述阻水装置安装在升降喷水筒内侧，所述阻水装置位于喷水缝下侧，所述升降喷水管在升降方向上滑动地安装在机架上，所述阻水装置在升降喷水筒通水后向升降喷水筒内侧变形，所述供气装置安装在升降喷水筒上侧，所述供气装置密封升降喷水筒上侧。

4、优选的，所述工件回转系统包括工位回转装置和若干工件回转装置，所述工位回转装置包括分度器和工位回转盘，所述工位回转盘安装在分度器的输出端上，所述分度器安装在机架上，各所述工件回转装置绕工位回转盘的回转轴线均匀分布安装在工位回转盘上，所述工件回转装置包括工件回转电机和工件回转盘，所述工件回转电机安装在工位回转盘上，所述工件回转盘安装在工件回转电机的输出端。

5、优选的，所述加热系统包括加热立柱、加热横移装置、加热升降装置和加热线圈，所述加热升降装置安装在加热横移装置上，所述加热横移装置安装在加热立柱上，所述加热线圈安装在加热升降装置上。

6、优选的，所述机架设有储水槽，所述工件回转系统安装在储水槽上侧。

7、优选的，所述冷却水循环系统包括水循环软管和水循环泵，所述水循环泵安装在储水槽内，所述水循环软管安装在水循环泵输出端，所述水循环软管连通升降喷水管。

8、优选的，所述升降喷水管外侧壁设有齿条，所述机架上安装有水管升降电机，所述水管升降电机的输出端设有升降齿轮，所述升降齿轮与齿条啮合。

9、优选的，所述供气装置包括密封橡胶片和供气管，所述密封橡胶片的四周安装在升降喷水筒顶部，所述供气管安装在密封橡胶片上。

10、优选的，所述阻水装置包括阻水橡胶环和环状压板，所述阻水橡胶环通过环状压板安装在升降喷水筒内侧，所述升降喷水筒在阻水橡胶环对应位置设有水压传递通道。

11、优选的，所述喷水缝相对于水平面斜向下倾斜45度。

12、多工位中频感应淬火热处理方法，使用多工位中频感应淬火热处理设备，包括如下步骤：

13、s1：将待处理工件安装于所述工件回转系统上，并通过所述工件回转系统使各工件依次移动至加热系统下侧和升降喷水筒下侧；

14、s2：当工件位于加热系统下侧时，通过所述加热系统对工件进行中频感应加热；

15、s3：加热后的工件移动至所述升降喷水筒下侧，控制所述升降喷水管沿所述机架滑动下降，使所述升降喷水筒套设于工件待淬火部位的外周；

16、s4：启动所述冷却水循环系统向所述升降喷水管及升降喷水筒内通入冷却水，冷却水经所述喷水缝向工件表面喷射，同时位于所述喷水缝下侧的所述阻水装置在水压作用下向所述升降喷水筒内侧弹性变形，直至与工件外壁贴合，从而在所述升降喷水筒内壁、工件外壁与所述阻水装置之间形成临时蓄水腔；

17、s5：在所述阻水装置与工件贴合后，启动所述供气装置向所述升降喷水筒上侧内部供气，利用气体压力克服所述阻水装置的贴合力，将所述临时蓄水腔内的冷却水从所述阻水装置与工件之间的间隙挤出，同时所述喷水缝持续喷水补充，使工件待淬火部位被流动的冷却水浸泡，直至完成均匀淬火；

18、s6：淬火完成后关闭所述冷却水循环系统和供气装置，使所述阻水装置弹性复位，并控制所述升降喷水管上升复位，所述工件回转系统继续将下一个已完成加热的工件移送至升降喷水筒下侧，循环执行s1至s6，以实现多工位连续淬火处理。

19、本发明的有益效果是：

20、显著改善了淬火冷却的均匀性，有效避免了传统喷水冷却方式因喷口流量不均而导致的软点和硬度偏差问题，通过在升降喷水筒内侧设置喷水缝，并在喷水缝下侧安装阻水装置，当通入冷却水后，阻水装置在水压作用下向内侧弹性变形并贴合工件外壁，从而在升降喷水筒内壁、工件外壁与阻水装置之间形成临时蓄水腔。喷水缝持续向该蓄水腔内喷射冷却水，使工件待淬火部位完全浸泡在流动翻滚的冷却水中，而非仅依靠喷射冲击进行冷却。这种浸泡式加流动搅动的冷却方式使得工件圆周方向各部位与冷却水的接触状态高度一致，从而确保冷却速度均匀，有效提高淬火后工件表面硬度的均匀性，并显著减少因冷却不均引起的工件变形。

