[实用新型]一种表面高耐磨内花键激光淬火的装置

说明书

本实用新型公开了一种表面高耐磨内花键激光淬火的装置，包括六轴机械手、激光淬火头、快速拆装接头、立卧转换转台，所述六轴机械手通过所述快速拆装接头与所述激光淬火头相连接，所述立卧转换转台上安装有待加工内花键零件，所述激光淬火头用于对所述立卧转换转台上的待加工内花键零件进行激光淬火加工。基于本实用新型提出的内花键激光淬火的装置，可以实现激光淬火头的任意姿态，有效控制扫描路径运行轨迹及精确性，实现内花键内齿表面激光淬火淬火，解决解决传统淬火无法实现小直径内花键表面淬火，以及对于大直径内花键淬火硬度不均匀、深度不可控等问题，同时，可以实现局部淬火，变形小，减少加工工序，提高加工效率，降低成本。

技术领域

本实用新型涉及一种表面高耐磨内花键激光淬火的装置，属于零件表面热处理加工技术领域。

背景技术

内花键主要用于轴与轴或轴与零件之间的连接以实现运动和转矩的传递，经常在交变重载和冲击振动作用下产生磨损，导致键齿强度降低，对连接可靠性造成危害，大大缩短了花键使用寿命。淬火是提高花键耐磨性和寿命的重要工艺，传统的花键淬火方法主要有火焰加热淬火和感应加热淬火，火焰加热淬火工艺简单、操作灵活、成本低，但质量不稳定，效率低，均匀性差、可控性差；感应加热淬火加热速度快，淬火层性能好、生产效率高，但需专用频率电源，工艺设备匹配复杂，零件要有一定特制的感应器对应。

激光淬火是以高能密度的激光束照射工件表面，使其快速加热至相变温度以上熔点以下形成奥氏体，随后热量迅速向基体内部传递实现快速冷却，获得极细小马氏体和其他组织高硬化层的热处理技术。基于固态相变重结晶强化机理作用，激光淬火层硬度、耐磨性、塑性韧性均优于传统淬火层，另外，激光淬火在零件淬火区域的形状、大小和部位以及硬化层深度上具有良好的可控性。因此，对于结构复杂、硬度塑性要求高的花键热处理，激光淬火相比常规淬火具有独特优势。

通过查询相关专利、期刊等文献，目前没有检索到关于内花键激光淬火的装置及方法的相关报道，关于内花键淬火现有技术的技术方案如下：

技术方案一：采用渗碳淬火的方式达到硬度、耐磨等性能设计要求，通过留有一定的渗碳层余量，经过磨削的方法控制变形。主要专利：（1）申请号为201210409397.0的小模数内花键齿轮热处理方法，采用可控气氛热处理进行渗碳，通过对炉温、保温时间、碳势的控制，选取合适的芯棒进行淬火热处理，保证花键内孔渗碳淬火后的变形要求；（2）申请号为201220294347.8的一种内花键套渗碳淬火固形装置，在内花键淬火渗碳淬火后，将设计装置压入花键套并进行回火处理，回火冷却至室温，将装置压出，整个过程受固形装置约束，从而达到控制内花键渗碳淬火产生的变形，见图1。

技术方案二：采用内孔淬火感应器进行淬火，使淬火后硬度、有效硬化深度、变形等满足图纸技术要求。专利申请号为201310020564.7的一种小直径内花键表面淬火感应器，通过淬火感应器结构设计方案，提供一种能够避免大功率感应器造成的烧熔或开裂，使内花键表面一次加热到淬火温度和深度，并立即进行喷水冷却，达到所需淬火表面硬度和深度的小直径内花键表面淬火感应器，结构示意图见图2。

实用新型内容

技术方案一存在以下缺点：（1）渗碳淬火时由于受热和冷却变化产生的热应力和组织应力，导致内花键产生齿形和齿向变形，需通过磨削加工进行消除，加工效率低；（2）渗碳淬火时由于化学成分偏析导致硬度不均匀，以及渗碳淬火层深度低，合格率低；（3）对炉温、加热速率和时间、冷却加热速率和时间等参数控制要求高；（4）淬火过程需要对固形装置安装、拆卸等，操作复杂，效率低，有高温安全危害。

技术方案二存在以下缺点：（1）不同的零件需要不同的感应器相对应，加工柔性差；（2）零件容易受热不均匀导致淬硬层过深或过浅，无法达到工艺要求的硬度和深度；（3）对于小直径内花键无法实现局部表面淬火，通常为整体淬火，无法满足表面淬火要求，且变形较大。