1.本发明涉及工件处理技术领域，具体涉及一种降低铁质工件整体温差的装置和方法。
背景技术：2.大部分铁基金属材料所制备的工件(本文中称之为铁质工件)需要经过热处理，以使得工件能够具备较佳的力学性能。
3.一种常见的热处理工艺为：将铁质工件加热至900℃-950℃，使得材料组织奥氏体化；然后，保温一定时间，使得奥氏体化可以均匀分布；然后，急剧降温淬火。这样，奥氏体到马氏体的转化率可以达到93％以上，铁质工件的强度可以从600mpa-800mpa提升到1400mpa-1600mpa，强度可以获得大幅提升。
4.但是，铁质工件往往是不规则的，在对不规则的工件进行加热时，容易出现加热不均匀的现象，导致铁质工件无法按照预期完成奥氏体化的均匀分布，并最终影响铁质工件的强度。
技术实现要素：5.本发明的目的是一种降低铁质工件整体温差的装置和方法，以对铁质工件加热过程中的整体温差进行控制。
6.为解决上述技术问题，本发明提供一种降低铁质工件整体温差的装置，包括感应加热电源、测温部件和磁性部件，所述感应加热电源用于为铁质工件进行加热，所述测温部件用于检测所述铁质工件的不同区域位置的温度；在不同区域位置的所述温度的最大温差大于或等于设定温差时，控制所述磁性部件靠近温度较高的所述区域位置。
7.本发明所提供装置配置有磁性部件，在检测到最大温差大于设定温差时，可以控制磁性部件靠近温度较高的区域位置。磁性部件可以提供外部磁场，该外部磁场可以对温度较高的区域位置进行磁场干预，以降低该区域的温度，从而能够提高铁质工件升温的均匀性。
8.可选地，还包括驱动机构，所述驱动机构和所述磁性部件传动连接，用于驱使所述磁性部件靠近或者远离所述铁质工件。
9.可选地，还包括控制器，所述控制器和所述测温部件、所述驱动机构均信号连接，所述控制器用于接收所述温度，并用于根据所述温度控制所述驱动机构的启停。
10.可选地，所述磁性部件具有与所述铁质工件的外形相适配的仿形结构。
11.可选地，所述磁性部件呈c型、l型或者w型。
12.可选地，所述磁性部件为铁氧体或者铝镍钴。
13.可选地，所述测温部件为热成像仪。
14.可选地，还包括机架，所述机架设置有至少一个支撑部件，用于对所述铁质工件进行支撑。
15.可选地，所述感应加热电源为igbt感应加热电源，所述感应加热电源具有两个输出端，两所述输出端分别和所述铁质工件的两端相连。
16.本发明还提供一种降低铁质工件整体温差的方法，适用于上述的降低铁质工件整体温差的装置，所述方法包括如下步骤：步骤s1，通过所述感应加热电源对所述铁质工件进行加热，并通过所述测温部件检测所述铁质工件的不同区域位置的温度；步骤s2，判断不同区域位置的所述温度的最大温差是否大于或等于设定温差，若是，执行下述步骤s3；步骤s3，控制所述磁性部件靠近温度较高的所述区域位置。
17.由于上述的降低铁质工件整体温差的装置已经具备如上的技术效果，那么，与该装置相适配的方法亦当具备相类似的技术效果，故在此不做赘述。
18.可选地，在所述步骤s3之后，所述方法还包括：步骤s4，判断不同区域位置的所述温度的最大温差是否小于所述设定温差，若是，执行下述步骤s5；步骤s5，控制所述磁性部件远离所述铁质工件。
附图说明
19.图1为本发明所提供降低铁质工件整体温差的装置的一种具体实施方式的结构示意图；
20.图2为铁质工件外部磁力线的分布示意图；
21.图3为驱动机构、磁性部件和铁质工件的相对位置图；
22.图4为本发明所提供降低铁质工件整体温差的方法的一种具体实施方式的结构示意图。
23.图1-图3中的附图标记说明如下：
24.1感应加热电源、11输出端、2测温部件、3磁性部件、4驱动机构、
25.41缸体、42活塞杆、5机架、6支撑部件、7变压器、a铁质工件。
具体实施方式
26.为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
27.本文中所述“若干”是指数量不确定的多个，通常为两个以上；且当采用“若干”表示某几个部件的数量时，并不表示这些部件在数量上的相互关系。
28.请参照图1-图3，图1为本发明所提供降低铁质工件整体温差的装置的一种具体实施方式的结构示意图，图2为铁质工件外部磁力线的分布示意图，图3为驱动机构、磁性部件和铁质工件的相对位置图。
