大型轧辊立式感应淬火机床的研制_蔡晶.pdf

感 应 加 热Induction Heating2023年 第4期 热加工80大型轧辊立式感应淬火机床的研制蔡晶，王亚辉，冯学胜，蔡国庆南京宁庆数控机床制造有限公司 江苏南京 210002摘要：主要围绕大型轧辊感应淬火工艺需求，对大型轧辊的感应淬火机床进行研制。介绍了大型轧辊立式感应淬火机床的工作原理、机床总体布局及工件支撑机构、感应器安装机构、淬火冷却机构的设计，为大型轧辊立式感应淬火过程自动化，提供了一种可行的设计方案。关键词：大型轧辊；立式淬火机床；淬火冷却1 序言采用竖立方式对大型轧辊辊身进行感应淬火，该工艺方法可以较好地满足工件技术要求1，有效地避免卧式淬火带来的淬火变形。大型轧辊通常长度达几米，重量达几吨，对于这种大型轴类零件的表面感应淬火，需要按照特定要求的工作过程来设计淬火机床总体布局，同时需要设计满足大型轧辊感应淬火工艺要求的工件支撑机构、感应器安装机构、淬火冷却机构。以下介绍我公司研制的大型轧辊立式感应淬火机床的总体布局和部分机构设计。2 感应淬火机床总体布局及工作过程2.1 感应淬火机床总体布局该感应淬火机床本体由双立柱、上部顶梁、上顶尖梁、感应器梁、中间连接梁及下顶尖机构组成。淬火机床主体需要足够刚度，可采用铸件（或钢件焊接）结构2，淬火机床总体布局如图1所示。2.2 淬火工作过程送出料机构运动到指定位置将工件竖立送到下顶尖机构上方，下顶尖上移一小段距离接触工件底部并有一定顶紧力；感应器下降一段距离错开上顶尖；上顶尖沿上横梁向移到中心，上横梁下降直至上顶尖顶住工件上端，上下顶尖机构同步上升移动到达指定高度，感应器梁下降到指定位置（此位置感应器包裹辊身）；轧辊工件开始感应加热，加热后感应器梁上升至合适位置，左右冷却机构移动将辊身包住而后辊身冷却，冷却完成后左右冷却机构退回原位，之后逆向过程将工件送出。3 工件支撑机构设计对于大型轧辊的支撑，工件从送出料机构送入淬火机床后，支撑机构必须可靠、稳固地将工件定位在感应器内，同时支撑机构还能够带动工件同步上下移动至淬火冷却的合适位置。该淬火机床支撑机构由上顶尖移动机构和下顶尖移动机构组成。3.1 上顶尖移动机构上顶尖移动机构如图2所示。1）上顶尖机构安装在上顶尖梁上，且可在上顶尖梁上左右移动，以找准工件中心定位孔位置，同时上顶尖机构也可随上顶尖梁作上下移动。2）上顶尖底部安装压力传感器，以保证轧辊处图1淬火机床总体布局感 应 加 热Induction Heating2023年 第4期 热加工81在规定的顶紧力状态下，从而确保轧辊不会从支撑机构上脱落。3）上顶尖内部设有冷却水道，以防止工件加工时因顶尖过热而损坏。4）上顶尖长度必须大于加热感应器长度，使上顶尖底部露出感应器，以便于观察是否顶紧工件。3.2 下顶尖移动机构下顶尖移动机构如图3所示。1）下顶尖机构安装在主轴箱上并可随主轴箱上下移动。径要包裹轧辊待加热表面3，其长度要覆盖轧辊待加热表面的长度，同时感应器还要有较大的上下移动行程，以方便轧辊工件的进入和取出。感应器梁结构如图4所示。图2上顶尖移动机构示意图3下顶尖移动结构示意图5淬火冷却机构示意图4感应器梁结构示意2）主轴箱内安装有旋转机构，可带动下顶尖机构旋转，下顶尖顶住工件底端，从而带动轧辊工件旋转，下顶尖内部设有冷却水道，以防止工件加工时因顶尖过热而损坏。