變速器換檔叉軸感應(yīng)淬火

換檔叉軸結(jié)構(gòu)獨(dú)特,技術(shù)要求高,采用常規(guī)的感應(yīng)淬火工藝難以達(dá)到技術(shù)要求。熱處理技術(shù)要求及零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)零件材料為45鋼，要求波形槽部分感應(yīng)淬火,硬度≥55HRC,有效硬化層深≥2ｍｍ。

采用一般的多匝外圓感應(yīng)器淬火時(shí),由于尖角效應(yīng),棱邊棱角部分的加熱速度比其它部分快,在波形槽溫度還未達(dá)到淬火溫度時(shí),盲孔出口平臺(tái)的棱角棱邊就已過熱,甚至被燒熔。滾道圈嵌鑲在框架之中,采用中頻感應(yīng)淬火機(jī)床，專用淬火操縱臺(tái)和工件回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)架等輔助裝置。我們?cè)?jīng)試過在盲孔中插入銅塞,以屏蔽盲孔及出口處的棱邊棱角。雖然解決了棱邊棱角過熱過燒,但由于零件整個(gè)圓柱面被加熱,盲孔受到熱影響產(chǎn)生變形,無法保證尺寸要求。采用平面感應(yīng)器對(duì)波形槽單邊加熱時(shí),由于平面感應(yīng)器的功率損耗大,電效率低,加熱速度慢,在加熱波形槽過程中,熱量已向盲孔傳導(dǎo),再加上平面感應(yīng)器磁力線逸散入盲孔,當(dāng)波形槽溫度達(dá)淬火溫度時(shí),盲孔也已被加熱,無法達(dá)到盲孔精度要求。

改進(jìn)工藝方案為零件預(yù)先反彎曲變形→屏蔽感應(yīng)加熱淬火→回火→校直→磨外圓。加熱小齒輪時(shí)，為防止將已淬硬的齒面加熱，可采用三角形截面感應(yīng)器，或用銅板屏蔽的方法。(1)用紫銅管制造屏蔽套。其作用是把不需加熱的地方全部屏蔽,只露出波形槽部分,這樣,在波形槽感應(yīng)加熱淬火過程中可地減少盲孔受到的熱影響。 (2)感應(yīng)器仍采用電的圓柱形感應(yīng)器。(3)為減少淬火變形,采用聚乙烯醇冷卻液。(4)在零件感應(yīng)加熱前進(jìn)行預(yù)先反變形處理。

大模數(shù)齒輪淬火用感應(yīng)加熱電源控制系統(tǒng)

與感應(yīng)加熱表面淬火相比，滲碳淬火雖可以使齒面達(dá)到很高的接觸疲勞強(qiáng)度、高的抗彎曲強(qiáng)度及良好的耐磨性，但熱處理周期長(zhǎng)，淬火變形大，因此世界上工業(yè)化國家在生產(chǎn)大模數(shù)重載齒輪軸逐漸開始采用感應(yīng)加熱電源淬火，其特點(diǎn)是加熱速度快、幾乎沒有保溫時(shí)間 (加熱到溫后立即淬火)。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。目前以數(shù)字信號(hào)處理器(DSP) 和復(fù)雜可編程邏輯器件 (CPLD) 為核心的感應(yīng)加熱電源，已經(jīng)科技取代進(jìn)口設(shè)備。

基于 DSP 的感應(yīng)加熱電源主要包括主電路與控制電路兩部分，主電路包括整流和逆變兩部分。感應(yīng)器截面是斜面狀,使用安裝時(shí)感應(yīng)器底部盡可能貼近工件的環(huán)形面,感應(yīng)器內(nèi)徑也比常規(guī)尺寸偏大,使其稍離圓柱區(qū)。主電路整流部分輸入為380V/50 Hz 工頻交流電壓，經(jīng)三相不控橋式整流后，轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟妷?，輪流?dǎo)通和關(guān)斷逆變橋器件，在逆變器的輸出端獲得交變的方波電壓，經(jīng)高頻逆變變壓器耦合輸出到諧振電容和感應(yīng)線圈，通過串聯(lián)諧振產(chǎn)生電流，在線圈中形成交變磁場(chǎng)，對(duì)工件進(jìn)行感應(yīng)加熱。