29.如图1所示，本发明提供一种降低铁质工件整体温差的装置，包括感应加热电源1、测温部件2和磁性部件3，感应加热电源1用于为铁质工件a进行加热，测温部件2用于检测铁质工件a的不同区域位置的温度。在不同区域位置的温度的最大温差大于或等于设定温差时，可控制磁性部件3靠近温度较高的区域位置。
30.应当知晓，感应加热电源1对于铁质工件a进行加热的原理为电磁加热，也即电磁感应加热。具体而言，是通过电子线路板组成部分产生交变磁场，当用含铁质容器放置上面时，容器表面即切割交变磁力线而在容器底部金属部分产生交变的电流(即涡流)，涡流使
容器底部的载流子高速无规则运动，载流子与原子互相碰撞、摩擦而产生热能，从而起到加热物品的效果。
31.对于工业领域中的铁质工件a，采用感应加热电源1进行加热，可以大幅地提高加热的效率。但是，如果铁质工件a的结构并不规则，如图2所示，分布于铁质工件a外部的磁力线也将不再均匀，那么，就容易出现局部区域过热的情况，导致铁质工件a无法被均匀加热，这对于铁质工件a的热处理而言是极其不利的。
32.仍以图2为视角，对于存在转弯的区域，转弯区域的内侧的磁力线的密度会大幅提升，而转弯区域的外侧的磁力线的密度则会大幅下降，这就导致转弯区域内侧的温度会高于外侧的温度。在一种具体的试验中，转弯区域内侧的温度要比转弯区域外侧的温度高120℃以上。
33.针对此，本发明实施例提供了上述的装置，该装置配置有磁性部件3，在检测到最大温差大于设定温差时，可以控制磁性部件3靠近温度较高的区域位置。磁性部件3可以提供外部磁场，该外部磁场可以对温度较高的区域位置进行磁场干预，以降低该区域的温度，从而能够提高铁质工件a升温的均匀性。
34.这里，本发明实施例并不限定执行磁场干预时、磁性部件3和铁质工件a的距离，实际应用中，本领域技术人员可以结合一定的仿真实验等进行确定。
35.同时，本发明实施例并不限定测温部件2的具体结构形式，只要是能够实现测温的技术目的即可。
36.在一些实施方式中，该测温部件2可以为热电偶等形式的单点测温计，此时，可以根据需要在铁质工件a的周围布置若干测温部件2，每个测温部件2可以对铁质工件a的特定区域位置的温度进行检测。这些特定区域位置可以是容易出现最高温度或者最低温度的位置，如转弯区域的内侧位置和外侧位置等。
37.在另一些实施方式中，该测温部件2还可以为热成像仪。热成像仪利用红外热成像技术，可以对铁质工件a加热过程中的红外辐射进行探测，并加以信号处理、光电转换等手段，将铁质工件a的温度分布图像转换成可视图像。这种实施方式能够对整个铁质工件a各个位置处的温度均进行检测，检测更为全面，相应地，也就更有利于保证对铁质工件a加热过程中温度的均匀性。
38.另外，本发明实施例也不限定上述设定温差的具体值，实际应用中，本领域技术人员可以根据实际要求等进行确定。一般而言，该设定温差可以在30℃-50℃之间。
39.在所测得的最大温差大于或者等于设定温差时，可以由现场工作人员手动调整磁性部件3的位置，具体的调整方式可以是借助钳子的操作工具，或者借助需要手动推动的推拉组件等，以手动控制磁性部件3靠近或者远离铁质工件a。
40.除此之外，本发明所提供装置也可以配置有驱动机构4，该驱动机构4可以和磁性部件3传动连接，用于驱使磁性部件3靠近或者远离铁质工件a。驱动机构4的结构形式可以是多样的，这具体与磁性部件3所需要的位移形式存在关联。
41.如果磁性部件3所需要的位移形式为旋转位移，即磁性部件3可以旋转的方式靠近或者远离铁质工件a，那么，驱动机构4可以为能够提供旋转驱动力的驱动元件，如电机、回转气缸等；以电机为例，在具体实施时，还可以增加减速箱，以便调节磁性部件3的转速。如果磁性部件3所需要的位移形式为直线位移，那么，驱动机构4可以采用直线气缸、油缸等形
式的能够直接提供直线驱动力的驱动元件；或者，也可以采用前述的能够提供旋转驱动力的驱动元件，此时，还需要搭配齿轮齿条结构、丝杠结构等形式的位移转换结构，以便将驱动元件所直接输出的旋转位移转换为所需要的直线位移。
42.在附图的实施方式中，如图3所示，驱动机构4具体可以为直线气缸，其包括缸体41和活塞杆42，磁性部件3可以安装于活塞杆42，以在活塞杆42的带动下进行直线位移。
