感應(yīng)加熱表面淬火在齒輪傳動(dòng)件上的應(yīng)用

機(jī)械制造技術(shù)的進(jìn)步向從事感應(yīng)淬火工藝和設(shè)備工作的技術(shù)人員提出了愈來(lái)愈多的難題。為解決這些難題，必須研制新的技術(shù)裝備和采用新的工藝方法。

齒輪傳動(dòng)件工作時(shí)承受各種類(lèi)型的載荷，為提高零件在各種服役條件下的強(qiáng)度和壽命， 對(duì)熱處理提出了許多具體的要求。比如：只要在淺淬硬層的表面獲得高硬度就可以提高表面耐磨性。對(duì)于重載齒輪， 應(yīng)增大輪齒高接觸載荷區(qū)即接近節(jié)圓直徑的淬硬層。沿齒廓即齒部和齒根淬火會(huì)提高在交變載荷下工作的齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度。淬硬層在齒根處斷開(kāi)或齒根部淬硬層太淺，易產(chǎn)生應(yīng)力集中，是很危險(xiǎn)的。需解決的主要問(wèn)題是選擇工作頻率和淬火方法，淬火方法對(duì)淬火感應(yīng)器的研制提出了很高的要求。特殊設(shè)計(jì)感應(yīng)器能夠仿齒溝形狀的淬硬層，這與工件中感應(yīng)渦流的路徑有關(guān)。

在齒輪感應(yīng)淬火領(lǐng)域，可為客戶(hù)提供：齒輪單齒淬火、齒輪整體淬火、大型齒輪淬火解決方案。整套淬火設(shè)備包括：晶體管感應(yīng)加熱電源、淬火機(jī)床、設(shè)備冷卻系統(tǒng)及控制系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)齒輪淬火過(guò)程全部自動(dòng)化。

1、淬硬層分布不勻，一側(cè)硬度高、硬層深，另一側(cè)硬度低、硬層淺。這是因?yàn)檠佚X溝感應(yīng)淬火與圓環(huán)感應(yīng)器回轉(zhuǎn)感應(yīng)淬火相比，汽車(chē)扭桿淬火設(shè)備型號(hào)參數(shù)，位置敏感度很高，需要設(shè)計(jì)制造定位裝置，以保證齒側(cè)與感應(yīng)器的間隙高度對(duì)稱(chēng)分布。若不對(duì)稱(chēng)，還可能造成間隙小的一側(cè)發(fā)生感應(yīng)器與零件短路打弧，使感應(yīng)器早期損壞。

2、已淬硬齒側(cè)退火。原因是輔助冷卻裝置調(diào)整不到位或冷卻液量不足。

3、感應(yīng)器鼻尖部分銅管過(guò)熱。在采用非埋入式沿齒溝掃描淬火工藝時(shí)，因感應(yīng)器與零件間的間隙相對(duì)較小，受加熱面的熱輻射，以及鼻部銅管有限尺寸的約束，銅管極易過(guò)熱燒壞，使感應(yīng)器損壞。因此，感應(yīng)器要保證有足夠流量和壓力的冷卻介質(zhì)通過(guò)。

4、感應(yīng)處理過(guò)程中齒圈的形狀、位置變化。沿齒溝掃描淬火時(shí)，處理齒會(huì)脹出0.1～0.3mm。形變、熱膨脹、感應(yīng)器調(diào)整不當(dāng)會(huì)造成零件與感應(yīng)器相碰而損壞。因此，在決定感應(yīng)器與齒側(cè)間隙時(shí)要考慮熱膨脹因素，并采用適當(dāng)?shù)南尬谎b置來(lái)保證間隙。

5、感應(yīng)器導(dǎo)磁體性能退化。導(dǎo)磁體工作條件惡劣，處于高密磁場(chǎng)、高電流環(huán)境下，極易過(guò)熱損壞，同時(shí)淬火介質(zhì)、銹蝕都會(huì)使其性能退化。因此，要做好感應(yīng)器的日常維護(hù)和保養(yǎng)。

為什么齒輪感應(yīng)淬火后的表面硬度會(huì)比普通淬火的高？

齒輪經(jīng)過(guò)感應(yīng)淬火后的表面溫度會(huì)比普通的淬火處理高，這是感應(yīng)淬火的特點(diǎn)，這也可以稱(chēng)為超硬現(xiàn)象。其實(shí)為什么齒輪淬火后表面的硬度更高呢？目前主要有兩種解釋。一是由于感應(yīng)加熱的方式，縮短了加熱時(shí)間，在加熱的過(guò)程中缺乏奧氏體晶粒產(chǎn)生的條件，因此導(dǎo)致了齒輪表面硬度提高了。第二種解釋就是因?yàn)橛捎诟袘?yīng)淬火時(shí)冷卻速度快，在齒輪淬火表面層存在較大的殘留壓應(yīng)力，從而提高了齒輪的表面硬度。

為了印證殘留應(yīng)力對(duì)金屬工件的作用，我們特意將經(jīng)過(guò)高頻感應(yīng)淬火設(shè)備淬火的工件切斷，然后再將其與切斷前的硬度做比較，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)切斷后的硬度平均降低了2HRC以上，因此可以證明殘留壓應(yīng)力去除之后，金屬工件的硬度是會(huì)降低的。為什么齒輪殘留留壓應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致表面硬度的提高呢？我們還可以從另一方面來(lái)解釋?zhuān)@就是由于齒輪在經(jīng)過(guò)感應(yīng)設(shè)備淬火的時(shí)候，在低溫回火過(guò)程中，齒輪硬度下降的比普通淬火的要多。

現(xiàn)在，大家明白了為什么要使用高頻感應(yīng)淬火設(shè)備了嗎？因?yàn)辇X輪感應(yīng)淬火后的表面硬度會(huì)比普通淬火的更高，使用感應(yīng)淬火設(shè)備，可獲得高硬度高耐磨的金屬工件，何樂(lè)而不為呢？

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