齒輪聯(lián)軸器感應(yīng)加熱淬火的工藝研究

鼓形齒輪聯(lián)軸器在高速、重載機械上得到廣泛應(yīng)用，具有無軸向竄動、傳動平衡、沖擊振動和噪聲小的特點，但加工工藝過程比較復(fù)雜，原熱處理花鍵采用滲氮處理。

為了提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提，對齒輪聯(lián)軸器進行了感應(yīng)淬火處理的測試。測試采用數(shù)控感應(yīng)淬火機床，淬火感應(yīng)器與工件之間間隙均勻，采用掃描淬火的方式進行.淬火后工件的內(nèi)花鍵，外鼓形齒硬度均符合技術(shù)要求，對內(nèi)花鍵、外鼓形齒進行了裂紋檢測，未發(fā)現(xiàn)裂紋。對感應(yīng)淬火后齒輪聯(lián)軸器內(nèi)花鍵、外鼓形齒進行變形檢測，變形較小，符合技術(shù)要求。有效硬化層深度，均滿足技術(shù)要求。金相組織檢驗屬于細馬氏體，組織級別符合標準要求。淬火加熱及冷卻系統(tǒng)在完成一個工作程序后,回到起始工作位置時,其重復(fù)定位精度誤差不能超過0。相對于滲碳工藝相比，可以縮短生產(chǎn)周期，并且可以提升生產(chǎn)效率，并降低生產(chǎn)成本。

齒輪旋轉(zhuǎn)感應(yīng)淬火技術(shù)

齒輪旋轉(zhuǎn)感應(yīng)淬火可分為兩種主要方法：通過硬化和輪廓硬化。種方法 - 主要用于齒輪高磨損 - 齒周邊采用低硬化比功率。但是，如果頻率太低，則存在溫度感應(yīng)渦流流動，并且溫度在齒中滯后。淬火是通過浸沒或噴霧，以實現(xiàn)齒和根圓之間均勻的溫度。限制淬火畸變方法：①淬火時在齒條背部采用3點支撐,其中一點為預(yù)應(yīng)力支撐,其相對于另外2個支撐塊的高度,要控制在一定范圍內(nèi),同時3個支撐塊的布置必須同軸。全硬化后的回火用于工件防裂。

輪廓硬化分為單頻和雙頻過程，也實現(xiàn)了奧氏體化在單一加熱中，或通過將齒輪預(yù)加熱至550-750℃  加熱之前硬化溫度。預(yù)熱的目的是充分達到在終加熱期間在根圓中的高奧氏體化溫度，沒有過熱的齒。短加熱時間和高比功率通常需要實現(xiàn)在不規(guī)則距離處的硬化輪廓齒面。在通常情況下，高頻感應(yīng)加熱表面淬火時，一次可以加熱的零件表面，是由高頻變壓器、感應(yīng)器的效率、設(shè)備的輸出功率及零件加熱所需的單位功率決定。

雙頻過程使用單獨或同時的頻率。使用單獨的頻率實現(xiàn)類似于情況的硬化曲線硬化。該過程一個接一個地應(yīng)用兩個不同的頻率齒輪。齒以低頻率被預(yù)熱至550-750℃的頻率應(yīng)該使得在根圓區(qū)域中發(fā)生預(yù)熱。短延遲，使用較高頻率和比功率實現(xiàn)奧氏體化。感應(yīng)器的電頻率選擇與零件的直徑大小有關(guān),大直徑零件可采用較低的頻率,所以對于直徑很大的車軸,選擇下限頻率中頻電源作為車軸感應(yīng)加熱的中頻加熱設(shè)備。準確的監(jiān)測系統(tǒng)是必不可少的，因為加熱時間是測量的在這個終加熱階段中的十分之幾秒或秒。

