技术领域
[0001] 本
发明属金属
热处理领域，具体涉及一种八角锤锤头两锤击端面淬火并利用心部余热实现低温自回火的专用设备及其工艺。
背景技术
[0002] 八角锤由锤头和锤把（木把）组成，主要用于锤击钉子、
钢钎、石
块、塑性成形钢件等硬物体的表面，是常用五金工具之一。
[0003] 根据锤头的使用状况分析，锤头心部应具有较高的耐冲击性能，锤头两锤击端面应具有较高的硬度和
耐磨性能。故，一般采用50～60优质
碳素结构钢
锻造成毛坯，
机械加工成具体形状和尺寸；锤头整体调质或正火热处理，两锤击端面表面淬火后低温回火。热处理后，锤击端面的表面硬度要求达到48～56HRC,淬硬层深度≥3mm,孔部硬度低于35HRC。
[0004] 锤头的现有热处理工艺是，首先采用整体热处理，淬火后高温回火（调质处理）或正火热处理；其次，两锤击端面采用高频加热、人工
水冷，实现表面淬火；最后，为防止硬化层在锤击时脱落、崩碎，整体低温回火，在保持两锤击端面高硬度、高耐磨性的前提下，消除淬火产生的内应
力和脆性。
[0005] 在实际生产过程中，一些厂家为节省热处理
费用，最后的低温回火工艺给予了省略，因而造成出现劣质产品。
[0006] 也有的厂家，为节省更多费用，采用锻后直接手工操作，使两锤击端面直接表层淬火并利用心部的余热自回火。但由于这种操作需要的技术水平高、难以控制表层淬火
温度和自回火温度，往往造成硬度偏差大、硬度不均匀、塑韧性不好、机械加工困难、锤柄孔附近易开裂等问题，锤头的合格率较低。
[0007] 现有热处理工艺的缺点是工艺复杂、热处理种类和工序多、路线长；高频加热时，采用人工观察钢件
颜色确定温度，加热温度误差大；水冷时间人工控制，使自回火的温度偏差大，造成两锤击端面的硬度值
波动大，性能不稳定。
发明内容
[0008] 本发明为解决
现有技术中的问题，提供一种八角锤锤头淬火自回火专用设备及其工艺，它可使锤头具有较高的硬度和耐磨性，且脆性较小，成本低，适合于批量生产。
[0009] 本发明采用以下技术方案予以实现：
[0010] 一种八角锤锤头淬火自回火专用设备，该设备包括炉腿、炉
底板、槽型
导轨、载物小车、传动链条、被动
链轮及张紧装置、链传动驱动系统、主动链轮、箱式
电阻加热炉、喷水板；所述炉腿
支撑炉底板构成
工作台，所述槽型导轨为等长于炉底板的两个槽钢，其两个槽钢的
槽口相
对焊在炉底板的横向中间
位置的两侧，载物小车在两个槽钢内稳定移动并受其约束；所述传动链条、被动链轮及张紧装置、主动链轮和链传动驱动系统依次相连，所述链传动驱动系统由
电动机和变速
齿轮构成，并安装于工作台的右侧；所述载物小车每隔0.3m分布一个，并由传动链条连接，所述载物小车位于工作台上方并进入槽型导轨3中；所述工作台上从左侧开始依次设有人工上料区、加热区、喷水区、自回火区和自动卸料区。
[0011] 所述人工上料区位于工作台的左端区域。
[0012] 所述加热区设有箱式电阻加热炉，所述箱式电阻加热炉从内向外依次由电阻丝、耐火层、保温层构成；所述箱式电阻加热炉与工作台等宽度且固定在工作台上，并以工作台作为箱式电阻加热炉的炉底板；所述电阻丝挂在耐火层的内侧作为箱式电阻加热炉的热源，箱式电阻加热炉上方还设有
热电偶及其控温仪器。
[0013] 所述喷水区由两块相对的喷水板构成，所述喷水板内侧面上设有若干喷水孔，所述两块喷水板沿槽型导轨方向近距离固定在八角锤锤头两锤击端面经过的两边附近工作台上，当八角锤锤头经过时，喷出的水作用在两锤击端面上；
[0014] 所述自回火区为八角锤锤头自然空冷区域。
[0015] 所述自动卸料区位于主动链轮的右下方区域。
[0016] 所述人工上料区、加热区、喷水区、自回火区和自动卸料区都能通过载物小车。
[0017] 所述喷水板上喷水孔的直径为1～5mm，孔间距为5～20mm，所述喷水板上沿槽型导轨喷水孔的数量或沿槽型导轨方向喷水板的布置长度，取决于八角锤锤头的规格大小，该布置长度既要保证八角锤锤头两锤击端面淬火得到
马氏体，又能使其有足够的心部余热返传至两锤击端面实现自回火。
