感應淬火技術(shù)在風電增速齒輪箱內(nèi)齒圈上的應用

在齒輪的強化方法中，感應淬火與調(diào)質(zhì)、滲碳、滲氮一起構(gòu)成四大基礎工藝。考慮到生產(chǎn)實際，在風電增速箱內(nèi)齒圈的批量生產(chǎn)中采用滲氮或感應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標準，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)齒圈推薦采用感應淬火工藝進行加工?？梢钥闯鲆稽c：不管是花鍵軸淬火還是凸輪軸淬火亦或是齒輪軸淬火都選用的是感應類的軸類淬火設備，三種淬火設備的工作原理相同：將工件放入感應器(線圈)內(nèi)，當感應器中通入一定頻率的交變電流時，周圍即產(chǎn)生交變磁場。

1.感應淬火工藝

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

2.感應淬火的優(yōu)缺點

將感應淬火技術(shù)應用于風電增速箱內(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，故相應磨量較小，設計放模量可減少，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）便于機械化和自動化，設備緊湊，使用方便，勞動條件好。

但使用感應淬火技術(shù)對內(nèi)齒圈進行加工，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，感應器設計/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。目前可滿足設計上80%齒寬高符合工藝要求，這一點也是未來需要改進和克服的地方；3、減少畸變：滲碳齒輪由于工藝時間長，淬火后畸變大，而齒輪感應淬火，特別是同步雙頻(SDF)齒輪淬火，工藝時間短，畸變小，使齒輪精度提高，噪聲減低。批量生產(chǎn)時，發(fā)生批量事故風險較大，需要嚴格的質(zhì)量控制體系和較高的質(zhì)量控制水平來進行控制。

大型托輪軸感應淬火的工藝分析

大型托輪軸的材料為40Cr鋼，重量約900-1200kg,兩端表面淬火硬度為HRC通40~45，淬硬層深度＞0.4mm.在通常情況下，高頻感應加熱表面淬火時，一次可以加熱的零件表面，是由高頻變壓器、感應器的效率、設備的輸出功率及零件加熱所需的單位功率決定。軸類零件的外表面加熱淬火，當加熱設備一定時，所能加熱的直徑與感應器有效圈的高度有關(guān)。軸外表面連續(xù)加熱時，在瞬時加熱面積一定的情況下，加熱帶的寬度和所能加熱的軸的直徑成反比，加熱帶的寬度是由感應有效圈的高度決定的。由于托輪軸重量和尺寸較大，超過了一般淬火機床的適應范圍，為此，將托輪軸的一端用臥式淬火機床的卡盤卡緊，中部置于新制作的托車的支承輪上，為了避免劃傷軸的表面，支承輪用黃銅制作。淬火時，支承輪可以隨工件轉(zhuǎn)動。根據(jù)ISO6336標準，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)齒圈推薦采用感應淬火工藝進行加工。托車可以固定于支架的軌道上滾動，當托輪軸放于托車的支承輪上時，支承輪受很大的重力，因此，軸與支承輪之間也會產(chǎn)生較大的摩擦力。

托輪軸的感應加熱表面淬火表明，適當減小通常沿用的淬火感應圈有效圈的高度，可以增大軸類淬火的直徑，再對淬火機床稍作改裝，就可以在一定范圍內(nèi)解決大型軸類的表面淬火問題了。

半軸法蘭圓角感應淬火

半軸是汽車上傳遞扭矩的重要零件 ,過去半軸多采用調(diào)質(zhì)處理 ,隨著感應淬火技術(shù)的發(fā)展 ,目前國內(nèi)外汽車半軸基本上都采用感應淬火取代調(diào)質(zhì) ,使半軸疲勞壽命成倍提高。

半軸設計給感應熱處理帶來了較大的難度 ,首先 ,采用一只感應器既要滿足桿部深層淬火 ,又要滿足法蘭部圓角大直徑范圍淬火 ,其功率分配較難掌握。其次 ,較細的桿徑 ,較深的淬火層使零件淬火變形的控制成為難點。因此必須設計的感應器滿足以克服以上的難點。新設計的感應器有以下優(yōu)點 :鑲嵌導磁體迫使磁力線向圓角集中 ,提高了平面加熱效率 ,大大加強了圓角淬火的效果。通過實際生產(chǎn)及測試，淬火后的半軸具有很高的強韌性 ,實現(xiàn)了強度、塑性和韌性的合理配合。齒輪鏈輪淬火設備在選型時容易走進的三個誤區(qū)市面上齒輪鏈輪淬火設備分很多種，不是很熟門熟路的消費者在選擇的時候往往會走進誤區(qū)。工藝采用立式淬火機床連續(xù)淬火，可以大批量生產(chǎn)品質(zhì)優(yōu)良的半軸。

熱處理操作方法：

當長軸經(jīng)加熱、保溢、淬火時，必須在水池冷卻液上面垂直預冷片刻，然后垂直淬入氯化鈉臺量為5至10的水溶液中冷卻，冷卻中，工件不許上下、前后左右移動，并馬上注意聽水的響聲，當工件淬入水中發(fā)出“絲絲”的聲音，這種聲音一停止，無水聲時，則馬上將工件垂直拿出水面，并及時進行回火處理，至此，完成了長軸淬火的全過程，經(jīng)淬火后的長軸若按此方法在正確操作的清況下，其長軸的變形置應在小于0.6毫米以下(不超過預備量)?；ㄦI軸淬火、凸輪軸淬火、齒輪軸淬火分別用什么樣的軸類淬火機齒輪軸指支承轉(zhuǎn)動零件并與之一起回轉(zhuǎn)以傳遞運動、扭矩或彎矩的機械零件，一般為金屬圓桿狀，各段可以有不同的直徑，機器中作回轉(zhuǎn)運動的零件就裝在軸上。

關(guān)于具體的長軸棒料感應調(diào)質(zhì)處理工藝可咨詢專業(yè)的技術(shù)人員?？梢罁?jù)工件的工藝要求，提供完善的長軸感應淬火、回火解決方案。研制的長棒料調(diào)質(zhì)生產(chǎn)線可取代傳統(tǒng)井式加熱爐、臺車式加熱爐，整套生產(chǎn)線采用PLC控制系統(tǒng)實現(xiàn)工件的自動上料、加熱、噴水冷卻、高溫回火、自動下料等。變速箱內(nèi)各種齒輪、花鍵軸、傳支半軸、各種小軸、各種撥叉等高頻淬火的處理。