專利名稱：裝載機鏟刃板中頻淬火熱處理工藝及中頻淬火輸出裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種裝載機鏟刃板中頻淬火熱處理工藝及其所用的中頻淬火輸出裝置，屬于裝載機鏟刃板熱處理工藝及設(shè)備的改進。
裝載機鏟刃板是裝載機鏟斗鏟物的刃板，在工作中，它強行鏟入泥土、石沙及礦物等物料接觸，會受到強烈的沖擊和磨擦，因此要求鏟刃板要具有良好的強韌性和耐磨性。但裝載機的鏟刃板其尺寸較大，且壁厚較薄，為保證鏟刃板的使用要求，因此既要在鏟刃板上淬上火，又不能使鏟刃板開裂，特別是要保證鏟刃板熱處理后無顯著的變形，所以其熱處理難度較大。一般國內(nèi)裝載機的鏟刃板采用低碳高強度鋼制造，并采用堆焊或噴涂等方法，但在采用該工藝后，鏟刃板的耐磨性雖有提高，但無法滿足鏟刃板的質(zhì)量要求。還有一種是將長的鏟刃板分為數(shù)塊進行制造和熱處理，然后再將數(shù)塊鏟刃板焊接組裝，這樣不但增加了加工工序，提高了制造成本，且也降低了生產(chǎn)率，同時也增加了鏟刃板的焊接難度，并且也會造成焊接后的嚴(yán)重變形，而影響鏟刃板的質(zhì)量，因此多年來一直是國內(nèi)工程機械行業(yè)中未能解決的問題。
廈門工程機械股份有限公司96年按照美國CAT公司的技術(shù)，建成了裝載機鏟刃板整體淬火生產(chǎn)線，進行鏟刃板的整體熱處理，該工藝是將用HQ130高強度合金結(jié)構(gòu)鋼的鏟刃板由推料機推入″貫通爐″整體加熱，使其在爐內(nèi)的保護氣氛中加至淬火溫度920℃，保溫一定時間后推入200t淬火壓床上用大壓模進行壓力淬火，再經(jīng)回火爐整體回火，使鏟刃板達到39～47HRc的硬度，且鏟刃板的平直度在5cm以內(nèi)，可達到技術(shù)要求，用該工藝解決了鏟刃板的熱處理工藝問題，但采用該工藝投資較大，需加熱爐、回火爐、壓床、制氮裝置等，且熱處理時用電每塊鏟刃板約需400Kwh，制造成本較高，一塊鏟刃板淬火平均約需一小時左右，所以生產(chǎn)效率低。
本發(fā)明的目的是可提供一種質(zhì)量穩(wěn)定，能源節(jié)約，生產(chǎn)效率高的裝載機鏟刃板中頻淬火熱處理工藝。
本發(fā)明的另一個目的是可適應(yīng)多種中頻輸出電源及不同型號尺寸的鏟刃板的中頻淬火輸出裝置。
本發(fā)明為達到上述目的的技術(shù)方案是一種裝載機鏟刃板中頻淬火熱處理工藝，a、整個淬火連續(xù)進行，上件以2.5～3mm/s的速度移動；b、工件用中頻感應(yīng)加熱至860±20℃時，噴入壓力為0.5～0.6MPa的淬火介質(zhì)，且噴出的淬火介質(zhì)與垂直于工件縱截面的夾角為35°～40°；c、加壓后校壓；d、用中頻感應(yīng)加熱至220±15℃，進行空冷回火。
所述的淬火介質(zhì)含有6.5～7.5％的CW-A水溶性淬火液。
所述淬火液可從工件的兩側(cè)或多個對稱方向噴出。
工件可采用35CrMo或40Mn2等中碳合金鋼。
本發(fā)明為達到上述另一個目的的技術(shù)方案是一種用于裝載機鏟刃板中頻淬火熱處理工藝的中頻淬火輸出裝置，由中頻淬火變壓器及其輸出銅排、淬火感應(yīng)器及電容組組成，中頻淬火變壓器中的初級繞組分別與起動電容C1、可變電容C2、及固定電容C3并聯(lián)組成LC諧振電路，次級為固定繞組，且中頻淬火變壓器中的初級繞組與次級繞組的匝比為12/1～18/1。
所述的輸出銅排為二塊加長型銅排。
所述的輸出銅排裝連在與鐵軛連接的絕緣加強板上。
本發(fā)明采用上述技術(shù)方案后的優(yōu)點是①由于工件可采用中頻感應(yīng)淬火，使工件表面快速地加熱至淬火溫度860±20℃，而不等熱量傳至中心，淬火介質(zhì)迅速以0.5～0.6MPa的壓力及與垂直于工件縱截面成35°～40°角度噴在工件上，這樣可保證工件淬火冷卻的均勻性，且不易淬裂，使工件表層為馬氏體可淬硬到39～47HRc，因此工件表面具有高的強度、硬度、耐磨性和疲勞極限，而工件的中心仍為未淬火組織，為珠光體和鐵素體，保持工件芯部有足夠的塑性和韌性，保證了鏟刃板的工作或技術(shù)要求。