[0018] 优选的，所述沿槽型导轨方向喷水板的布置长度为0.1～0.8m。
[0019] 优选的，所述喷水板上的喷水孔与所通过的锤头的两锤击端面间隙为5～20mm。
[0020] 一种使用所述专用设备的八角锤锤头淬火自回火工艺，它包括以下步骤：
[0021] a、在人工上料区，将八角锤锤头利用其中间的锤把孔，由人工横向安放在载物小车的支撑杆上，然后，由传动链条带动载物小车依次进入人工上料区、加热区、喷水区、自回火区和自动卸料区；被动链轮及其张紧装置使链条绷紧，并保证使载物小车运动平稳，链传动驱动系统用来改变链轮的转速，实现载物小车及八角锤锤头在工作台上以不同速度运动。
[0022] 当八角锤锤头通过加热区时，被加热到840～860℃，并形成奥氏体组织；
[0023] 当八角锤锤头在喷水区通过时，喷水板上喷水孔喷出的水使八角锤锤头两锤击面淬火；喷水孔的布置数量保证八角锤锤头两锤击端面淬火得到马氏体，又能使其有足够的心部余热返传至两锤击端面实现自回火。
[0024] 然后，八角锤锤头进入自回火区进行空冷，在此阶段，八角锤锤头心部的热量返传至两锤击端面，使两锤击端面的温度回升至200～240℃左右，并维持这个温度5-30分钟或更长的时间。
[0025] 之后，八角锤锤头进入自动卸料区，八角锤锤头运动到主动链轮的右下方时，在重力作用下，与载物小车上的支撑杆自动脱离或借助设备外面的斜向叉子拨动而脱落。
[0026] 所述八角锤锤头在箱式电阻加热炉中的加热时间为t=KD，其中K为箱式电阻加热炉的加热系数，K的单位为min/mm；D为锤头端部横截面上的厚度尺寸，单位为mm；t的单位为分钟；所述加热系数K=1～2。
[0027] 所述链条的运动速度为箱式电阻加热炉的长度除以加热时间t。
[0028] 所述八角锤锤头两锤击端面淬火工艺为：
[0029] 传动链条以设定的运动速度牵引载物小车进入箱式电阻加热炉中，使安放在载物小车支撑杆上面的八角锤锤头通过恒温在840～860℃的箱式电阻加热炉
炉膛，加热至锤头整体获得奥氏体组织；随后，进入喷水区使两锤击端面水冷至室温形成马氏体。
[0030] 优选的，所述的八角锤锤头淬火自回火工艺，它包括以下具体步骤：
[0031] 使用55钢制造的5公斤八角锤锤头，采用长10、宽1m、高1.6m的八角锤锤头淬火自回火专用设备；加热区由5m长、1m宽、0.8m高的箱式电阻加热炉实现，电阻炉保温层平均厚度约0.24m、耐火层平均厚度约0.12m，炉膛内的
温度控制在840～860℃；调节链传动驱动系统使链条以每分钟0.4～0.6m的速度通过加热炉，锤头整体即可形成奥氏体组织；喷水区喷水孔沿导轨方向的长度设置为0.2～0.4m，一方面使两锤击端面淬火，另一方面使八角锤锤头内部的热量传至表层时使表层温度升至200～240℃左右，实现低温自回火。
[0032] 本发明与现有技术相比，具有以下显著的优点：
[0033] 本发明提供的一种八角锤锤头淬火自回火专用设备及其工艺，除人工上料（安放
工件）外，无须其他人工操作，工艺稳定，锤头的各项性能符合要求且波动小；通过调节链传动驱动系统改变传动链的速度（以实现不同的保温时间），可以处理不同规格的锤头；因为采用的是锤头的两锤击端面表面淬火（喷水冷却），锤头心部冷却速度比空气中冷却快，得到的是索氏体或托氏体组织（相当于吹
风冷却的正火热处理），具有较好的强度、硬度和塑韧性；而两锤击端面为淬火后的低温回火组织（因为喷水板上喷水孔数量沿导轨方向长度可调，所以可以控制自回火温度，从而得到回火马氏体及少量由残余奥氏体转变而成的下
贝氏体组织），具有较高的硬度和耐磨性，且脆性较小、不易剥落。
[0034] 本发明涉及的八角锤锤头两锤击端面表面淬火自回火专用设备中的加热区（箱式电阻加热炉），采用炉底板密封设计，与传统的底开式加热炉相比，可以有效防止炉气与大气的
对流，节省加热费用；又由于炉底板本身的
散热作用及载物小车上的支撑杆相近处
耐火砖的窄缝阻隔作用，载物小车不致被加热到高温，降低了载物小车和槽型导轨制造材料的耐高温性能要求，节省了设备制造费用，有效地提高了生产率，且适合八角锤锤头的批量热处理。
