钢制绳轮的制作方法

1.本发明涉及机械制造领域，具体涉及一种钢质结构的通过激光淬火进行绳槽表面硬化的绳轮。


背景技术：

2.在一些机械制造领域，例如电梯产品，绳轮特别是牵引绳轮在与相匹配的绳索(例如钢丝绳)啮合时，其绳槽可能出现磨损。为了提升耐磨性，可以通过采用高功率激光束照射绳槽表面进行局部淬火处理的工艺提升绳槽表面的硬度，从而提升耐磨性。
3.如图1所示，绳轮02是一个钢质结构绳轮，通常这类绳轮可以由珠光体球磨铸铁材料制作而成。激光头01中发射的激光束，照射到绳轮02的绳槽上；激光束的能量密度大，产生瞬时高温，将绳轮02绳槽的金相组织由珠光体转化成马氏体，形成图2中的有效硬化层21。在有效硬化层21的相邻区域(图2中的虚线区域22)，也会受到激光照射时热辐射引起的升温影响，但尚不足以将金相组织由珠光体转化成奥氏体和马氏体，此区域22被称之为热影响区，其硬度要远低于有效硬化层21。
4.当绳轮上具有多个需要通过激光淬火硬化处理的绳槽时，激光照射绳槽表面的先后顺序可能会对硬化的效果有所影响。如图3所示，硬化处理中激光束在首先照射的绳槽右侧表面形成了有效硬化层31，后续在硬化相邻绳槽的左侧表面时，激光束照射后形成了有效硬化层32和热影响区33，如果槽肩34的尺寸较小，热影响区33与之前形成的有效硬化层31区域相交，交迭区域35受到二次升温影响发生了回火现象，其硬度会显著降低，从而影响了对绳槽进行激光淬火硬化处理的整体效果。


