一种设有导磁体的不规则零件均匀加热装置及其工作方法

本发明涉及感应加热，尤其涉及一种设有导磁体的不规则零件均匀加热装置及其工作方法。

背景技术：

1、以外表面不完全规则的凸轮轴举例，凸轮轴作为柴油机上的关键零件，起到控制气门开关的作用，由于其恶劣的工作环境，需要它在拥有较好耐磨性的同时具备良好的韧性与强度。在热处理过程中，对于凸轮这类外表面不完全规则的零件，特别是凸轮桃部位的加热不均匀，会导致零件中存在残余应力和裂纹，易产生划伤、撕裂、切割等现象。

2、现有的凸轮热处理技术则会在加热处理后对凸轮的形状和尺寸产生一定的影响，加工工艺精度欠佳；对于凸轮轴的形状和结构特殊，需要在热处理过程中控制得非常精确，热处理工艺十分复杂，这对设备的精度和稳定性提出了较高的要求，目前凸轮轴的热处理工艺需要较高的成本和较高的工艺条件，且凸轮尺寸和设备一一对应，适应性不强。

技术实现思路

1、针对上述不足之处，本发明提供了一种设有导磁体的不规则零件均匀加热装置及其工作方法。本发明通过对加热铜板通电，实现对外表面不完全规则零件外表面的热处理加热，同时利用导磁体的聚磁作用避免了因电流不集中导致的加热不良的产生，从而实现待加工工件轮廓形成均匀的温度场。本发明采用的技术手段如下：

