阅读说明：本技术 超音频电源的铁路货车钩尾框销孔感应淬火装置及方法 (Railway wagon coupler tail frame pin hole induction quenching device and method of superaudio power supply ) 是由 宋仲明 胡谦 陈魏 胡显中 孔瑞龙 朱东升 刘双虎 贺银 李鸽 李斌 于 2021-10-25 设计创作，主要内容包括：本发明属于轨道交通技术领域,具体涉及超音频电源的铁路货车钩尾框销孔感应淬火装置及方法。所述铁路货车钩尾框销孔感应淬火装置包括冷却槽、升降平台、定位块和感应线圈。本发明销孔加热方式采用透入式兼传导式,感应线圈在工件销孔内相对往复运动,解决了超音频加热电源加热深度不及5mm的问题；感应线圈相对往复运动,低功率加热避免销孔过烧和裂纹的问题；采用工件整体浸入冷却液内冷却,并控制升降平台上下移动,保证工件一直在冷却液中移动,避免了工件表面喷水不均匀和产生软点的问题；销孔两端加工成圆角R3～R4,避免了应力集中和淬后裂纹的问题。(The invention belongs to the technical field of rail transit, and particularly relates to a railway wagon coupler yoke pin hole induction quenching device and method with a superaudio power supply. The railway wagon coupler tail frame pin hole induction quenching device comprises a cooling groove, a lifting platform, a positioning block and an induction coil. The pin hole heating mode adopts a penetration and conduction mode, and the induction coil relatively reciprocates in the pin hole of the workpiece, so that the problem that the heating depth of the ultrasonic frequency heating power supply is not less than 5mm is solved; the induction coil relatively reciprocates, and the problems of pin hole overburning and cracks are avoided by low-power heating; the workpiece is wholly immersed in the cooling liquid for cooling, and the lifting platform is controlled to move up and down, so that the workpiece is ensured to move in the cooling liquid all the time, and the problems of uneven water spraying and soft spots on the surface of the workpiece are avoided; the two ends of the pin hole are processed into round corners R3-R4, so that the problems of stress concentration and cracks after quenching are avoided.)

超音频电源的铁路货车钩尾框销孔感应淬火装置及方法

技术领域

本发明属于轨道交通技术领域，具体涉及一种超音频电源的铁路货车钩尾框销孔感应淬火装置及方法。

背景技术

钩尾框经铸造改锻造后，钩尾框使用寿命大大增加，但在使用过程中，由于其销孔持续受疲劳应力及摩擦力作用，使得销孔部位磨损，尺寸增大，最终导致零件失效，减少了钩尾框整体的使用寿命，存在着潜在的安全隐患。

为了提高销孔的使用寿命，需要对钩尾框销孔进行表面淬火。产品技术要求：钩尾框材质：25MnCrNiMo，淬硬层：5mm深，硬度：400～500BHN。超音频加热电源正常情况下只能实现2～3mm的加热(淬硬层)深度，要实现5mm以上的淬硬层，必须发明新的淬火装置和方法，这种基于超音频电源的铁路货车钩尾框销孔感应淬火技术尚属空白。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种基于超音频电源的铁路货车钩尾框销孔感应淬火装置及方法。通过本发明的实施，利用超音频加热电源获得表面加热均匀性好、淬硬层深、硬度高、表面无裂纹、整体使用寿命高的铁路货车锻造钩尾框，达到产品技术要求。

为实现上述技术目的，本发明采用以下的技术方案：

超音频电源的铁路货车钩尾框销孔感应淬火装置包括：

冷却槽，用于盛装冷却液，所述冷却槽设有注液口和出液口；

升降平台，用于支撑工件并携带工件上下移动，向下移动时，工件可整体浸入所述冷却槽的冷却液内；

定位块，固定安装于所述升降平台上，用于工件的快速定位；

感应线圈，所述感应线圈的直径和圈数与工件销孔的尺寸相匹配，升降平台携带工件上下移动时，感应线圈可进入工件的销孔内。

作为优选的技术方案，所述感应线圈的圈数为4～6圈,高度55～60mm。

作为优选的技术方案，所述感应线圈与工件销孔内壁之间具有间隙，所述间隙为4～6mm。

本发明还提供了采用上述装置的超音频电源的铁路货车钩尾框销孔感应淬火方法，包括如下步骤：

S1、将销孔与框身交界倒角R3～R4；

S2、将工件置于升降平台上，并通过定位块将工件定位，使工件上的销孔中心与感应线圈中心对齐；

S3、感应线圈通电，控制感应线圈的加热功率；

S4、驱动升降平台向上运动，使感应线圈进入工件的销孔内(居中)；升降平台携带工件在上下止点间往复运动，上下止点间距55～60mm，随着工件上下往复运动，感应线圈在第一设定时间内对工件销孔均匀加热至第一设定温度，加热深度不小于5mm；

S5、工件销孔被加热至第一设定温度后，驱动升降平台向下运动，使工件整体浸入所述冷却槽的冷却液内，保持工件在冷却液内上下往复运动，使销孔表面淬火后的工件迅速冷却，淬硬层深度不小于5mm；