21、通过供气装置与阻水装置的协同配合，实现了冷却水排出流量的可控调节，进一步提升了淬火过程的稳定性和适应性。供气装置向升降喷水筒上侧供气，利用气体压力克服阻水装置与工件之间的贴合力，将积存的冷却水从贴合间隙中挤出，通过调节供气压力即可控制间隙大小，进而控制冷却水排出流量和浸泡时间。这一机制使得不同材质、不同尺寸的工件均可获得适配的冷却参数，拓宽了设备的工艺适用范围。

22、喷水缝斜向下倾斜45度的设置方式，使得冷却水喷射至工件表面后能够形成旋流，进一步促进蓄水腔内冷却水的均匀搅动，避免局部水温升高，始终保持冷却水的活性和冷却能力，从而进一步提升淬火效果的稳定性。

1.多工位中频感应淬火热处理设备，其特征在于，包括工件回转系统、加热系统、升降喷水系统、机架和冷却水循环系统，所述工件回转系统安装在机架上，所述加热系统安装在机架上，所述升降喷水系统包括升降喷水管、升降喷水筒、供气装置和阻水装置，所述冷却水循环系统与升降喷水管连通，所述升降喷水筒安装在升降喷水管底部，所述升降喷水筒中空设置，所述升降喷水筒形成贯通的筒状，所述升降喷水管连通升降喷水筒，所述升降喷水筒的内侧设有喷水缝，所述阻水装置安装在升降喷水筒内侧，所述阻水装置位于喷水缝下侧，所述升降喷水管在升降方向上滑动地安装在机架上，所述阻水装置在升降喷水筒通水后向升降喷水筒内侧变形，所述供气装置安装在升降喷水筒上侧，所述供气装置密封升降喷水筒上侧，所述阻水装置包括阻水橡胶环和环状压板，所述阻水橡胶环通过环状压板安装在升降喷水筒内侧，所述升降喷水筒在阻水橡胶环对应位置设有水压传递通道。

2.根据权利要求1所述的多工位中频感应淬火热处理设备，其特征在于，所述工件回转系统包括工位回转装置和若干工件回转装置，所述工位回转装置包括分度器和工位回转盘，所述工位回转盘安装在分度器的输出端上，所述分度器安装在机架上，各所述工件回转装置绕工位回转盘的回转轴线均匀分布安装在工位回转盘上，所述工件回转装置包括工件回转电机和工件回转盘，所述工件回转电机安装在工位回转盘上，所述工件回转盘安装在工件回转电机的输出端。

3.根据权利要求1所述的多工位中频感应淬火热处理设备，其特征在于，所述加热系统包括加热立柱、加热横移装置、加热升降装置和加热线圈，所述加热升降装置安装在加热横移装置上，所述加热横移装置安装在加热立柱上，所述加热线圈安装在加热升降装置上。

4.根据权利要求1所述的多工位中频感应淬火热处理设备，其特征在于，所述机架设有储水槽，所述工件回转系统安装在储水槽上侧。

5.根据权利要求4所述的多工位中频感应淬火热处理设备，其特征在于，所述冷却水循环系统包括水循环软管和水循环泵，所述水循环泵安装在储水槽内，所述水循环软管安装在水循环泵输出端，所述水循环软管连通升降喷水管。

6.根据权利要求1所述的多工位中频感应淬火热处理设备，其特征在于，所述升降喷水管外侧壁设有齿条，所述机架上安装有水管升降电机，所述水管升降电机的输出端设有升降齿轮，所述升降齿轮与齿条啮合。

7.根据权利要求1所述的多工位中频感应淬火热处理设备，其特征在于，所述供气装置包括密封橡胶片和供气管，所述密封橡胶片的四周安装在升降喷水筒顶部，所述供气管安装在密封橡胶片上。

8.根据权利要求1所述的多工位中频感应淬火热处理设备，其特征在于，所述喷水缝相对于水平面斜向下倾斜45度。

9.多工位中频感应淬火热处理方法，使用权利要求1所述的多工位中频感应淬火热处理设备，其特征在于，包括如下步骤：