專利名稱：鋼或鑄鐵件表面的淬火方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種零件表面的淬火方法，主要適用于鋼或鑄鐵零件的表面淬火。采用的方法主要是將零件表面局部加熱，隨后冷卻從而進(jìn)行表面淬火。
通常鋼或鑄鐵零件的表面淬火主要的加熱方式是采用高頻或電爐，然后在液體或氣體介質(zhì)中冷卻，從而完成淬火的工藝。這些方法淬火的缺陷是造成零件表面脫碳，且表面層存在殘余應(yīng)力，會(huì)引起翹曲變形造成零件形狀和尺寸的改變，需要進(jìn)一步校正或磨削加工，增加了工藝過程；另外，不能實(shí)現(xiàn)零件局部或微區(qū)的淬火。在德國(guó)專利(DE196 26 008 A1)中，提出了一種離散淬火或不連續(xù)淬火的方法，即按一定的分布規(guī)律在表面一些點(diǎn)區(qū)淬火。該專利方法是用電極將脈沖電能供給欲淬火的微區(qū)，將零件表面微區(qū)加熱至奧氏體化溫度Ac3以上，隨后將熱量傳導(dǎo)至零件內(nèi)部使該微區(qū)自然冷卻，從而完成該微區(qū)淬火的過程，然后將電極移至下一個(gè)微區(qū)重復(fù)以上步驟。利用該專利方法雖然可以減小表面淬火層的殘余應(yīng)力，無(wú)需專用的淬火介質(zhì)且不改變零件的形狀和尺寸。該專利方法的缺陷在于不能有效的提高淬火層的深度，原因在于欲增加淬火層深度時(shí)，必須增加脈沖電能。而脈沖電能的增加將產(chǎn)生電火花，該電火花的產(chǎn)生的等離子體的屏蔽作用阻止電能進(jìn)入零件內(nèi)層，限制了增加淬火層深度的可能；第二、由于電火花的放電，造成零件表面出現(xiàn)焊口和凹陷，增加了被加工件表面的粗糙度，極大影響淬火零件的表面質(zhì)量。另外，對(duì)于薄壁件和重量小的零件進(jìn)行表面淬火過程中的冷卻速度過于緩慢，造成零件整個(gè)表面不具有相同的冷卻條件，影響淬火質(zhì)量。
為了避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提出了一種鋼或鑄鐵零件的表面淬火的方法及裝置，使電極與被加工零件的表面牢固接觸，達(dá)到增加淬火層深度，保持零件表面光潔度，并使零件表面具有相同冷卻條件，從而提高零件表面淬火的質(zhì)量。
本發(fā)明的技術(shù)思想是，利用電極脈沖電能將零件表面局部區(qū)域加熱至AC3溫度以上，然后利用熱傳導(dǎo)將熱量傳導(dǎo)至零件內(nèi)部，對(duì)淬火區(qū)域進(jìn)行冷卻，其特征在于調(diào)整電極脈沖電流的大小和脈沖持續(xù)的時(shí)間，可增加淬火層深度。為阻止電火花的產(chǎn)生，使電極(4)與被加工零件(1)緊密牢固的接觸，然后再利用脈沖電能進(jìn)行加熱。
保持電極(4)與被加工零件(1)的牢固接觸，可以采用對(duì)脈沖電極(4)施加壓力P的方法，以在實(shí)施加大脈沖電流對(duì)零件進(jìn)行加熱和冷卻的過程中，防止電火花的產(chǎn)生，并且在電脈沖加熱后的冷卻過程中，淬火區(qū)可通過電極的熱傳導(dǎo)加速冷卻。
為消除電極與零件之間產(chǎn)生電火花的可能性，本發(fā)明中還提出了在電極端部涂有滅弧涂層(3)，以調(diào)節(jié)相互接觸的電極(4)與被加工零件(1)之間的電阻，這樣即可調(diào)節(jié)零件表面熱的逸散和往零件內(nèi)的逸散深度，達(dá)到最終調(diào)節(jié)淬火區(qū)(2)加熱中的溫度場(chǎng)，保持零件表面光潔度。
為保障每一個(gè)淬火微區(qū)熱傳導(dǎo)逸散條件相同，在電極(4)的工作區(qū)域設(shè)計(jì)一個(gè)水冷系統(tǒng)(5)，使零件表面具有相同冷卻條件，從而提高零件表面淬火的質(zhì)量。