技术实现要素：

5.在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念,该简化形式的概念均为本领域现有技术简化，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
6.本发明要解决的技术问题是如何消除激光淬火时绳槽部分区域发生的回火现象。
7.为解决上述技术问题，本发明提供一种钢制绳轮，在所述绳轮的圆周表面上至少布置有两根环形绳槽，所述绳槽用于容纳绳索，所述绳槽与绳索的接触表面进行过激光淬火硬化处理，相邻绳槽通过槽肩隔开，在所述槽肩上加工有至少一个环形凹槽或至少一组环形整列的孔；经过激光淬火硬化处理后，所述槽肩上的两侧绳槽形成硬化层和热影响区，所述热影响区不与硬化层发生交迭。
8.优选地,所述环形凹槽的截面最大深度尺寸超过截面最大宽度尺寸。
9.优选地,所述环形凹槽的截面底部为矩形、梯形、半圆形或三角形。
10.优选地,所述环形凹槽的截面两侧至少部分有齿状的轮廓结构。
11.优选地,所述环形凹槽内填充有隔热材料。
12.优选地,所述隔热材料为二氧化硅气凝胶
13.优选地,所述槽肩上加工有两组环形阵列的孔，所述两组环形阵列的孔数量相同且一一对应配对，对应配对的两个孔相互连通。
14.优选地,所述两组环形阵列的孔的中心线所在平面与所述绳轮的轴线垂直。
15.优选地,所述两组环形阵列的孔的中心线所在平面与所述绳轮的轴线共面。
16.优选地,所述两组环形阵列的孔的内壁上至少部分有齿状的轮廓结构。
附图说明
17.本发明附图旨在示出根据本发明的特定示例性实施例中所使用的方法、结构和/或材料的一般特性，对说明书中的描述进行补充。然而，本发明附图是未按比例绘制的示意图，因而可能未能够准确反映任何所给出的实施例的精确结构或性能特点，本发明附图不应当被解释为限定或限制由根据本发明的示例性实施例所涵盖的数值或属性的范围。下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
18.图1为现有技术激光照射钢制绳轮绳槽示意图；
19.图2为现有技术槽肩单边的有效硬化层和热影响区的示意图；
20.图3为现有技术激光先后照射槽肩两侧绳槽产生回火的交迭区域示意图；
21.图4为实施例1的激光硬化绳轮绳槽槽肩上的凹槽示意图；
22.图5为实施例1的槽肩双边的有效硬化层和热影响区的示意图；
23.图6为实施例1的不同凹槽形状示意图；
24.图7为实施例1的凹槽截面两侧轮廓形状示意图；
25.图8为实施例2的表面硬化钢制绳轮绳槽槽肩上开口小孔示意图；
26.图9为实施例3的表面硬化钢制绳轮绳槽槽肩上两组小孔开口径向截面示意图；
27.图10为实施例4的表面硬化钢制绳轮绳槽槽肩上两组小孔开口轴向截面示意图；
28.图11为实施例4的开口螺纹小孔截面示意图。
具体实施方式
29.以下通过特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容充分地了解本发明的其他优点与技术效果。本发明还可以通过不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点加以应用，在没有背离发明总的设计思路下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。本发明下述示例性实施例可以多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的具体实施例。应当理解的是，提供这些实施例是为了使得本发明的公开彻底且完整，并且将这些示例性具体实施例的技术方案充分传达给本领域技术人员。
30.实施例1
31.本实施例提供一种钢制绳轮4，其截面如图4所示。在绳轮4的圆周表面上有至少布置有两根环形绳槽40和41。在所述环形绳槽40和41之间存在有一定厚度的槽肩42，在所述槽肩42上加工至少有一个环形凹槽43。所述环形凹槽43的截面最大深度尺寸超过其截面最大宽度尺寸。在激光淬火过程中，高能激光束分别照射所述槽肩42上的两侧绳槽(如图5中
的400和401)，分别产生了有效硬化层50、52和热影响区51、53。热影响区51、53由于受到凹槽43的阻隔作用，不会与有效硬化层50、52发生交迭，从而消除了有效硬化层的回火现象。
32.优选的，所述环形凹槽的截面底部可以是如图6中的矩形61、梯形62、半圆形63或三角形64。
33.优选的，所述环形凹槽的截面两侧至少部分有齿状的轮廓结构，如图7所示的环形凹槽71。所述齿状环形凹槽71能够增大散热面积，带走热影响区的更多热量，消除有效硬化层的回火现象。
34.优选的，所述环形凹槽内可以填充隔热材料，如二氧化硅气凝胶等，增强环形凹槽的阻隔热扩散作用。
35.实施例2