再則由于中頻淬火不易氧化和脫碳，工件的變形相對減少，再經(jīng)加壓校正，使尺寸較長而厚度較薄的鏟刃板變形更小，如Z50B的鏟刃板其尺寸為2928mm×260mm×28mm，全長翹曲小于4mm。經(jīng)低溫回火，降低工件中殘余的應(yīng)力和脆性，保持工件淬火后所得到的高硬度和耐磨性。由于整個熱處理工藝連續(xù)不斷，使工件可均勻獲得淬硬層，因此該工藝可保證工件的質(zhì)量，可滿足鏟刃板的使用要求。②由于該工藝為連續(xù)不斷的對工件局部加熱，且立即噴入介質(zhì)進行淬火，無需采用爐內(nèi)加熱，所以整個工藝過程熱能損失較小，每塊鏟刃板用電約需150Kwh，故能耗低，可節(jié)約能源，大大降低工件的制造成本。③采用該工藝后，整個淬火連續(xù)進行，一塊鏟刃板在半小時可完成中頻淬火熱處理工藝，大大提高生產(chǎn)效率，適合進行大批量流水生產(chǎn)。④由于一般的中頻淬火變壓器的初級繞組只適用于一種中頻電壓，而本發(fā)明采用上述結(jié)構(gòu)的中頻淬火輸出裝置中的變壓器采用匝比為12/1～18/1后，可適應(yīng)多種形式的中頻輸出電源，當(dāng)調(diào)整初級繞組的匝數(shù)(匝比)，可獲得不同的電流、頻率，通過調(diào)節(jié)并聯(lián)在初級繞組中的可變電容，使LC諧振電路匹配后，在次級繞組上獲得最大的輸出，以適應(yīng)不同型號、尺寸的工件，且能根據(jù)工件需求，得到所需的淬透深度。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例作進一步的描述。


圖1為本發(fā)明中頻淬火熱處理工藝的流程圖。
圖2為本發(fā)明中頻淬火輸出裝置的示意圖。
圖3為中頻淬火輸出裝置中頻淬火變壓器與輸出銅排的結(jié)構(gòu)示意圖。
如圖1所示的裝載機鏟刃板中頻淬火熱處理工藝，先把機加工后的工件放在中頻淬火機床的軌道上壓緊，開啟各開關(guān)，鏟刃板勻速向前行駛，為控制工件的加熱均勻性和控制淬火冷卻過程，工件以2.5～3mm/s的速度移動，中頻感應(yīng)器輸出功率為130±10kw，頻率約3000Hz，使工件表面快速加熱至860°±20℃，這時，噴入壓力為0.5～0.6MPa的淬火介質(zhì)，且噴出的淬火介質(zhì)與垂直于工件縱截面的夾角成35°～40°，以保證淬火冷卻的均勻性，再通過淬火機床上的壓輥壓平，進入中頻回火，回火頻率為1150Hz，回火電壓為165V，回火功率15Kw，工件感應(yīng)加熱至220°±15℃，進行空冷，完畢后卸料。
為了進一步提高工件的淬火質(zhì)量，使其既能得到高硬度，且變形較小，工件淬火后不用清洗可直接回火，淬火介質(zhì)采用含有6.5～7.5％的CW-A型水溶性淬火液。
為進一步提高工件淬火冷卻的均勻性，淬火液至少可從工件的兩側(cè)或多個對稱方向噴出。
裝載機的鏟刃板根據(jù)國內(nèi)鋼材的使用情況，使其既能適合熱處理要求，又要與鏟斗有較好的熔合性，鏟刃板可采用35CrMo或40Mn2等中碳合金鋼。
如圖2所示的一種用于裝載機鏟刃板中頻淬火熱處理工藝的中頻淬火輸出裝置，由中頻淬火變壓器(1)及其輸出銅排(7)、淬火感應(yīng)器(5)及電容組組成，中頻淬火變壓器(1)中的初級繞組(2)分別與啟動電容C1、可變電容C2及固定電容C3并聯(lián)組成LC諧振電路，次級為固定繞組(4)，且初級繞組(2)與次級繞組(4)的匝比為12/1～18/1，啟動電容C1可為14uf，可變電容C2可為1uf～20uf，可變電容C2可串聯(lián)HD113-400/18(400A)的刀閘K來調(diào)節(jié)電容C2，固定電容C3可為18uf。當(dāng)配匹適當(dāng)則在次級獲得最大的輸出，加熱淬火感應(yīng)器(5)中的工件(6)。為提高導(dǎo)磁率，初級繞組(2)與次級繞組(4)之間設(shè)有芯式鐵芯(3)，淬火變壓器(1)容量為1000KVA，工作頻率可達1000Hz～8000Hz。通過調(diào)節(jié)初級繞組(2)的匝數(shù)及可變電容C2，使中頻淬火變壓器(1)適應(yīng)多種形式的中頻輸出電源，且能適應(yīng)各種不同型號尺寸及不同淬透深度的鏟刃板。