為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)思想，本發(fā)明提出一種離散淬火的裝置，其特征在于在變壓器(6)的初級(jí)線圈連接電脈沖發(fā)生器(7)，次級(jí)線圈連接電極(4)，電極(4)的中部設(shè)計(jì)循環(huán)水冷系統(tǒng)(5)。
為保持電極(4)與被加工零件(1)的牢固接觸，在電極(4)的上端設(shè)計(jì)機(jī)械加壓件P。
為消除電極與零件之間產(chǎn)生電火花的可能性，在在電極(4)下端涂有滅弧涂層(3)。


圖1示意2實(shí)施例示意圖1-零件2-淬火微區(qū)3-涂層4-電極5-水冷系統(tǒng)6-變壓器7-電脈沖發(fā)生器本發(fā)明將結(jié)合實(shí)施例(附圖)作進(jìn)一步描述本實(shí)施例中電極(4)采用粉末鎢滲銅，電極末端直徑為2mm，電脈沖發(fā)生器(7)的脈沖持續(xù)時(shí)間0.2秒，電脈沖峰值電流為150A/mm2；電極(4)的上端設(shè)計(jì)的機(jī)械加壓件P使電極(4)上端的壓力為5kg，滅弧涂層(3)采用銅合金，電極(4)的冷卻系統(tǒng)(5)采用循環(huán)水的方式。當(dāng)采用本發(fā)明方法和裝置對(duì)45號(hào)鋼進(jìn)行淬火時(shí)，淬火區(qū)面積比約為50％，45號(hào)鋼獲得淬硬區(qū)的硬度HRC56，此時(shí)鋼件的耐磨性為均勻表面淬火件的3倍。
本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于可增加淬火層深度，保持零件表面光潔度，并使零件表面具有相同冷卻條件，從而提高零件表面淬火的質(zhì)量。本發(fā)明提出的方法及裝置，在國(guó)內(nèi)外具有良好的應(yīng)用前景和相當(dāng)范圍的應(yīng)用市場(chǎng)。
權(quán)利要求
1.一種鋼或鑄鐵零件的表面淬火的方法，利用電極脈沖電能將零件表面局部區(qū)域加熱至AC3溫度以上，然后利用熱傳導(dǎo)將熱量傳導(dǎo)至零件內(nèi)部，對(duì)淬火區(qū)域進(jìn)行冷卻，其特征在于使電極(4)與被加工零件(1)緊密牢固的接觸，然后再利用脈沖電能進(jìn)行加熱。
2.如權(quán)利要求1所述的鋼或鑄鐵零件的表面淬火的方法，其特征在于保持電極(4)與被加工零件(1)的牢固接觸，可以采用對(duì)脈沖電極(4)施加壓力P的方法。
3.如權(quán)利要求1或2所述的鋼或鑄鐵零件的表面淬火的方法，其特征在于在電極端部涂有調(diào)節(jié)相互接觸的電極(4)與被加工零件(1)之間電阻的滅弧涂層(3)。
4.如權(quán)利要求1或2所述的鋼或鑄鐵零件的表面淬火的方法，其特征在于在電極(4)的工作區(qū)域設(shè)計(jì)一個(gè)保障每一個(gè)淬火微區(qū)熱傳導(dǎo)逸散條件相同水冷系統(tǒng)(5)。
5.一種實(shí)現(xiàn)上述淬火方法的裝置，其特征在于在變壓器(6)的初級(jí)線圈連接電脈沖發(fā)生器(7)，次級(jí)線圈連接電極(4)，電極(4)的中部設(shè)計(jì)水冷系統(tǒng)(5)。
6.如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于在電極(4)的上端設(shè)計(jì)加力件P。
7.如權(quán)利要求5或6所述的裝置，其特征在于在電極(4)下端涂有滅弧涂層(3)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種零件表面的淬火方法,主要適用于鋼或鑄鐵零件的表面淬火。用電極將脈沖電能供給欲淬火的微區(qū),將零件表面微區(qū)加熱至奧氏體化溫度A
文檔編號(hào)C21D1/09GK1254764SQ9811302
公開日2000年5月31日 申請(qǐng)日期1998年11月24日 優(yōu)先權(quán)日1998年11月24日
發(fā)明者連申科, 喬生儒, 呂寶桐, 楊思乾, 白世鴻 申請(qǐng)人:西北工業(yè)大學(xué), 連申科