S6、完成淬火后的工件在第二设定时间内入炉，并加热至第二设定温度，保持第二设定温度至第三设定时间后，进行冷却。

作为优选的技术方案，所述感应线圈的加热功率控制在36～46kw。

作为优选的技术方案，所述销孔两端倒角为R3～R4。

作为优选的技术方案，上下止点间距55～60mm。

作为优选的技术方案，所述第一设定时间为4～5min。

作为优选的技术方案，所述第一设定温度为860～900℃。

作为优选的技术方案，所述第二设定时间为6小时。

作为优选的技术方案，所述第二设定温度为190～210℃。

作为优选的技术方案，所述第三设定时间为2～2.5小时。

由于采用上述技术方案，本发明具有至少以下有益效果：

(1)销孔加热方式采用透入式兼传导式，感应线圈在工件销孔内相对往复运动，解决了超音频加热电源加热深度不及5mm的问题。

(2)感应线圈相对往复运动，低功率加热避免销孔过烧和裂纹的问题。

(3)本发明采用工件整体浸入冷却液内冷却，并控制升降平台上下移动，保证工件一直在冷却液中移动，避免了工件表面喷水不均匀和产生软点的问题。

(4)销孔两端圆角R3～R4解决了应力集中和淬后裂纹问题。

(5)操作方便，易于控制，通过定位块可以实现工件快速定位；加热快，操作时间短，工作效率高；加热冷却程序固定，无人为干预因素，产品性能稳定性好。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：

图1是本发明实施例中冷却槽的结构示意图；

图2是本发明实施例中升降平台、定位块及感应线圈的配合示意图；

图3是本发明实施例中淬火装置的装配结构示意图；

图4是本发明实施例中感应线圈加热工件销孔时的状态参考图；

图5是图4中I处的局部放大图；

图6是本发明实施例中升降平台携带工件整体浸入冷却液内时的状态参考图；

图7是本发明销孔两端圆角R3～R4位置。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，进一步阐述本发明。在下面的详细描述中，只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例。毋庸置疑，本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。

实施例

如图1至图6所示，超音频电源的铁路货车钩尾框销孔感应淬火装置，包括冷却槽1、升降平台2、定位块3和感应线圈4；其中：

所述冷却槽1用于盛装冷却液(如水)，所述冷却槽1设有注液口11和出液口12，以便于冷却液的循环；

所述升降平台2与冷却槽1在竖直方向上冲齐，升降平台2用于支撑工件5(即铁路货车锻造钩尾框)并携带工件5上下移动，向下移动时，工件5可整体浸入所述冷却槽1的冷却液内；

所述定位块3固定安装于所述升降平台2上，定位块3与工件5底面上的销孔相适配，以便于工件5的快速定位，无需人工手动调整；

所述感应线圈4通过定位机构6固定于冷却槽1的上方，感应线圈4的直径和圈数与工件5上需要表面淬火的销孔51的尺寸(直径和长度)相匹配，工件5被定位后，升降平台2携带工件5上下移动时，感应线圈4刚好可进入工件5的销孔51内。

所述感应线圈4的圈数按照工件销孔51的长度设定，感应线圈4需要与销孔长度和直径匹配，感应线圈圈数优选设置为5圈，直径优选为82mm，所述感应线圈4与工件销孔51内壁之间的间隙最好控制为5mm。

参考图3至图7，超音频电源的铁路货车钩尾框销孔感应淬火方法，包括如下步骤：

S1、将销孔与框身交界倒角为R3～R4(参考图7)；

S2、将工件5置于升降平台2上，并通过定位块3将工件5定位，使工件5上的销孔中心与感应线圈4中心对齐；

S3、感应线圈4通电，控制感应线圈的加热功率，加热功率过高会使工件产生过热，过低则降低加热效率；

S4、参考图4和图5，通过数控机床驱动升降平台2向上运动，使感应线圈3进入工件5的销孔51内；通过数控机床控制升降平台2升降，升降平台2携带工件5上下往复运动，随着工件5上下往复运动，感应线圈4在4～5分钟内对工件销孔均匀加热至860～900℃，表面加热深度不小于5mm；

S5、参考图6，数控机床驱动升降平台2向下运动，使工件5整体浸入所述冷却槽1的冷却液内，保持工件5在冷却液内上下往复运动，使销孔表面淬火后的工件迅速冷却；

S6、完成淬火后的工件在6小时内入炉，并加热至190～210℃，保温2～2.5小时后，进行冷却。

对经过上述淬火、回火处理后的工件进行检测，销孔表面硬度为490BHN，销孔深度5mm位置硬度为470BHN。

本发明销孔加热方式采用透入式兼传导式，感应线圈在工件销孔内相对往复运动，解决了超音频加热电源加热深度不及5mm的问题；感应线圈相对往复运动，低功率加热避免销孔过烧和裂纹的问题；本发明采用工件整体浸入冷却液内冷却，并控制升降平台上下移动，保证工件一直在冷却液中移动，避免了工件表面喷水不均匀和产生软点的问题；销孔两端倒圆角R3～R4解决了应力集中和淬后裂纹的问题。

综上所述，本发明操作方便，易于控制，通过定位块可以实现工件快速定位；加热快，操作时间短，工作效率高；加热冷却程序固定，无人为干预因素，产品性能稳定性好。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域内的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。