齒輪淬火

齒輪淬火的目的是使過(guò)冷奧氏體進(jìn)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(qiáng)度、硬度、耐磨性、疲勞強(qiáng)度以及韌性等，從而滿(mǎn)足各種機(jī)械零件和工具的不同使用要求。

齒輪淬火的必要性

有些零件（包括齒輪在內(nèi)）在工件時(shí)在受扭轉(zhuǎn)和彎曲等交變負(fù)荷、沖擊負(fù)荷的作用下，它的表面層承受著比心部更高的應(yīng)力。在受摩擦的場(chǎng)合，表面層還不斷地被磨損，因此對(duì)一些零件表面層提出高強(qiáng)度、高硬度、高耐磨性和高疲勞極限等要求，只有表面強(qiáng)化才能滿(mǎn)足上述要求。由于表面淬火具有變形小、生產(chǎn)率高等優(yōu)點(diǎn)，因此在生產(chǎn)中應(yīng)用極為廣泛。齒圈(包括外齒圈和內(nèi)齒圈)作為常用的機(jī)械傳動(dòng)零件，特別是大直徑齒圈通過(guò)感應(yīng)加熱淬火工藝進(jìn)行表面強(qiáng)化，達(dá)到實(shí)際應(yīng)用中所需要的硬度。

齒輪淬火目的

齒輪淬火原理：將工件放入感應(yīng)器(線圈)內(nèi)，當(dāng)感應(yīng)器中通入一定頻率的交變電流時(shí)，周?chē)串a(chǎn)生交變磁場(chǎng)。交變磁場(chǎng)的電磁感應(yīng)作用使工件內(nèi)產(chǎn)生封閉的感應(yīng)電流──渦流。電流在工件截面上的分布很不均勻，工件表層電流密度很高，向內(nèi)逐漸減小，這種現(xiàn)象稱(chēng)為集膚效應(yīng)。工件表層高密度電流的電能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，使表層的溫度升高，即?shí)現(xiàn)表面加熱。電流頻率越高，工件表層與內(nèi)部的電流密度差則越大，加熱層越薄。齒輪鏈輪淬火設(shè)備在選型時(shí)容易走進(jìn)的三個(gè)誤區(qū)市面上齒輪鏈輪淬火設(shè)備分很多種，不是很熟門(mén)熟路的消費(fèi)者在選擇的時(shí)候往往會(huì)走進(jìn)誤區(qū)。在加熱層溫度超過(guò)鋼的臨界點(diǎn)溫度后迅速冷卻，即可實(shí)現(xiàn)表面淬火。

解決花鍵軸同一鍵槽各部位淬火加熱溫度不均勻性問(wèn)題：

(1)減少感應(yīng)器高度在保證感應(yīng)器本身強(qiáng)度及內(nèi)部冷卻系統(tǒng)冷卻能力的前提下,減少感應(yīng)器高度,使感應(yīng)器可以進(jìn)入花鍵三分之一后就開(kāi)始加熱,使感應(yīng)器預(yù)熱部位的作用得以充分發(fā)揮。

(2)增加預(yù)熱工藝增加預(yù)熱工藝,感應(yīng)器在花鍵軸鍵槽下部起始位置加熱一、二秒后開(kāi)始運(yùn)動(dòng),增加花鍵軸鍵槽下部加熱效果。這樣達(dá)到花鍵軸同一鍵槽各部位淬火加熱溫度的均勻。

感應(yīng)在中國(guó)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(zhuān)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。

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(guò)熱,甚至被燒熔。我們?cè)?jīng)試過(guò)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(guò)熱過(guò)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(wú)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(guò)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(wú)法達(dá)到盲孔精度要求。機(jī)械零部件淬火選用表面淬火設(shè)備效率更高機(jī)械零部件為什么需要淬火。