附图说明
[0035] 图1为本发明八角锤锤头淬火自回火专用设备结构示意图；
[0036] 图2为八角锤锤头淬火自回火专用设备结构示意俯视图；
[0037] 图3为图1中A-A视图；
[0038] 图4为图1中B-B视图。
具体实施方式
[0039] 下面参照附图对本发明具体实施方式进行详细说明。
[0040] 参见图1、图2、图3、图4。
[0041] 一种八角锤锤头淬火自回火专用设备，该设备包括炉腿1、炉底板2、槽型导轨3、载物小车5、传动链条6、被动链轮及张紧装置7、链传动驱动系统8、主动链轮9、箱式电阻加热炉、喷水板；所述炉腿1支撑炉底板2构成工作台，所述槽型导轨3为等长于炉底板2的两个槽钢，其两个槽钢的槽口相对焊在炉底板2的横向中间位置的两侧，载物小车5在两个槽钢内稳定移动并受其约束；所述传动链条6、被动链轮及张紧装置7、主动链轮9和链传动驱动系统8依次相连，所述链传动驱动系统8由电动机和变速齿轮构成，并安装于工作台的右侧；所述载物小车5每隔0.3m分布一个，并由传动链条6连接，所述载物小车位于工作台上方并进入槽型导轨3中；所述工作台上从左侧开始依次设有人工上料区C、加热区D、喷水区E、自回火区F和自动卸料区G。
[0042] 所述人工上料区C位于工作台的左端区域。
[0043] 所述加热区D设有箱式电阻加热炉，所述箱式电阻加热炉从内向外依次由电阻丝11、耐火层12、保温层13构成；所述箱式电阻加热炉与工作台等宽度且固定在工作台上，并以工作台作为箱式电阻加热炉的炉底板；所述电阻丝11挂在耐火层12的内侧作为箱式电阻加热炉的热源，箱式电阻加热炉上方还设有热电偶及其控温仪器10。
[0044] 所述喷水区E由两块相对的喷水板14构成，所述喷水板14内侧面上设有若干喷水孔，所述两块喷水板14沿槽型导轨方向近距离固定在八角锤锤头两锤击端面经过的两边附近工作台上，当八角锤锤头经过时，喷出的水作用在两锤击端面上。
[0045] 所述自回火区F为八角锤锤头自然空冷区域。
[0046] 所述自动卸料区G位于主动链轮9的右下方区域。
[0047] 所述人工上料区C、加热区D、喷水区E、自回火区F和自动卸料区G都能通过载物小车5。
[0048] 所述喷水板上喷水孔的直径为1～5mm，孔间距为5～20mm，所述喷水板上沿槽型导轨喷水孔的数量或沿槽型导轨方向喷水板的布置长度，取决于八角锤锤头的规格大小，该布置长度既要保证八角锤锤头两锤击端面淬火得到马氏体，又能使其有足够的心部余热返传至两锤击端面实现自回火。
[0049] 优选的，所述沿槽型导轨方向喷水板的布置长度为0.1～0.8m。
[0050] 优选的，所述喷水板上的喷水孔与所通过的锤头的两锤击端面间隙为5～20mm。
[0051] 一种使用所述专用设备的八角锤锤头淬火自回火工艺，它包括以下步骤：
[0052] a、在人工上料区，将八角锤锤头4利用其中间的锤把孔，由人工横向安放在载物小车5的支撑杆上，然后，由传动链条6带动载物小车5依次进入人工上料区、加热区、喷水区、自回火区和自动卸料区；被动链轮及其张紧装置7使链条绷紧，并保证使载物小车运动平稳，链传动驱动系统8用来改变链轮的转速，实现载物小车及八角锤锤头在工作台上以不同速度运动。
[0053] 当八角锤锤头通过加热区D时，被加热到840～860℃，并形成奥氏体组织；
[0054] 当八角锤锤头在喷水区E通过时，喷水板上喷水孔喷出的水使八角锤锤头两锤击面淬火；喷水孔的布置数量保证八角锤锤头两锤击端面淬火得到马氏体，又能使其有足够的心部余热返传至两锤击端面实现自回火。
[0055] 然后，八角锤锤头进入自回火区F进行空冷，在此阶段，八角锤锤头心部的热量返传至两锤击端面，使两锤击端面的温度回升至200～240℃左右，并维持这个温度5-30分钟或更长的时间。
[0056] 之后，八角锤锤头进入自动卸料区，八角锤锤头运动到主动链轮9的右下方时，在重力作用下，与载物小车上的支撑杆自动脱离或借助设备外面的斜向叉子拨动而脱落。