2、一种设有导磁体的不规则零件均匀加热装置，包括：支撑系统、检测系统和感应加热系统；所述检测系统和感应加热系统安装在支撑系统上，其中：

3、所述支撑系统，用于安装和固定检测系统、感应加热系统和待加工件；

4、所述检测系统，用于检测待加工件的加热温度和位置；

5、所述感应加热系统，用于对待加工件进行热处理。

6、进一步地，所述支撑系统，包括：机架、升降装置、顶板、三爪卡盘和滑道平台，其中：

7、所述机架，底部为矩形框结构，矩形框的四个顶点处分别设置有四个方形柱，方形柱的延伸方向与矩形框所在平面垂直，且四个方形柱位于矩形框的同一侧；

8、所述升降装置，设置在机架底部矩形框的中心，包括四个升降腿，四个升降腿相连接，呈矩形；用于托举第一加热铜板；

9、所述顶板，设置在机架的四个方形柱顶部，用于安装三爪卡盘；

10、所述三爪卡盘，其底盘固定在顶板的中心位置，卡爪方向朝向机架底部，用于固定待加工件；

11、所述滑道平台，包括第一滑道平台和第二滑道平台，第一滑道平台设置在机架的左侧，第二滑道平台设置在机架的右侧；

12、所述第一滑道平台和第二滑道平台都是由横向滑道叠加纵向滑道组成，纵向滑道上设置有滑轨，用于安装导磁体。

13、进一步地，所述检测系统，包括：红外测温装置和位移传感器，其中：

14、所述红外测温装置，设置在机架顶端一侧，用于检测加热过程中待加工件表面温度；

15、所述位移传感器，设置在机架顶端另一侧，用于检测导磁体和待加工件间的距离。

16、进一步地，所述感应加热系统包括：导磁体、加热铜板、电机和冷却空气喷嘴，其中：

17、所述导磁体，滑动安装在滑轨上，用于通过聚磁作用，影响磁场和电流，均匀加热待加工件；

18、所述加热铜板，包括第一加热铜板和第二加热铜板，用于配合加热不同形状的待加工件；

19、所述电机，安装在滑动平台上，用于控制导磁体水平移动；

20、所述冷却空气喷嘴，安装在顶板上，喷嘴方向朝下；多个冷却空气喷嘴安装在顶板的不同位置，用于使待加工件均匀降温。

21、进一步地，所述第一加热铜板，为中空结构，固定在机架的方形柱上；

22、所述第二加热铜板，外轮廓与第一加热铜板的中空结构内轮廓相同，放置在升降装置上。

23、进一步地，所述第一加热铜板的中空处安装有超薄陶瓷片，用于绝缘，防止电极击穿。

24、本发明还包括一种设有导磁体的不规则零件均匀加热装置，具体包括以下步骤：

25、s1、将待加工件通过三爪卡盘进行轴向定位和径向定位，接通装置的电源；

26、s2、在加热前，根据有导磁体参与情况下的温度变化曲线在加热均匀区的温度变化曲线l0和加热不良区的温度变化曲线11之间，对导磁体的位移路径进行初步调整；

27、s3、开始加热待加工件，选取待加工件加热不良区的a点作为测温基点，按照逆时针方向选取磁场强度呈等差递减状态的b点、c点和d点，根据各点的温度、温升速度和磁场强度，判断待加工件是否被均匀加热，并调整导磁体的位置；

28、s4、根据s3中的加热过程，记录修正后的导磁体位移路径，使待加工件均匀受热。

29、进一步地，所述步骤s3包括：

30、s31、有导磁体参与时，被加热位置的磁场强度b增强，加入导磁体后的磁场强度可以表示为：

31、b'＝α×b

32、其中，α表示引入系数；b'表示增强后的磁场强度；

33、s32、通过红外测温装置监测a、b、c和d各点的温度，bn表示被测点磁场强度，b0表示加热均匀区的磁场强度，δ表示设定的磁场强度误差范围；判断bn和b0之间的关系；

34、若bn-b0≤δ，则继续加热，若bn-b0＞δ，则通过电机控制导磁体的位置前进δh，将α的值更新为α+δα，并重新判断bn和b0之间的大小关系；

35、s33、满足bn-b0≤δ，并继续加热时间t后，通过红外测温装置(6)监测被测点温度，tn表示被测点温度，t0表示加热均匀区的温度，δ1表示设定的温度允许误差值；判断tn和t0之间的关系；

36、若|tn-t0|≤δ1，则进一步判断被测点和加热均匀区的温升速度之间的关系，若|tn-t0|＞δ1，当tn＜t0时，控制导磁体的位置前进hj，并将j的值更新为j+1，当tn＞t0时，控制导磁体的位置后退hj，并将j的值更新为j+1；

37、s34、满足|tn-t0|≤δ1时，判断被测点和加热均匀区的温升速度之间的关系，vn表示被测点温升速度，v0表示加热均匀区的温升速度；δ2表示设定的温升速度允许误差值；判断vn和v0之间的关系；

38、若|vn-v0|≤δ2，则继续加热时间t后，判断是否达到设定温度；如果未达到设定温度，则重新判断tn和t0之间的关系，如果达到设定温度，则结束加热；

39、若|vn-v0|＞δ2，当vn＜v0时，控制导磁体的位置前进hj，并将j的值更新为j+1，当vn＞v0时，控制导磁体的位置后退hj，并将j的值更新为j+1。

40、进一步地，一种电子装置，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的极端机程序，所述处理器通过所述计算机程序运行执行所述设有导磁体的不规则零件均匀加热装置的工作方法。

41、较现有技术相比，本发明具有以下优点：

42、1、本发明提供的设有导磁体的不规则零件均匀加热装置，具有可自由移动的导磁体滑台，通过导磁体对磁场及电流的影响实现感应基体上电流路径的可控聚合，可实现针对类似凸轮轴这类外表面不完全规则零件凹凸处细节的小规模精细化热处理，节约成本。

43、2.本发明提供的设有导磁体的不规则零件均匀加热装置工作方法，根据红外测温装置测得的温度，经过计算和控制，使两侧的导磁体不断移动，进而使被加热凸轮的加热不良区域得到均匀加热，能够保证热处理工艺精度，这种判别反馈式控制条件对不同外形的零件适应性强。

44、基于上述理由本发明可在感应加热技术领域广泛推广。