[發(fā)明專利]用于對環(huán)狀表面進行感應(yīng)表面淬火硬化的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201380009695.3
• 申請日: 2013-02-06
• 公開（公告）號: CN104271776B
• 公開（公告）日: 2017-02-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馬可·伯特興;馬蒂厄·朗厄爾斯;貝恩德·施塔克邁爾
• 申請（專利權(quán)）人: 蒂森克虜伯羅特艾德有限公司
• 主分類號: C21D9/40
• 分類號: C21D9/40;C21D1/10
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11227
• 代理人: 潘煒,黃霖

本發(fā)明涉及用于對工件的環(huán)狀表面進行感應(yīng)表面淬火硬化的方法，尤其是軸承圈的工作表面；在饋進模式下，該環(huán)狀表面和具有電感器的淬火硬化裝置沿著處理方向彼此相對運動；當(dāng)沿著處理方向看時，噴水器被設(shè)置于該電感器的下游，以便通過該電感器從初始區(qū)到結(jié)束區(qū)加熱該環(huán)狀表面，以及隨后借助于噴水器通過冷卻方式來硬化該環(huán)狀表面，介于該初始區(qū)和結(jié)束區(qū)之間設(shè)置有未被淬火硬化的滑移區(qū)。

在通過局部加熱和隨后的淬火對閉合曲線軌跡形式的環(huán)狀表面進行硬化的過程中，存在如下問題，即已經(jīng)硬化的區(qū)域一定不能被再次加熱到使得硬化特性又喪失的溫度。在環(huán)狀表面的情況下，未硬化的滑移區(qū)，例如其具有介于10毫米和20毫米之間的寬度，因而該滑移區(qū)被設(shè)置在硬化開始的初始區(qū)和硬化終止的結(jié)束區(qū)之間。在滾動軸承的情況下，已知的(方法)是鏟磨該滑移區(qū)從而使得滾動體在那里不具有軸承接觸。還必須考慮到，該初始區(qū)和結(jié)束區(qū)呈現(xiàn)為在該表面上的關(guān)于硬化的有效深度和硬度的過渡區(qū)域，因為這兩個參數(shù)沿著滑移區(qū)方向分別減小。另一方面，由于淬火硬化裝置和工件之間的勻速地運動以及也由于恒定的參數(shù)，在初始區(qū)和結(jié)束區(qū)之間的硬化區(qū)域，其硬度均勻性得以實現(xiàn)。除了淬火硬化裝置和環(huán)狀表面之間的速度，硬化結(jié)果也能夠通過電感器的功率輸出和頻率、通過噴水器輸送的冷卻劑的量和溫度，以及通過控制任何可能提供的預(yù)加熱進行設(shè)置。

對于那些從實踐中已知的具有電感器進行感應(yīng)表面淬火硬化的方法，在用于連續(xù)淬火硬化的參數(shù)(的控制下)，淬火硬化裝置在初始區(qū)被激活并且在結(jié)束區(qū)被停用。

文獻DE?10?2005006701?B3、DE10?2006003014?B1和DE102008033735?A1披露了用于對工件的環(huán)狀表面進行感應(yīng)表面淬火硬化的方法。在該方法中，通過使用兩個電感器，滑移區(qū)可以被避免產(chǎn)生或者被減小了，這兩個電感器從初始區(qū)相互反方向地運動。在此情況下，初始區(qū)能夠被完全硬化，這是因為均勻的加熱或者至少大部分均勻的加熱能夠通過兩個電感器來實現(xiàn)。該兩個電感器隨后被相互反方向地移動并且最終在結(jié)束區(qū)相聚在一起，該結(jié)束區(qū)位于環(huán)狀表面上與該初始區(qū)相對的一側(cè)。當(dāng)兩個電感器從兩側(cè)相互靠近時，結(jié)束區(qū)也僅僅被加熱一次。由于這兩個電感器不能被不受限制地彼此接近，結(jié)束區(qū)可以由輔助電感器事先預(yù)熱。所描述的方法的缺點是，尤其是在大尺寸的滾動軸承的情況下，具有反方向運動的電感器的淬火硬化裝置需要相當(dāng)高的費用。

本發(fā)明是基于提供具有最初描述的特征的方法這一目標，其中由于在初始區(qū)和結(jié)束區(qū)的減小的硬度，環(huán)狀表面的缺陷就不太明顯了。

在根據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求1前序部分的方法的基礎(chǔ)上，根據(jù)本發(fā)明的目標通過提供下述順序的步驟被實現(xiàn)了。輔助電感器被用作預(yù)加熱器并且作為淬火硬化裝置的組成部件被設(shè)置在處理方向的上游，當(dāng)該電感器和噴水器處于非激活狀態(tài)時，其被施加交流電流；在輔助電感器處于激活狀態(tài)并且電感器處于非激活狀態(tài)以及噴水器處于非激活狀態(tài)下，淬火硬化裝置以第一速度相對于工件被移動；在該輔助電感器仍處于激活狀態(tài)但該噴水器處于非激活狀態(tài)下，電感器被施加交流電流激活并且被設(shè)置了第二速度；在該電感器處于激活狀態(tài)并且該輔助電感器處于激活狀態(tài)下，該噴水器被激活并且設(shè)置第三速度；在電感器處于激活狀態(tài)并且噴水器處于激活狀態(tài)下，該輔助電感器被停用并且設(shè)置了第四速度，以及最后該電感器被停用。

本發(fā)明是據(jù)此實現(xiàn)的，在具有電感器的感應(yīng)表面淬火硬化的情況下，未淬火硬化的滑移區(qū)是不可避免的，但是盡可能快地增加硬化的硬度和有效深度是能夠通過變化地控制從滑移區(qū)開始的硬度參數(shù)來實現(xiàn)，例如速度、功率輸出和噴水器的噴水量。初始區(qū)和結(jié)束區(qū)的硬度特性分別從未淬火硬化的滑移區(qū)開始變化直到獲得基本上恒定的參數(shù)，并能夠以這種方式持續(xù)時間盡可能得短。硬度參數(shù)在初始區(qū)、在多個步驟中被改變，也就是說，在硬化的起始時刻，以便實現(xiàn)硬度增加得盡可能地大。在此必須考慮的是，在開始淬火硬化之前，待硬化的環(huán)狀表面最初是處在環(huán)境溫度下的，基于這個原因，由作為預(yù)加熱器的輔助電感器以及由主電感器輸入的熱量必須被增加或者運行速度必須被降低。從滑移區(qū)開始，盡可能陡峭的溫度梯度可以被方便地設(shè)置，從而也實現(xiàn)了環(huán)狀表面的硬化硬度和有效深度在盡可能短的路徑上增長得盡可能陡峭。為了保持起初電感器由此產(chǎn)生的熱量輸入盡可能恒定并且也為了實現(xiàn)溫度梯度在滑移區(qū)是盡可能陡峭的，硬度參數(shù)在朝著硬化操作結(jié)束的多個步驟中也是可以被改變的。