[0057] 所述八角锤锤头在箱式电阻加热炉中的加热时间为t=KD，其中K为箱式电阻加热炉的加热系数，K的单位为min/mm；D为锤头端部横截面上的厚度尺寸，单位为mm；t的单位为分钟；所述加热系数K=1～2。
[0058] 所述链条的运动速度为箱式电阻加热炉的长度除以加热时间t。
[0059] 所述八角锤锤头两锤击端面淬火工艺为：
[0060] 传动链条以设定的运动速度牵引载物小车进入箱式电阻加热炉中，使安放在载物小车支撑杆上面的八角锤锤头通过恒温在840～860℃的箱式电阻加热炉炉膛，加热至锤头整体获得奥氏体组织；随后，进入喷水区使两锤击端面水冷至室温形成马氏体。
[0061] 本发明工作过程为：
[0062] 接通设备电源，在由炉腿1、炉底板2组成的工作台上，箱式电阻加热炉的电阻丝11发出热量，由热电偶及其控温仪器10控制，使箱式电阻加热炉的炉膛恒温在840～860℃。由于箱式电阻加热炉是由耐火层12、保温层13构成，故向外散热少、能耗低；
[0063] 测量锤头端部横截面上的厚度尺寸D（mm），根据公式t=KD（min；其中K=1～2，min/mm）计算出加热时间，用箱式电阻加热炉的长度除以加热时间t得到链条的运动速度，开启链传动驱动系统8，并调节其速度，带动主动链轮9转动，使传动链条6拖动载物小车5在槽型导轨3内以计算出的速度匀速移动。
[0064] 在人工上料区，将八角锤锤头4利用其中间的锤把孔，由人工横向安放在载物小车5的支撑杆上，然后，由传动链条6带动载物小车5沿槽型导轨3依次进入人工上料区、加热区、喷水区、自回火区和自动卸料区；被动链轮及张紧装置7使链条绷紧、载物小车运动平稳；
[0065] 当八角锤锤头通过加热区D时，在箱式电阻加热炉的炉膛内被加热到840～860℃，形成奥氏体。
[0066] 当八角锤锤头通
过喷水区E时，喷水板14上喷水孔喷出的水使锤头两锤击面淬火。
[0067] 然后八角锤锤头进入自回火区F进行空冷，在此阶段，八角锤锤头心部的热量返传至两锤击端面，使两锤击端面的温度回升至200～240℃左右，并维持这个温度2-30分钟或以上时间，实现两锤击端面的低温自回火工艺；
[0068] 之后，八角锤锤头运动到主动链轮9的右下方时，在重力作用下，与载物小车上的支撑杆自动脱离或借助设备外面的斜向叉子拨动而脱落，完成八角锤锤头淬火自回火热处理工艺。
[0070] 使用55钢制造的5公斤八角锤锤头，采用长10、宽1m、高1.6m的八角锤锤头淬火自回火专用设备。加热区由5m长、1m宽、0.8m高的箱式电阻加热炉实现，电阻炉保温层平均厚度约0.24m、耐火层平均厚度约0.12m，炉膛内的温度控制在840～860℃；调节链传动驱动系统使链条以每分钟0.4～0.6m的速度通过加热炉，锤头整体即可形成奥氏体组织；喷水区喷水孔沿导轨方向的长度设置为0.2～0.4m，不仅可以使两锤击端面淬火，而且还可以使八角锤锤头内部的热量传至表层时使表层温度升至200～240℃左右，实现低温自回火。如此，实现了八角锤锤头的整体正火以及两锤击端面表面淬火及其低温自回火热处理工艺，所得锤头的两锤击端面的表面硬度为50～54HRC,淬硬层深度为5～7mm左右,孔部硬度为28～32HRC，无裂纹、无
变形，满足了使用性能要求，得到了合格产品。
[0071] 实施例2
[0072] 使用55钢制造的2公斤八角锤锤头，仍采用实施例1中的专用设备，箱式电阻加热炉炉膛内的温度控制在840～860℃，调节链传动驱动系统使链条以每分钟0.5～0.7m的速度通过加热炉，锤头整体即可形成奥氏体组织；喷水区喷水孔沿导轨方向的长度设置为0.15～0.35m，适当调整喷水流量，可以使两锤击端面淬火，并能在自回火区，使八角锤锤头表层温度回升至200～240℃左右，且维持5～30分钟或以上时间，实现低温自回火。如此，实现了八角锤锤头的整体正火以及两锤击端面表面淬火及其低温自回火热处理工艺，所得锤头的两锤击端面的表面硬度为50～54HRC,淬硬层深度为5～7mm左右,孔部硬度为28～32HRC，无裂纹、无变形，满足了使用性能要求，同样得到了合格产品。
