[发明专利]用于进行感应硬化的设备

说明书

技术领域

本发明涉及部件的磁感应加热，且更具体而言，本发明涉及一种在部件的磁感应硬化（例如表面硬化或穿透硬化）的过程中所使用的设备。

背景技术

通过感应加热进行的表面硬化通常是利用铜线圈或感应器实施的，通过来自电源的交流电对所述铜线圈或感应器进行赋能。感应器所实现的硬化深度与所施加的交流电频率呈函数关系，所述交流电频率取决于电源和变压器。被硬化的表面积与电源所能够提供的功率和感应器的几何形状呈函数关系。

感应器的几何形状必须经过仔细设置以便与进行硬化的零部件相适配，从而防止该零部件的一些部分产生过热。感应器的该特定几何形状还必须经过仔细设置以便与特定频率范围的电源相协调。感应器与电源之间的设计关系如此紧密，从而使得感应系统在很大程度上受到被硬化的特定零部件的限制且因此是专门用于所述零部件的感应系统。对于不同的零部件而言，必须使用具有不同电源的不同感应器，这会使生产工艺的灵活性较差，且由于需要使用零部件专用工具而带来高成本。这些常规感应加热系统的电力消耗往往也较高，这进一步提高了工艺的成本。

发明内容

在一个实施例中，本发明提供了一种用于对工件进行磁感应硬化的设备。所述设备包括磁性工具，所述磁性工具具有由大体上非磁性材料形成的本体部分。所述本体部分具有表面，所述表面被构造以便被定位在紧邻（in close proximity to）被硬化的工件的位置处。所述设备进一步包括磁性布置，所述磁性布置在所述本体部分的所述表面处或在与所述本体部分的所述表面相邻的位置处被联接至所述本体部分且被构造以便提供具有交替极性的区域。工件保持器被构造以便在紧邻所述磁性工具的所述表面的位置处支承所述工件。本发明提供了一种用于使所述磁性工具相对于所述工件保持器围绕旋转轴线进行旋转的驱动布置，以便对所述工件进行感应加热，从而使其温度处于所述工件的奥氏体温度范围内，由此通过微观结构的转变实现所述工件的硬化。

在本发明的一个方面中，所述磁性布置限定出多个磁极（nP），所述驱动布置使所述工具以一定速度（RPM）相对于所述工件保持器进行旋转，且根据公式Hz=(nP*RPM)/60，实现了至少5kHz的频率。

在本发明的另一方面中，所述设备进一步包括淬火系统，所述淬火系统可运行以便在所述受到加热的工件受到所述工件保持器的支承的同时对所述受到加热的工件进行淬火。

在本发明的又一方面中，所述工件保持器支承所述工件以便防止所述工件围绕所述旋转轴线进行旋转且以便防止所述工件保持器中的所述工件沿所述旋转轴线进行平移，同时适于使所述工件保持器中的所述工件进行热膨胀。

在本发明的再一方面中，所述磁性布置包括多个永磁体，所述多个永磁体在所述表面处或在与所述表面相邻的位置处被联接至所述本体部分，且被构造以便提供具有交替极性的区域。所述本体部分可包括形成于其中且与所述表面隔开的多个凹穴，从而使得所述本体的壁部部分被限定在所述表面与所述多个凹穴中的每个凹穴之间。所述多个磁体中的每个磁体被定位在所述多个凹穴中相应的一个凹穴中。

在本发明的另一方面中，所述磁性布置包括构件，所述构件被磁化以便包括多个磁性区域，所述磁性区域限定出具有交替极性的区域。所述构件可呈现出环的形式，且可被连接至所述本体部分以便限定出所述表面。

通过具体实施方式和附图将更易于理解本发明的其他方面。

附图说明

图1是体现出本发明的用于对工件进行磁感应硬化的设备的部分透视图。

图2是图1所示磁性工具的剖视图。

图3是图1所示磁性工具的端视图。

图4是图1所示磁性工具的一部分的放大部分视图，图中示出了用于容纳磁体的凹穴。

图4a是示意图，图中示出了用于容纳磁体的另一种可选的凹穴布置。

图5是示意图，图中示出了与图3所示磁体布置相比的另一种可选磁体布置和相对应的通量（磁通量）图。

图6是示意图，图中示出了又一种可选的磁体布置和相对应的通量图。

图7是可与图1所示的用于进行磁感应硬化的设备一起使用的另一种磁性工具的剖视图。

图8是图7所示磁性工具的端视图。

图9是可与图1所示的用于进行磁感应硬化的设备一起使用的又一种磁性工具的剖视图。

图10是图9所示磁性工具的端视图。

图11是图1的部分剖视图，图中示出了体现出本发明的淬火系统。