专利名称：台阶轴超音频感应淬火的方法及其专用感应线圈的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种台阶轴超音频感应淬火的方法及其专用感应线圈，属于金属热处
理工艺及设备技术领域。
背景技术：
以往的工艺方法，要想做到台阶轴淬硬层为4-7mm，必须使用中频淬火机床，中频
淬火机床的特点是，工件淬硬层深度为5-10mm，这样一来在中频淬火机床上，就无法完成
2-5mm淬硬层的工件，这样的话就无法实现同一台设备完成多个工艺要求的工件。 如图1所示为一台阶轴，所述台阶轴包括大径轴和小径轴，在大径轴与小径轴之
间有过度圆角R，其中大径轴直径D1与小径轴直径D2之间差为10-14mm，要求大径轴和小
径轴的硬化层的深度为4-7mm，过度圆角R处硬化层的深度大于2mm即如图1中虚线为淬硬
层终止位置。 淬硬工序是关系到台阶轴的表面硬度及强度的重要工序，现有技术对这种台阶轴的一般采用感应热处理淬硬，感应电源一般需用中频感应电源。现有工艺存在以下问题；
1.容易产生台阶轴感应淬火开裂；
2.感应加热淬火采用两次装夹，生产效率低； 3.大径轴和小径轴之间过度圆角R处， 一般采用延长加热时间来加热，容易使尖角处过热烧化或淬裂。
发明内容
为了克服以上现有技术的不足，本发明提供了一种能使阶梯轴的过度圆角处达到一定的淬硬层深度，且能简化台阶轴的加工工序的台阶轴超音频感应淬火的方法及其专用感应线圈。 本发明所采取的技术措施是 —种台阶轴超音频感应淬火的方法，所述台阶轴包括大径轴和小径轴，在大径轴
与小径轴之间有过度圆角，根据大径轴选择合适的感应线圈，然后将感应线圈包裹在需要
淬火部分，并使台阶轴做旋转运动，感应线圈的输入电压为380V，超音频感应加热电源的输
入功率为150KW-250KW，超音频感应加热电源的振荡频率为25-40KHZ。 本发明所述台阶轴超音频感应淬火的方法，按以下步骤进行 1)利用感应线圈将台阶轴加热16-20s，使其表面温度达到600-70(TC，并停顿加
热2-5s ; 2)再次利用感应线圈将台阶轴加热16-20s，使其表面温度达到840-900°C ;
3)断开感应线圈的电源后对台阶轴需要淬火部分进行淬火喷淋，时间为30-35s。
所述的喷淋压力为0. 1-0. 15MPa，淬火介质的温度为20_30°C ，喷淋密度为25-40m3/cm2s。 —种所述台阶轴超音频感应淬火的方法的专用感应线圈，具有支架、两个导磁体
3和若干组镶嵌在导磁体的凹槽内的线圈，该支架具有两个上下平行设置的横截面为弧形的导热面，所述两个导磁体分别设置在所述导热面上，且该导热面的直径与大径轴的直径一致。 上述的专用感应线圈，所述导热面上连接有水排。
本发明的有益效果 利用超音频感应电源和专用的感应线圈，通过对感应线圈的输入电压，超音频感应加热电源的输入功率为，超音频感应加热电源的振荡频率、加热停留时间和喷淋参数的控制，对台阶轴进行感应热处理。不仅保证了台阶轴的淬硬层深度，且利用余热进行自回火，进而縮短了加工周期，降低了生产成本。
图1为台阶轴的结构示意图。
图2为感应线圈的结构示意图。
图3为淬硬后过度圆角处的金相图。
图4为淬硬后大径轴处的金相图。
1、支架，2、导磁体，3、水排，4、导热面。
具体实施例方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明以便于本领域人员更好的理解本发明的技术方案。 如图1所示所述台阶轴包括大径轴和小径轴，在大径轴与小径轴之间有过度圆角，本发明用于上述台阶轴超音频感应淬火的方法，根据大径轴选择合适的感应线圈，然后将感应线圈包裹在需要淬火部分，并使台阶轴做旋转运动，的输入电压为380V，超音频感应加热电源的输入功率为150KW-250KW，，超音频感应加热电源的振荡频率为25-40KHZ。
