提升齒輪硬度的方式：感應(yīng)加熱及淬火

齒輪旋轉(zhuǎn)淬火（使用環(huán)形感應(yīng)器）

旋轉(zhuǎn)淬火是的感應(yīng)齒輪硬化方法，并且它特別適用于中等大小的齒輪。在加熱期間旋轉(zhuǎn)齒輪以確保能量的均勻分布?？梢允褂铆h(huán)繞整個齒輪的感應(yīng)器。當(dāng)應(yīng)用感應(yīng)器時，有五個參數(shù)對硬度起主要作用：頻率，功率，循環(huán)時間，感應(yīng)器幾何形狀和淬火條件。通過加熱時間，頻率和功率的變化獲得的感應(yīng)淬火圖案。通常，當(dāng)僅需要硬化齒尖時，應(yīng)結(jié)合較短的加熱時間來施加較高的頻率和較高的功率密度。為了硬化齒根，使用較低的頻率。

感應(yīng)淬火是一個兩步過程：加熱和淬火。兩個階段都很重要。在旋轉(zhuǎn)淬火應(yīng)用中有三種方法來淬火齒輪

1.將齒輪浸入淬火槽中。這種技術(shù)特別適用于大齒輪；

2.使用集成噴霧淬火“就地”淬火。中小型齒輪通常使用這種技術(shù)淬火；

3.使用位于感應(yīng)器下方的單獨的同心噴霧滅火塊（淬火）。淬火-蒸氣層，沸騰和對流熱傳遞的三個階段的經(jīng)典冷卻曲線不能直接應(yīng)用于噴射淬火。由于噴射淬火的性質(zhì)，兩個階段被大大抑制。同時，在對流階段期間的冷卻更嚴(yán)重。齒輪幾何形狀和轉(zhuǎn)速是在齒輪淬火期間對淬火流動和冷卻嚴(yán)重性具有顯著影響的其它因素。同樣重要的是避免感應(yīng)器和淬火系統(tǒng)相對于齒輪和齒輪擺動的偏心。即使齒輪旋轉(zhuǎn)，齒輪擺動將導(dǎo)致齒輪的特定部分在加熱期間更熱，因為不管旋轉(zhuǎn)，它將總是更靠近線圈。除了不均勻加熱以外，擺動還引起不均勻淬火，導(dǎo)致額外的硬度不均勻性和齒輪形狀變形。已經(jīng)報道，使用齒輪旋轉(zhuǎn)硬化技術(shù)而不是“逐齒”或“間隙”方法在齒根內(nèi)獲得更有利的壓縮應(yīng)力。

花鍵軸感應(yīng)淬火的研究

目前，花鍵軸中頻感應(yīng)淬火工藝已逐步代替原滲氮工藝。

(1)淬火感應(yīng)器與花鍵軸鍵槽同一截面各部位不等間距齒頂部位加熱速度快，增大間距，減弱磁感應(yīng)強(qiáng)度;齒面部位加熱速度較快，增大間距，適當(dāng)減弱磁感應(yīng)強(qiáng)度;齒根部位加熱速度慢，增大間距，增強(qiáng)磁感應(yīng)強(qiáng)度。

(2)加裝導(dǎo)磁體減少感應(yīng)器鼻部寬度，利用鑲裝磁阻小的導(dǎo)磁體材料(硅鋼片)。感應(yīng)加熱磁場鄰近效應(yīng)及導(dǎo)磁體的驅(qū)流效應(yīng)，使感應(yīng)磁場進(jìn)一步被擠向感應(yīng)器鼻部邊緣，相當(dāng)于再縮小感應(yīng)器與齒根間距，提高齒根加熱速度，達(dá)到接近齒面加熱速度，這樣達(dá)到減少花鍵軸同一橫截面淬火加熱溫度不均勻性的目的。

感應(yīng)淬火技術(shù)在風(fēng)電增速齒輪箱內(nèi)齒圈上的應(yīng)用

在齒輪的強(qiáng)化方法中，感應(yīng)淬火與調(diào)質(zhì)、滲碳、滲氮一起構(gòu)成四大基礎(chǔ)工藝?？紤]到生產(chǎn)實際，在風(fēng)電增速箱內(nèi)齒圈的批量生產(chǎn)中采用滲氮或感應(yīng)淬火工藝可以獲得比較高的生產(chǎn)效率及較低的生產(chǎn)成本。具體采用何種工藝主要由客戶要求、自身工藝控制水平及生產(chǎn)效率成本等因素而定。根據(jù)ISO6336標(biāo)準(zhǔn)，對于模數(shù)大于16的齒輪件就不再推薦使用氮化工藝提高表面硬度，故對模數(shù)大于16的內(nèi)齒圈推薦采用感應(yīng)淬火工藝進(jìn)行加工。

1.感應(yīng)淬火工藝

風(fēng)電增速箱內(nèi)齒圈一般采用逐/隔齒沿齒溝掃描技術(shù)進(jìn)行感應(yīng)淬火。采用設(shè)計制造合理的感應(yīng)器，配合的工藝參數(shù)控制，可以生產(chǎn)質(zhì)量優(yōu)良、穩(wěn)定的感應(yīng)淬火齒圈。

2.感應(yīng)淬火的優(yōu)缺點

將感應(yīng)淬火技術(shù)應(yīng)用于風(fēng)電增速箱內(nèi)齒圈上，不僅具有生產(chǎn)、節(jié)約能源、環(huán)境污染小以及易于實現(xiàn)自動化等感應(yīng)淬火共有優(yōu)點，還具有以下特點：

（1）相比于氮化，其對基體硬度和組織要求可以適當(dāng)放寬。

（2）相比于滲碳淬火，工件不是整體加熱，變形較小，故相應(yīng)磨量較小，設(shè)計放模量可減少，凸輪軸淬火設(shè)備的用途，且后續(xù)生產(chǎn)加工成本較低。

（3）批量生產(chǎn)時交貨期短，滿足一些客戶需求。

（4）便于機(jī)械化和自動化，設(shè)備緊湊，使用方便，勞動條件好。

但使用感應(yīng)淬火技術(shù)對內(nèi)齒圈進(jìn)行加工，尚有以下困難及缺點待克服：新齒形產(chǎn)品工藝試驗周期較長，感應(yīng)器設(shè)計/相關(guān)工藝參數(shù)選擇需要慎之又慎；不能實現(xiàn)全齒寬淬硬。目前可滿足設(shè)計上80%齒寬高符合工藝要求，這一點也是未來需要改進(jìn)和克服的地方；批量生產(chǎn)時，發(fā)生批量事故風(fēng)險較大，需要嚴(yán)格的質(zhì)量控制體系和較高的質(zhì)量控制水平來進(jìn)行控制。

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