使用有源反馈的热处理系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及使用有源反馈的热处理系统和方法。所述方法可以对部件的第一特征部进行加热并且以不同于加热所述第一特征部的方式对部件的第二特征部进行加热。该方法可以测量所述第一特征部和所述第二特征部的温度值。该方法还可以将测得的温度值与温度阈值进行比较。该方法可以根据所述比较修正对所述第一特征部和所述第二特征部中的至少一个的加热。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总的涉及一种热处理系统和方法，更具体地涉及使用有源 反馈的热处理系统和方法。
技术介绍
通过材料硬化提高金属物体(例如曲轴、齿轮等等)的磨损和疲劳特性是众所周知的。材料硬化包括至少两个步骤加热和淬火。 加热包括将物体的温度升高到临界温度以上。术语"临界温度"可 被定义成足以在接着进行淬火时确保材料硬化的温度值(例如对于 普通碳钢，870摄氏度的奥氏体化温度)。在物体超过临界温度后， 在淬火工序中将物体快速冷却，以使物体发生材料硬化。 一种用于 对物体进行加热的已知方法是使用燃料炉。燃料炉热处理已被证明 在将大的物体加热到临界温度以上时通常是有效的。感应加热和电 阻加热是替代的热处理工序的例子，在这些热处理工序中基于电的 加热元件(例如感应线圏)纟皮定位在物体的选定部分附近，以产生 局部加热。基于电的加热被实施为选择性地对物体通常受到磨损的 指定部分进行热处理，以便使表面强化。燃料炉加热和基于电的加 热都需要在物体超过临界温度之后进行淬火。炉加热具有一些缺点，这些缺点包括排放不期望的污染物(例如二氧化碳或一氧化碳)和对物体的选定部分的不同热处理。例如， 单独的炉加热可能无法在避免对相同物体的非指定部分进行加热的 同时进行物体的指定部分的精确且选择性的热处理。而且，炉热处 理通常需要成批加热大量物体。当需要对定制的物体或有限数量的 类似物体进行热处理时，成批加热可能是低效的。基于电的热处理 可能适合于选择性的热处理，但是基于电的热处理可能无法提供足4页够的热传递使大或厚的部件发生材料硬化。另外，基于电的热处理 可能消耗大量的人力来设置和准备物体以便进行热处理和/或淬火。在Grever的美国专利No. 4,447,690 ( ，690专利)中描述了用于 加热不规则形状物体的基于电的加热系统的一个例子。，690专利披 露了 一种感应加热系统，该感应加热系统包括具有发电源的感应预 加热炉和用于定位不规则形状物体的装置。不规则形状物体可以包 括需要预热的较大部分以及不需要预热的相对小的部分。为了预热 较大的部分，，690专利公开了使用定位在较大部分附近的线圏选择 性地施加感应热。在对较大部分进行预热后，整个物体的最终热处 理在第二炉中进行。因此，在，690专利中，通过使用感应加热对物 体的较大部分选择性地预加热并且然后在主炉中将整个物体加热到 最终的均匀温度，允许均匀地加热不规则形状的物体。虽然，690专利的预热方法可以改进对不规则形状物体的均匀加 热，但是该预热方法可能是低效的并且应用性有限。因为，690专利 无法精确地控制每个部分的加热，所以，690专利可能是低效的。在 缺少对加热速度的精确控制的情况下，，690专利在感应预热工序中 对物体的一个部分加热可能要快于对另 一部分的加热，由此导致为 了确保这两个部分在运动进入最终加热工序之前 一皮充分地加热而消 耗过多的能量，否则可能引起物体由于不均匀的加热而过分变形。 因为，690专利公开了在主炉中将整个物体加热至均匀温度，所以，690 专利的应用性可能是有限的。然而，可能需要选择性地仅仅使物体 的特定部分发生材料硬化。通过将物体的特定部分保持在临界硬化实现选择性的材料硬化。例如，在材料硬化的热处理过程中，可能 不期望加对物体随后可能需要被机加工的指定部分进行热处理。因 此，，690专利无法防止物体的指定部分超过临界温度或者受到能够 使材料硬化的材料淬火。
技术实现思路