4 感应器移动机构大型轧辊的加热感应器，通常体积较大，其内感应器安装在感应器梁上，可随感应器梁上下移动，感应器梁上留出感应器安装位置，可制作成人工安装方式或液压锁紧结构。5 淬火冷却机构设计淬火冷却机构如图5所示。感应器将工件整体加热后，次表面温度高于表面温度，冷却机构全覆盖对辊身进行淬火，采用间歇冷却方式，保证辊身热量传导均匀4，两侧喷水机构将工件包围进行喷水冷却。喷水冷却的瞬间在工件表面会产生大量烟雾，此时工件表面会形成短暂的真空地带，水流冷却不均，会使工件淬火效果较差，因此将轧辊在旋转中冷却，可使淬火冷却均感 应 加 热Induction Heating2023年 第4期 热加工82匀。由于轧辊转速较慢，离心力较小，因此不会产生水流飞溅，冷却水将顺着工件与喷水机构内壁倾泻而下。淬火冷却机构分成两个部分，第一部分是移动机构，第二部分是喷水结构。5.1 移动机构1）两侧导轨座采用钢轨（平-V）结构，变频电动机驱动，蜗轮蜗杆减速器传动，同步带传动（二级传动），滑台底部安装铸造车轮。2）左右对称淬火机床中心分布，左右车座上承载冷却机构，除雾器也安装于冷却车座上。3）使用行程开关与碰块进行位置检测，行程两端固定挡块（安全保护）；使用液压夹紧机构来防止因喷水反冲力而引起的车体位移。5.2 喷水机构1）喷水弧形立柱外做（透明）顶部尽量包住辊颈，顶部安装有除雾器管口，通过较大吸力可将水雾收集，底部制作钣金延伸，使水流进入水盆内。2）将两部分合拢后可将工件包围进行喷水淬火。喷水机构外侧面左右移动机构防护罩（不锈钢材质）紧密贴合，这样水流不会产生侧溢，可防止淬火液外溢。6 结束语随着大型轴类工件在各行业的广泛应用，需求量逐渐增高，国内正在加紧制造很多大型轴类热处理生产线。本文为大型轧辊立式感应淬火以及轧辊淬火过程自动化，提供了一种可行的设计方案，有助于减小轧辊辊身淬火时产生的变形量，提高大型轴类工件淬火质量，提高生产效率。参考文献：1 陈建民，赵席春BD机轧辊的热处理J一重技术，2009（4）：35-36.2 姜益强，张辉，赵怀玉立辊轧机设备及轧制理论介绍J一重技术，2006（3）：4-6.3 成秉武.轧辊淬火感应器设计制造J一重技术，2006（5）：33-34.4 余波，李海军，莫毅轧钢机轧辊中频淬火新工艺的试验与探究J装备制造技术，2007（11）：20-25.20230228大模数齿轮整体感应淬火硬化层分布改善朱海涛，杨红刚，宋超，王孟，张蕾涛山推工程机械股份有限公司 山东济宁 272073摘要：针对模数为10以上齿轮感应淬火时出现的硬化层分布不合理、在使用过程中出现裂纹、早期疲劳、脆裂等问题，进行了一种新的工艺方法尝试，制定出分段、不同步、不同频率感应加热方案，取得了较好效果。关键词：齿轮断裂；感应淬火；硬化层深度 1 序言感应淬火具有高效、清洁、节能等特点，是国家重点推广应用的技术。目前，感应加热技术已经广泛应用于热处理行业，越来越多企事业单位研究和使用感应热处理技术。我公司在齿轮的表面热处理过程中取得了较好的效果，生产效率非常高，产品质量均匀稳定，生产成本大幅下降，但在大模数（m1014）齿轮感应淬火生产中存在硬化层分布不合理问题，长期困扰正常生产。另外，在使用过程中齿轮还会出现裂纹、早期疲劳、脆裂等问题，其中造成齿轮断裂的主要原因为齿顶、齿沟硬化层分布不合理。本文针对模数为10以上齿轮感应