由于感應(yīng)加熱用IGBT器件工作頻率在20至100kHz，可以滿足大多數(shù)感應(yīng)加熱的工作需求。在轉(zhuǎn)向齒條接觸式感應(yīng)淬火過程中,采用保證齒溝都得到充分冷卻的噴水并在齒條加熱本體的另一側(cè)輔助噴淋冷的冷卻方式,在生產(chǎn)過程中對(duì)加強(qiáng)齒條的硬化及減小畸變產(chǎn)生了良好的效果。由DSP產(chǎn)生PWM脈沖信號(hào)?？刂七^程中融入恒流PID和數(shù)字鎖相環(huán)運(yùn)算、PWM 波形輸出頻率實(shí)時(shí)性和高分辨率移相 PWM 及死區(qū)時(shí)間控制，計(jì)算時(shí)間短，計(jì)算量大，要求系統(tǒng)有較高的運(yùn)算速度和精度；需要同時(shí)對(duì)多個(gè)電流、電壓值進(jìn)行采樣分析，要求系統(tǒng)有較強(qiáng)的并行處理能力，能完成系統(tǒng)要求的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、傳輸、顯示等功能。

汽車半軸坯料中頻感應(yīng)加熱質(zhì)量的控制

為便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化，提高生產(chǎn)效率，中頻感應(yīng)加熱金屬在國內(nèi)一些企業(yè)也逐漸得到廣泛運(yùn)用。

感應(yīng)加熱的基本原理是當(dāng)施感導(dǎo)體（感應(yīng)器）中通入交變電流以后，在它的周圍產(chǎn)生一個(gè)交變的磁場(chǎng)，把金屬毛坯置于交變的磁場(chǎng)內(nèi)，在其內(nèi)部便產(chǎn)生一個(gè)交變電勢(shì)，在電動(dòng)勢(shì)作用下金屬內(nèi)部產(chǎn)生交變渦流。由于發(fā)動(dòng)機(jī)的高速運(yùn)轉(zhuǎn)以及氣門挺桿的沖擊和磨損,在工作中除承受一定的彎曲和扭轉(zhuǎn)載荷外,還要求具有良好的強(qiáng)度和表面耐磨性等。由于金屬毛坯電阻上的渦流發(fā)熱和磁性轉(zhuǎn)變點(diǎn)以下的磁滯損失發(fā)熱，把金屬毛坯加熱到所需要的溫度。由趨負(fù)效應(yīng)可知，電流僅在被加熱的金屬表面層流過，表面層中的金屬主要靠電流流過而加熱，內(nèi)層（中心金屬）則靠外層熱量向內(nèi)層傳導(dǎo)而加熱。一般來說，當(dāng)毛坯表面加熱到鍛造溫度時(shí)，表面和中心溫度差不得超過100℃。對(duì)于大直徑的毛坯，為了縮短內(nèi)層金屬的加熱時(shí)間、提高加熱速度，建議選用較低的電流頻率以增大電流透入深度，否則選用的頻率太高，電流透入深度將減少，不但延長(zhǎng)了熱量由外層向內(nèi)層的傳遞時(shí)間，增加了熱量損失，熱效率低，甚至?xí)斐杀砻孢^熱。小直徑毛坯感應(yīng)加熱時(shí)，由于截面尺寸小，可以采用較高頻率，以提高電效率。

中頻感應(yīng)加熱設(shè)備是目前主流的電磁感應(yīng)加熱技術(shù)，有很多優(yōu)點(diǎn)：升溫快，氧化和脫碳少，勞動(dòng)條件好，便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化。

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。齒輪雙頻淬火齒輪雙頻淬火機(jī)理齒輪雙頻淬火的機(jī)理是先用較低頻率進(jìn)行齒輪預(yù)熱。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(gè)齒輪的感應(yīng)器。當(dāng)應(yīng)用感應(yīng)器時(shí)，有五個(gè)參數(shù)對(duì)硬度起主要作用：頻率，功率，循環(huán)時(shí)間，感應(yīng)器幾何形狀和淬火條件。通過加熱時(shí)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(shí)，應(yīng)結(jié)合較短的加熱時(shí)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(gè)兩步過程：加熱和淬火。兩個(gè)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(dú)的同心噴霧滅火塊（淬火）。感應(yīng)在中國是感應(yīng)熱處理龍頭企業(yè)，致力于感應(yīng)淬火技術(shù)的研發(fā)已有十多年的歷程，目前擁有多項(xiàng)核心專利，其淬火機(jī)床已應(yīng)用于眾多工業(yè)領(lǐng)域傳動(dòng)部件及動(dòng)力輸出部件的感應(yīng)淬火。淬火-蒸氣層，沸騰和對(duì)流熱傳遞的三個(gè)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(gè)階段被大大抑制。同時(shí)，在對(duì)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(duì)淬火流動(dòng)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(duì)于齒輪和齒輪擺動(dòng)的偏心。即使齒輪旋轉(zhuǎn)，齒輪擺動(dòng)將導(dǎo)致齒輪的特定部分在加熱期間更熱，因?yàn)椴还苄D(zhuǎn)，它將總是更靠近線圈。除了不均勻加熱以外，擺動(dòng)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(bào)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。