43.驱动机构4的操作可以是由人工控制，即由人工控制驱动机构4的启停开关来对驱动机构4进行操控。
44.或者，本发明所提供装置还可以包括控制器(图中未示出)，控制器和测温部件2、驱动机构4均可以信号连接，控制器用于接收测温部件2所测得的温度，并用于根据温度控制驱动机构4的启停。此种实施方式下，驱动机构4的动作完全是由控制器自动控制执行，基本无需人工参与，自动化程度可以较高。
45.磁性部件3的结构形式可以是多样的，只要控制其靠近铁质工件a时能够起到磁性干预的技术目的即可。具体来讲，磁性部件3的结构形式和铁质工件a的外形存在着关联，在实际应用中，可以为磁性部件3设置仿形结构，以使得磁性部件3可以和铁质工件a的外形相适配，这样即可以较好地发挥磁性部件a的功能。
46.在图3的实施方式中，磁性部件3可以为c型，磁性部件3具有容置槽，在控制磁性部件3靠近铁质工件a时，铁质工件a可以位于容置槽内，并且，铁质工件a和磁性部件3之间不接触，间距可以控制在5mm左右，或者，间距也可以控制为其他的值，具体需要结合一定的试验仿真进行确定。
47.除此之外，磁性部件3也可以呈l型或者w型等，这些在具体实践中也均可以采用。
48.磁性部件3可以为电磁铁。
49.或者，磁性部件3也可以为铁氧体或者铝镍钴等本身即具备磁性的磁体，这样，可省却电力的消耗、以及布置电源等所需要占用的空间。铁氧体和铝镍钴具有不同的居里温度，据调查，铁氧体的居里温度约在450℃，铝镍钴的居里温度约在860℃-900℃之间，实际应用中，可以根据环境温度差异在二者中进行选择，以保证磁性部件3在具体的使用环境中不会消磁。
50.在一些可选的实施方式中，本发明所提供装置还可以包括机架5，机架5可以为铁材质、铝合金材质等，其上设置有至少一个支撑部件6，用于对铁质工件a进行支撑，以保证铁质工件a在加热过程中的稳定性。支撑部件6的具体结构形式可以结合相关技术进行确定，在本发明实施例中并不作限定。
51.感应加热电源1可以为igbt(insulated gate bipolar transistor，即绝缘栅双极型晶体管)感应加热电源，其是在常规的感应加热设备上、利用串联igbt谐振无控整流原理，对设备进行创新改造。详细而言，串联谐振电路去掉了庞大而笨重的滤波电抗器，减小了损耗，滤波由电容担任；可控硅在这里只作开关用，当电容上的电被充到一定电压后即开通，变频电路由2只igbt构成，igbt的导通损耗与可控硅相当，而开关损耗低于可控硅的开关损耗，因此，变频电流的损耗大约在3％；该电路输出电路的特征是感应线圈与补偿电容串联构成串联谐振电路，此电路的特征是流过igbt的电流与流过感应线圈及补偿电容的电流相等，而感应线圈上的电压是感应电压100v左右，igbt是一种全控型功率器件，它的开通与关闭是由其栅极直接控制，与振荡回路的功率因素无关，与振荡回路的q值无关，所以，无
论负载的轻重均可成功启动。由igbt变频的串联谐振型中频感应加热炉，具有功率因素高≥0.95，节电显著(比传统串联中频炉节电10％-30％)，在任何负载下均可成功启动等优点。
52.上述感应加热电源1具有两个输出端11，两输出端11分别和铁质工件a的两端相连。在铁质工件a未失磁的状态下(温度在750℃以下)，主要是通过感应加热电流对铁质工件a进行加热；在铁质工件a失磁的状态下(温度在750℃以上)，主要是利用电阻加热电流对铁质工件a进行加热。也就是说，上述感应加热电源1可以具备感应加热电流和电子加热电流两种工作模式，可提高加热效率，并降低能耗。
53.请继续参照图1，上述装置还可以包括变压器7，变压器7用于为感应加热电源1以及其他耗电部件提供电力支持。
54.请参照图4，图4为本发明所提供降低铁质工件整体温差的方法的一种具体实施方式的结构示意图。
55.如图4所示，本发明还提供一种降低铁质工件整体温差的方法，适用于上述各实施方式所涉及的装置，该方法包括如下步骤：步骤s1，通过感应加热电源1对铁质工件a进行加热，并通过测温部件2检测铁质工件a的不同区域位置的温度；步骤s2，判断不同区域位置的温度的最大温差是否大于或等于设定温差，若是，执行下述步骤s3；步骤s3，控制磁性部件3靠近温度较高的区域位置。采用上述方案，磁性部件3能够对温度较高的区域位置进行磁场干预，以降低其温度，从而将铁质工件a不同区域位置的温度的最大温差控制在设定温差以内。
