[发明专利]一种盘形滚刀热处理装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种盘形滚刀热处理装置，特别是指一种用于隧道工程领域的全断面岩石隧道掘进机(TBM)盘形滚刀热处理装置。属于热处理技术领域。

背景技术

近年来随着我国地下空间工程建设的迫切需要和科学技术水平的提高，全断面岩石隧道掘进机(TBM)在地下工程施工中得到广泛使用。盘形滚刀是TBM的破碎切削刀具，其使用寿命直接影响了地下工程施工的进度和成本。TBM施工过程中的盘形滚刀刀圈容易发生磨损、断裂、崩刃等现象，不得不时常停机检查和更换，造成刀具失效的一大原因是刀具韧性和硬度分布不合理。盘形滚刀发展方向为外硬内韧方向发展，因此，掌握TBM盘形滚刀硬度分布刀具的制造方法，制造梯度硬度分布的盘形滚刀具有很大的意义。

通过对国内外相关文献及资料的检索发现，目前国内外多所高校和研究机构都对材料硬度分布和梯度温度实现方法展开试验研究或理论研究,但是没有具体的梯度温度或梯度硬度环件热处理装置或机构，对于盘形滚刀专用的梯度硬度热处理机构或装置还处于空白阶段。国内北京科技大学、浙江大学、西北工业大学、国营第四〇四厂、苏州工业园区华福科技有限公司等机构对材料硬度分布和梯度温度装置实现方法开展了相关研究。北京科技大学发明专利CN103131987A，名称为：一种23CrNi3Mo钎具用材料的硬度分布控制工艺，通过渗碳后的钎具淬火后采用分两个不同冷却速率阶段冷却，再进行回火处理，实现渗碳后钎具由表及里的平缓硬度梯度分布；浙江大学发明专利CN103777662A，名称为：一种用于梯度温度控制的装置和方法，采用少数温控模块，利用：“分时复用”思想在不同的时间段内使用不同的温控模块控制目标温度，可以实现多个目标梯度温度；国营第四〇四厂发明专利CN1974802A，名称为：6CrNiSiMnMoV钢硬度梯度热处理回火工艺方法，该方法能根据硬度技术要求的不同确定不同温度的回火工艺，同时在一个零件上做到回火后金相组织的不同和硬度梯度的不同、苏州工业园区华福科技有限公司发明专利CN100491784C，名称为：工频感应梯度温度加热炉，其感应线圈采用不同节距和不同截面铜管构成实现梯度温度加热的目的。

以上研究机构对材料硬度分布和梯度温度的控制装置和方法，缺乏针对盘形滚刀梯度硬度实现的具体研究，对盘形滚刀梯度硬度回火热处理装置没有研究。本发明专利研制了盘形滚刀梯度硬度回火热处理装置。该装置通过感应加热盘形滚刀内径和径向散热媒介的不同实现盘形滚刀梯度温度回火热处理，从而达到沿径向由内到外硬度由低到高分布的目的。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之不足而提供一种盘形滚热处理装置，该装置能提供一个梯度温度的回火环境，实现盘形滚刀径向硬度梯度的目的，以提高盘形滚刀的使用寿命。

本发明一种盘形滚刀热处理装置，所述热处理装置包括基座、升降感应加热装置、升降旋转托架装置、冷却水槽，所述升降感应加热装置、冷却水槽、升降旋转托架装置依次安装在所述基座上表面，且所述升降感应加热装置、升降旋转托架装置分别处于所述冷却水槽相对的两侧；

所述升降感应加热装置包括第一立柱、感应加热线圈、第一升降驱动装置，所述感应加热线圈安装在所述第一立柱上并处于所述冷却水槽上部，第一升降驱动装置驱动所述第一立柱沿其的轴线作上下平动；

所述升降旋转托架装置包括第二立柱、托架、第二升降驱动装置、旋转驱动装置，所述托架安装在所述第二立柱上，所述第二升降驱动装置驱动所述第二立柱沿其的轴线作上下平动，所述旋转驱动装置驱动所述第二立柱沿其轴线作回转运动；所述托架随所述第二立柱回转运动至所述冷却水槽上部并处于水槽中心位置时，所述托架正好处于所述感应加热线圈正下方。

本发明一种盘形滚刀热处理装置，所述托架一端延设有一个与所述第二立柱连接的支架，另一端为一平板，在所述平板上表面设有两个同轴线的圆环，第二圆环的内径比第一圆环的外径大，第一圆环的外径与盘形滚刀的刀体内孔直径尺寸相匹配，第二圆环的高度比第一圆环高度小，其上端面为曲面，所述曲面的斜率与盘形滚刀的刀刃与刀体连接曲面的斜率相匹配。

本发明一种盘形滚刀热处理装置，盘形滚刀的刀体内孔套装在第一圆环外表面，其刀刃与刀体连接的一个曲面与第二圆环上端面的曲面接触，使盘形滚刀沿第一圆环或第二圆环轴线实现轴向及径向定位。

本发明一种盘形滚刀热处理装置，所述感应加热线圈的直径与第一圆环的内径尺寸相匹配，感应加热线圈随第一立柱向下平动时，可以插入第一圆环的内腔。