汽車輪轂軸分段感應(yīng)淬火與整體感應(yīng)淬火的工藝的區(qū)別

分段感應(yīng)淬火和整體感應(yīng)淬火在汽車輪轂軸上應(yīng)用的進行對比。

1.分段感應(yīng)淬火工藝

目前生產(chǎn)廠家大部分都設(shè)計采用復(fù)雜臺階的輪轂軸管結(jié)構(gòu)，由于輪轂軸管特殊結(jié)構(gòu)，目前感應(yīng)淬火強化多采用分段多次進行。淬火強化區(qū)域包括兩段外圓柱面及三個過度圓角，淬火區(qū)域比較復(fù)雜。分段感應(yīng)淬火技術(shù)有以下缺點：

（1）輪轂軸管有兩段不連續(xù)的淬火區(qū)，分兩道工序淬火，所需感應(yīng)器品種多；

（2）淬火變形超差造成廢品率較高，且分段淬火生產(chǎn)節(jié)拍慢、成本高、工人勞動強度大；

（3）分段感應(yīng)淬火形成的中間淬火軟帶降低了輪轂軸管的強度，由于淬火硬化區(qū)和軟帶硬度相差大，進入磨削工序軟帶部位粗糙度偏低，影響磨削質(zhì)量；

（4）分段感應(yīng)淬火技術(shù)中圓角靠圓角的熱傳導(dǎo)帶起來，臺階尖角部位存在明顯的過熱問題；

（5）分段感應(yīng)淬火使零件儲熱少，自回火開裂風(fēng)險增大。對于以上分段感應(yīng)淬火技術(shù)所帶來的缺點，其中淬火變形問題可以采取加大磨削余量的辦法解決，但會增加部分磨削加工的成本；2、各種汽車配件、摩托車配件的高頻淬火處理，如：曲軸、連桿、活塞銷、曲柄銷、鏈輪、凸輪軸、氣門、各種搖臂、搖臂軸。其他缺點在使用分段淬火技術(shù)時是無法解決辦法的，如需這些問題，需進一步優(yōu)化感應(yīng)熱處理工藝。

生產(chǎn)應(yīng)用及推廣

（1）輪轂軸管整體感應(yīng)淬火的結(jié)果分析將整體感應(yīng)淬火的輪轂軸管樣品切樣分析，結(jié)果淬火區(qū)域連續(xù)，圓柱面和圓角淬硬層比較均勻。同時在零件的淬火區(qū)域內(nèi)用洛氏硬度計在不同部位上進行硬度檢查， 其硬度比較均勻，硬度值為50~55HRC，能滿足產(chǎn)品設(shè)計的技術(shù)要求。用以上的檢驗結(jié)果與分段工藝淬火結(jié)果進行對比分析，其硬度和淬硬層深優(yōu)于多次分段淬火工藝，調(diào)試完成的工藝淬火層連續(xù)均勻，且采用了自回火技術(shù)，提高了產(chǎn)品的質(zhì)量，降低了生產(chǎn)成本。齒輪淬火齒輪淬火的目的是使過冷奧氏體進行馬氏體或貝氏體轉(zhuǎn)變，得到馬氏體或貝氏體組織，然后配合以不同溫度的回火，以大幅提高鋼的強度、硬度、耐磨性、疲勞強度以及韌性等，從而滿足各種機械零件和工具的不同使用要求。因此，整體一次感應(yīng)淬火完全可以替代于分段感應(yīng)淬火技術(shù)；

（2）輪轂軸管整體一次感應(yīng)淬火的小批量生產(chǎn)試制經(jīng)過多方論證及試驗對比分析，已經(jīng)按計劃分階段完成了該零件的工藝試驗，小批量試制以及大批量的生產(chǎn)，經(jīng)過使用表明整體一次應(yīng)淬火代替分段感應(yīng)淬火這一工藝改進確實可行，零件生產(chǎn)的各項技術(shù)指標及經(jīng)濟指標均已達到和滿足設(shè)計要求，從很大程度上已經(jīng)顯示出整體一次應(yīng)淬火這一工藝的優(yōu)越性和先進性.