56.进一步地，在步骤s3之后，上述方法还包括：步骤s4，判断不同区域位置的温度的最大温差是否小于设定温差，若是，执行下述步骤s5；步骤s5，控制磁性部件3远离铁质工件a。如此设置，在铁质工件a各区域位置的最大温差较小时，可以移除磁性部件3，以减弱磁场干预的效果；并且，可以较大程度地避免磁性部件3对于铁质工件a移除的干涉，从而方便后续对于铁质工件a的取件。具体的取件可以是由机械手或者人工完成。
57.以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
技术特征：1.一种降低铁质工件整体温差的装置，其特征在于，包括感应加热电源(1)、测温部件(2)和磁性部件(3)，所述感应加热电源(1)用于为铁质工件(a)进行加热，所述测温部件(2)用于检测所述铁质工件(a)的不同区域位置的温度；在不同区域位置的所述温度的最大温差大于或等于设定温差时，控制所述磁性部件(3)靠近温度较高的所述区域位置。2.根据权利要求1所述降低铁质工件整体温差的装置，其特征在于，还包括驱动机构(4)，所述驱动机构(4)和所述磁性部件(3)传动连接，用于驱使所述磁性部件(3)靠近或者远离所述铁质工件(a)。3.根据权利要求2所述降低铁质工件整体温差的装置，其特征在于，还包括控制器，所述控制器和所述测温部件(2)、所述驱动机构(4)均信号连接，所述控制器用于接收所述温度，并用于根据所述温度控制所述驱动机构(4)的启停。4.根据权利要求1所述降低铁质工件整体温差的装置，其特征在于，所述磁性部件(3)具有与所述铁质工件(a)的外形相适配的仿形结构。5.根据权利要求4所述降低铁质工件整体温差的装置，其特征在于，所述磁性部件(3)呈c型、l型或者w型。6.根据权利要求1所述降低铁质工件整体温差的装置，其特征在于，所述磁性部件(3)为铁氧体或者铝镍钴。7.根据权利要求1-6中任一项所述降低铁质工件整体温差的装置，其特征在于，所述测温部件(2)为热成像仪。8.根据权利要求1-6中任一项所述降低铁质工件整体温差的装置，其特征在于，还包括机架(5)，所述机架(5)设置有至少一个支撑部件(6)，用于对所述铁质工件(a)进行支撑。9.根据权利要求1-6中任一项所述降低铁质工件整体温差的装置，其特征在于，所述感应加热电源(1)为igbt感应加热电源，所述感应加热电源(1)具有两个输出端(11)，两所述输出端(11)分别和所述铁质工件(a)的两端相连。10.一种降低铁质工件整体温差的方法，其特征在于，适用于权利要求1-9中任一项所述降低铁质工件整体温差的装置，所述方法包括如下步骤：步骤s1，通过所述感应加热电源(1)对所述铁质工件(a)进行加热，并通过所述测温部件(2)检测所述铁质工件(a)的不同区域位置的温度；步骤s2，判断不同区域位置的所述温度的最大温差是否大于或等于设定温差，若是，执行下述步骤s3；步骤s3，控制所述磁性部件(3)靠近温度较高的所述区域位置。11.根据权利要求10所述降低铁质工件整体温差的装置，其特征在于，在所述步骤s3之后，所述方法还包括：步骤s4，判断不同区域位置的所述温度的最大温差是否小于所述设定温差，若是，执行下述步骤s5；步骤s5，控制所述磁性部件(3)远离所述铁质工件(a)。
技术总结本发明公开一种降低铁质工件整体温差的装置和方法，其中，该装置包括感应加热电源、测温部件和磁性部件，所述感应加热电源用于为铁质工件进行加热，所述测温部件用于检测所述铁质工件的不同区域位置的温度；在不同区域位置的所述温度的最大温差大于或等于设定温差时，控制所述磁性部件靠近温度较高的所述区域位置。上述配置有磁性部件，在检测到最大温差大于设定温差时，可以控制磁性部件靠近温度较高的区域位置；磁性部件可以提供外部磁场，该外部磁场可以对温度较高的区域位置进行磁场干预，以降低该区域的温度，从而能够提高铁质工件升温的均匀性。件升温的均匀性。件升温的均匀性。
技术研发人员：陈剑 韦乐侠 谢蔚 黄仁果 韦毅 谢宁光 陀明扬
受保护的技术使用者：柳州五菱汽车工业有限公司
技术研发日：2022.07.13
技术公布日：2022/11/1