本专利技术的热处理系统和方法能够克服上述问题的 一 个或多个。 一方面，本专利技术涉及一种对部件进4于加热的方法。所述方法包 括对部件的第 一 特征部进行加热并且以不同于加热第 一 特征部的方 式对部件的第二特征部进行加热。该方法还可以包括测量第一特征 部和第二特征部的温度值。该方法还可以包括将测量出的温度值与 温度阈值比较。该方法还可包括根据所述比较修正对第 一 特征部和 第二特征部中的至少 一 个的加热。另一方面，本专利技术涉及一种热处理系统。该热处理系统可包括 电源和加热器，该加热器用于4^收来自电源的能量以加热部件。热 处理系统还可包括至少一个传感器，该传感器用于测量部件的第一 特征部的温度值和部件的第二特征部的温度值。热处理系统还可以 包括控制器，该控制器用于接收来自所述至少 一 个传感器的指示出 第 一 特征部和第二特征部的测量温度值的信号，并修正对第 一特征 部和第二特征部中的至少 一 个的加热。附图说明图1是本专利技术的热处理系统的示例的示意图；以及图2是示出了用于操作图1的热处理系统的示例性方法的控制流程图。具体实施例方式参照图1,热处理系统IO可以加热被支承结构20保持就位的机 械部件16。为此，热处理系统IO可以包括电源12以将能量供应给 加热器14来加热机械部件16。热处理系统10还可包括控制器18 以控制电源12和加热器14的运行。机械部件16可以是可以被热处理(例如为了材料硬化)的任何 类型的部件。在一种示例中，机械部件16可以具有不规则形状(也 就是不均匀的物理结构或变化的材料特性)。在一种示例性的实施6方式中，机械部件16可以是具有纵向轴线24的曲轴22。虽然曲轴 22将在具体的描述中作为示例性的实施方式使用，但是其它类型的 机械部件16 (例如齿轮)可从本热处理系统和方法中受益。曲轴22 可包括限定沿着纵向轴线24延伸的不规则形状的多个特征部。这些 特征部可以包括一个和多个主轴颈26、多个销轴颈28、多块腹板30、 一个和多个端部凸缘32、以及与每个销轴颈28相关联的至少一个配 重34。在所示的示例中，曲轴22可包括七个主轴颈26、六个销轴 颈28、十二块腹板30、两个端部凸缘32、以及十二个配重34。可 能期望对曲轴22的特征部26-34中的至少一个进行热处理和材料硬 化，以便改善曲轴22的性能(例如耐磨性)。例如，可能期望对主 轴颈26、销轴颈28和腹板30进行材料硬化。相反，可能不期望对 曲轴22的特征部26-34中的至少一个进行材料硬化。例如，可能不 期望对端部凸缘32和配重34进行材料硬化。因此，曲轴22可以包 括可能被指定进行热处理的一组主要特征部和可能被指定不受热处 理的一组次要特征部。为了解释的目的，主轴颈26、销轴颈28和腹 板30被指定为主要特征部，端部凸缘32和配重34被指定为次要特 征部。特征部可以被指定不受热处理的理由可能有^艮多。例如，端 部凸缘32和配重34可能需要另外的机加工，如果这些特征部发生 了材料硬化，那么机加工就更难进行。因此，特征部26-34在热处理 工序前可以被指定为主要特征部或被指定为次要特征部。支承结构20可以是足以保持加热器14和曲轴22之间的预定空 间关系的任何类型的结构。在一种示例性的实施方式中，支承结构 20可以将加热器14和曲轴22相对于^_此保持在固定位置中。例如， 加热器14可以被夹紧在曲轴22的主要特征部26-30上或者其附近。 相反，可能期望使加热器14和曲轴22之间能够运动，以便给曲轴 22的主要特征部26-30提供均匀的热传递。可预见到的是，加热器 14和曲轴22中的一个可被固定，同时另一个可运动。为了提供在加 热器14和曲轴2 2之间的相对运动，支承结构2 0可以包括致动器3 6, 该致动本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于对部件进行热处理的方法，包括：　对部件的第一特征部进行加热；　以不同于加热所述第一特征部的方式对所述部件的第二特征部进行加热；　测量所述第一特征部和所述第二特征部的温度值；　将测得的温度值与温度阈值进行比较； 以及　根据所述比较修正对所述第一特征部和所述第二特征部中的至少一个的加热。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：JP麦克唐奈，
申请(专利权)人：卡特彼勒公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]