為提高熱處理的生產(chǎn)效率，鏟刃板中頻淬火需要比較寬的加熱區(qū)，所以輸出銅排為兩塊加長型，這樣中頻感應(yīng)器(5)的線圈加熱有效寬度達13cm以上，要采用4mm及較大截面的銅板作感應(yīng)線圈，由于淬火感應(yīng)器重量較重，為加強中頻淬火變壓器輸出銅排(7)的機械強度，如圖3所示，輸出銅排(7)可用緊固件(8)裝連在絕緣加強板(9)上，絕緣加強板(9)通過緊固件(10)裝連在鐵軛(11)上。
本工藝采用三相380V、50Hz交流電源全波整流時，直流電壓500-560V左右，這時直流工作電壓在480V～530V，直流電源輸入250～270A，中頻電壓750V～800V，輸出功率130±10KW，工作頻率在3000Hz±10％，Z50B的鏟刃板的淬硬層上、下在2.5mm以上，刃部在15～20mm，側(cè)部在10mm以上，全長翹曲度小于4mm，經(jīng)著色探傷，無裂紋，滿足鏟刃板的技術(shù)要求。因此，采用上述工藝可在一臺臥式淬火機床上完成，操作簡單，投資小，占地面積小，質(zhì)量穩(wěn)定，效率高，耗能低，適應(yīng)于大批量生產(chǎn)。
權(quán)利要求
1.一種裝載機鏟刃板中頻淬火熱處理工藝，其特征在于a、整個淬火連續(xù)進行，工件以2.5～3mm/s的速度移動；b、工件用中頻感應(yīng)加熱至860±20℃時，噴入壓力為0.5～0.6MPa的淬火介質(zhì)，且噴出的淬火介質(zhì)與垂直于工件縱截面的夾角為35°～40°；c、加壓后校壓；d、用中頻感應(yīng)加熱至220±15℃，進行空冷回火。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中頻淬火熱處理工藝，其特征在于所述的淬火介質(zhì)含有6.5～7.5％的CW-A水溶性淬火液。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中頻淬火熱處理工藝，其特征在于淬火液可從工件的兩側(cè)或多個對稱方向噴出。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的中頻淬火熱處理工藝，其特征在于工件可采用35CrMo或40Mn2等中碳合金鋼。
5.一種用于裝載機鏟刃板中頻淬火熱處理工藝的中頻淬火輸出裝置，由中頻淬火變壓器(1)及其輸出銅排(7)、淬火感應(yīng)器(5)及電容組組成，其特征在于中頻淬火變壓器(1)中的初級繞組(2)分別與起動電容C1、可變電容C2、及固定電容C3并聯(lián)組成LC諧振電路，次級為固定繞組(4)，且中頻淬火變壓器(1)中的初級繞組(2)與次級繞組(4)的匝比為12/1～18/1。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的中頻淬火輸出裝置，其特征在于輸出銅排(7)為兩塊加長型銅排。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的中頻淬火輸出裝置，其特征在于輸出銅排(7)裝連在與鐵軛(11)連接的絕緣加強板(9)上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種裝載機鏟刃板中頻淬火熱處理工藝及中頻淬火輸出裝置,其整個淬火連續(xù)進行,工件以2.5～3mm/s速度移動,采用中頻感應(yīng)加熱至860±20℃,噴入壓力為0.5～0.6MPa的淬火介質(zhì),且噴出的淬火介質(zhì)與垂直于工件縱截面的夾角為35°～40°,加壓后校平,用中頻感應(yīng)加熱至220±15℃,進行空冷回火。采用該工藝加工的鏟刃板,具有質(zhì)量穩(wěn)定、節(jié)約能源、生產(chǎn)效率高的特點,容易實現(xiàn)自動化控制。
文檔編號C21D1/09GK1202527SQ9811127
公開日1998年12月23日 申請日期1998年4月28日 優(yōu)先權(quán)日1998年4月28日
發(fā)明者孫銘炎, 毛一飛, 陶燦華, 湯志達 申請人:常林股份有限公司