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。(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(guò)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。車(chē)軸表面強(qiáng)化工藝的選擇對(duì)于絕大部分軸類(lèi)零件,通常采用高頻或中頻表面淬火來(lái)提高其使用壽命。(4)在零件感應(yīng)加熱前進(jìn)行預(yù)先反變形處理。

汽車(chē)半軸局部感應(yīng)加熱感應(yīng)器的類(lèi)型

等直徑變?cè)丫喔袘?yīng)器 當(dāng)變截面圓柱體毛坯加熱時(shí),例如帶臺(tái)階的變徑毛坯,在同一加熱時(shí)間內(nèi),必須保證在各個(gè)區(qū)段上析出不同的能量,能量也就是單位長(zhǎng)度上的功率與直徑區(qū)段相對(duì)應(yīng)。這一點(diǎn)靠各區(qū)段上磁場(chǎng)強(qiáng)度的相應(yīng)分布便可做到,為此感應(yīng)器應(yīng)做成變?cè)丫嗟?。直徑的區(qū)段上的匝距而磁場(chǎng)強(qiáng)度。為此要確定各個(gè)區(qū)段上的單位功率, 平均單位功率和平均單位匝數(shù),感應(yīng)器的分段長(zhǎng)度。常用的回火方法:低溫回火(回火溫度為150~250℃)、中溫回火(回火溫度為350~500℃)、高溫回火(回火溫度為500~680℃)。

以上這種變截面圓柱體毛坯加熱,感應(yīng)器設(shè)計(jì)為變?cè)丫?優(yōu)點(diǎn)是感應(yīng)器可做成等直徑,不必仿型。

缺點(diǎn)是感應(yīng)器設(shè)計(jì)制作較復(fù)雜,對(duì)于相對(duì)較細(xì)的直徑來(lái)說(shuō)感應(yīng)加熱的效率偏低。而且設(shè)備調(diào)試也較復(fù)雜。

因此目前在半軸二火補(bǔ)溫加熱時(shí)更多得采用仿型感應(yīng)器。感應(yīng)器設(shè)計(jì)為等匝距。

等匝距仿型感應(yīng)器 仿型感應(yīng)器加熱的基本原理是根據(jù)感應(yīng)加熱的電效率與感應(yīng)器線圈內(nèi)徑與坯料外徑之比有一定的函數(shù)關(guān)系來(lái)考慮的。

1.仿型的矩形感應(yīng)器形式

矩形感應(yīng)器又可稱(chēng)為橢圓截面感應(yīng)器,與這種仿型的矩形感應(yīng)器配套的機(jī)械裝置常見(jiàn)的推料方式有3種情況:利用氣缸或液壓缸移動(dòng)坯料;鏈?zhǔn)交虬迨捷斔蛶б苿?dòng)坯料;自動(dòng)旋轉(zhuǎn)裝置移動(dòng)坯料。

仿型的矩形感應(yīng)器存在以下問(wèn)題:由于坯料形狀的特殊性,向感應(yīng)器進(jìn)料和出料時(shí),坯料在感應(yīng)器內(nèi)移動(dòng)困難等問(wèn)題。雖然感應(yīng)器制作工藝較簡(jiǎn)單,但機(jī)械動(dòng)作較復(fù)雜,這種方式較少采用。

2.仿型的U型感應(yīng)器形式

仿型的U型感應(yīng)器是坯料端部感應(yīng)加熱又一種常用的加熱方法。仿型的U型感應(yīng)器常見(jiàn)的坯料移動(dòng)方式,也有3種形式:利用氣缸推動(dòng)坯料;利用鏈(板)式移動(dòng)坯料;自動(dòng)旋轉(zhuǎn)裝置移動(dòng)坯料。

這種仿形的U型感應(yīng)器的機(jī)械動(dòng)作雖然比較矩形感應(yīng)器簡(jiǎn)單一些,但感應(yīng)器的制作太復(fù)雜,人們也較少采用,另外,U型感應(yīng)器的效率也相對(duì)。