所述台阶轴超音频感应淬火的方法，按以下步骤进行 1)利用感应线圈将台阶轴加热16-20s，使其表面温度达到600-70(TC，并停顿加热2-5s ; 2)再次利用感应线圈将台阶轴加热16-20s，使其表面温度达到840_90(TC ;
3)断开感应线圈的电源后对台阶轴需要淬火部分进行淬火喷淋，时间为30-35s。
所述的喷淋压力为0. 1-0. 15MPa，淬火介质的温度为20_30°C ，喷淋密度为25-40m3/cm2s。 如图2为上述用于台阶轴超音频感应淬火的方法的专用感应线圈，具有支架1、两个导磁体2和若干组镶嵌在导磁体2的凹槽内的线圈，该支架1具有两个上下平行设置的横截面为弧形的导热面4，所述两个导磁体2分别设置在所述导热面4上，且该导热面4的直径与大径轴的直径一致。 为了方便淬火处理，所述导热面4上连接有水排3。
本发明中所述的淬火介质可以选择水、油或聚丙烯酸钠。 参考图3淬硬后过度圆角处的金相图和图4为淬硬后大径轴处的金相图，检验结果表明经上述淬火方法处理的台阶轴的淬火硬度为HRC50-53，淬火组织为M6级，淬火后过
4度圆角处的淬硬层厚度大于2mm，淬硬后大径轴处淬硬层的厚度大于4mm，这说明本发明淬 火方法满足了技术要求，这说明用超音频淬火机床，然后再结合此工艺的话就可以完全达 到工件淬硬层2-7mm的要求，这样一来就可以大大减少公司对设备的投入，尤其适合中小 型企业。
权利要求
一种台阶轴超音频感应淬火的方法，所述台阶轴包括大径轴和小径轴，在大径轴与小径轴之间有过度圆角，其特征在于根据大径轴选择合适的感应线圈，然后将感应线圈包裹在需要淬火部分，并使台阶轴做旋转运动，感应线圈的输入电压为380V，超音频感应加热电源的输入功率为150KW-250KW，超音频感应加热电源的振荡频率为25-40KHZ。
2. 根据权利要求l所述台阶轴超音频感应淬火的方法，其特征在于按以下步骤进行1) 利用感应线圈将台阶轴加热16-20s，使其表面温度达到600-70(TC，并停顿加热2-5s ;2) 再次利用感应线圈将台阶轴加热16-20s，使其表面温度达到840-900°C ;3) 断开感应线圈的电源后对台阶轴需要淬火部分进行淬火喷淋，时间为30-35s。
3. 根据权利要求2所述台阶轴超音频感应淬火的方法，其特征在于所述的喷淋压力为0. 1-0. 15MPa，淬火介质的温度为20-30。C，喷淋密度为25-40m3/cm2s。
4. 一种权利要求1所述台阶轴超音频感应淬火的方法的专用感应线圈，其特征在于具有支架(D、两个导磁体(2)和若干组镶嵌在导磁体(2)的凹槽内的线圈，该支架(1)具有两个上下平行设置的横截面为弧形的导热面(4)，所述两个导磁体(2)分别设置在所述导热面(4)上，且该导热面(4)的直径与大径轴的直径一致。
5. 根据权利要求4所述的专用感应线圈，其特征在于所述导热面(4)上连接有水排(3)。
全文摘要
本发明公开了一种台阶轴超音频感应淬火的方法，所述台阶轴包括大径轴和小径轴，在大径轴与小径轴之间有过度圆角，根据大径轴选择合适的感应线圈，然后将感应线圈包裹在需要淬火部分，并使台阶轴做旋转运动，感应线圈的输入电压为380V，超音频感应加热电源的输入功率为150KW-250KW，超音频感应加热电源的振荡频率为25-40KHZ。本发明还提供了上述方法的专用感应线圈，具有支架、两个导磁体和若干组镶嵌在导磁体的凹槽内的线圈，该支架具有两个上下平行设置的横截面为弧形的导热面，所述两个导磁体分别设置在所述导热面上，且该导热面的直径与大径轴的直径一致。本发明的有益效果不仅保证了台阶轴的淬硬层深度，且利用余热进行自回火，进而缩短了加工周期，降低了生产成本。
文档编号C21D1/10GK101787426SQ201010123909
公开日2010年7月28日 申请日期2010年3月15日 优先权日2010年3月15日
发明者于良, 虞泳渔, 郝炳琪 申请人:济南中森机械制造有限公司