36.本实施例提供一种钢制绳轮8，其轴向截面和径向截面如图8所示。在绳轮的圆周表面上有至少布置有两根环形绳槽81和82。在所述环形绳槽81和82之间存在有一定厚度的槽肩83，在所述槽肩83上加工至少有一组环形阵列的孔84。在激光照射绳槽的过程中，所述小孔除了能够阻隔热影响区的升温扩散外，还能够同时在激光束扫描的过程中使用高压气枪对准所述槽肩上的所述小孔吹气，带走部分热影响区的热量，从而消除有效硬化层的回火现象。相较于实施例1中的钢制绳轮4，所述槽肩更能保持侧向的刚度。
37.实施例3
38.本实施例提供一种钢制绳轮9，其正等轴测图和径向截面图如图9所示。所述钢制绳轮绳槽的圆周表面上至少布置有两根环形绳槽，相邻绳槽之间有槽肩隔开，在所述槽肩上加工有两组环形阵列的孔，分别为组a和组b。所述阵列孔的数量相同且一一对应配对，所述配对的两个孔相互连通。所述阵列孔a和所述阵列孔b的中心线所在平面与所述钢制绳轮9的轴线垂直。在激光束照射绳轮轮槽时，所述阵列孔除了能够阻隔热影响区的升温扩散外，还能够同时在激光束扫描的过程中使用高压气枪对准所述槽肩上的所述小孔吹气，由于所述阵列孔a和b相互连通，高压气枪喷出的气体的流动性更好，能够带走大部分热影响区的热量，从而消除有效硬化层的回火现象。
39.实施例4
40.本实施例提供一种钢制绳轮10，其正等轴测图和轴向截面图如图10所示。所述钢制绳轮绳槽的圆周表面上至少布置有两根环形绳槽，相邻绳槽之间有槽肩隔开，在所述槽肩上加工有两组环形阵列的孔，分别为组c和组d。所述阵列孔的数量相同且一一对应配对，所述配对的两个孔相互连通。所述阵列孔c和所述阵列孔d的中心线所在平面与所述钢制绳轮9的轴线共面。在激光束照射绳轮轮槽时，所述阵列孔除了能够阻隔热影响区的升温扩散外，还能够同时在激光束扫描的过程中使用高压气枪对准所述槽肩上的所述小孔吹气，由于所述阵列孔c和d相互连通，高压气枪喷出的气体的流动性更好，能够带走大部分热影响区的热量，从而消除有效硬化层的回火现象。
41.优选的，所述实施例2、实施例3和实施例4中的钢制绳轮8、9、10的槽肩上的所述环形阵列孔，其侧壁上至少部分有齿状的轮廓结构，例如螺纹孔，如图11所示。所述齿状轮廓结构的优势是，能够增大散热面积，带走热影响区的更多热量，消除有效硬化层的回火现象。
42.除非另有定义，否则这里所使用的全部术语(包括技术术语和科学术语)都具有与
本发明所属领域的普通技术人员通常理解的意思相同的意思。还将理解的是，除非这里明确定义，否则诸如在通用字典中定义的术语这类术语应当被解释为具有与它们在相关领域语境中的意思相一致的意思，而不以理想的或过于正式的含义加以解释。
43.以上通过具体实施方式和实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种钢制绳轮，其特征在于,在所述绳轮的圆周表面上至少布置有两根环形绳槽，所述绳槽用于容纳绳索，所述绳槽与绳索的接触表面进行过激光淬火硬化处理，相邻绳槽通过槽肩隔开，在所述槽肩上加工有至少一个环形凹槽或至少一组环形整列的孔；经过激光淬火硬化处理后，所述槽肩上的两侧绳槽形成硬化层和热影响区，所述热影响区不与硬化层发生交迭。2.根据权利要求1所述的钢制绳轮，其特征在于,所述环形凹槽的截面最大深度尺寸超过截面最大宽度尺寸。3.根据权利要求2所述的钢制绳轮，其特征在于,所述环形凹槽的截面底部为矩形、梯形、半圆形或三角形。4.根据权利要求2所述的钢制绳轮，其特征在于,所述环形凹槽的截面两侧至少部分有齿状的轮廓结构。5.根据权利要求2所述的钢制绳轮，其特征在于,所述环形凹槽内填充有隔热材料。6.根据权利要求5所述的钢制绳轮，其特征在于,所述隔热材料为二氧化硅气凝胶。7.根据权利要求1所述的钢制绳轮，其特征在于,所述槽肩上加工有两组环形阵列的孔，所述两组环形阵列的孔数量相同且一一对应配对，对应配对的两个孔相互连通。8.根据权利要求7所述的钢制绳轮，其特征在于,所述两组环形阵列的孔的中心线所在平面与所述绳轮的轴线垂直。9.根据权利要求7所述的钢制绳轮，其特征在于,所述两组环形阵列的孔的中心线所在平面与所述绳轮的轴线共面。10.根据权利要求7所述的钢制绳轮，其特征在于,所述两组环形阵列的孔的内壁上至少部分有齿状的轮廓结构。

技术总结
本发明公开了一种钢制绳轮，在所述绳轮的圆周表面上至少布置有两根环形绳槽，所述绳槽用于容纳绳索，所述绳槽与绳索的接触表面进行过激光淬火硬化处理，相邻绳槽通过槽肩隔开，在所述槽肩上加工有至少一个环形凹槽或至少一组环形整列的孔；经过激光淬火硬化处理后，所述槽肩上的两侧绳槽形成硬化层和热影响区，所述热影响区不与硬化层发生交迭。本发明消除了激光淬火时绳槽部分区域发生的回火现象。了激光淬火时绳槽部分区域发生的回火现象。了激光淬火时绳槽部分区域发生的回火现象。


技术研发人员：胡志兴 钱嘉俊 高腾 何捃恺
受保护的技术使用者：上海三菱电梯有限公司
技术研发日：2023.04.12
技术公布日：2023/7/12