齒輪感應(yīng)淬火的應(yīng)用前景

感應(yīng)淬火是熱處理行業(yè)所追求的清潔生產(chǎn)工藝,感應(yīng)淬火所具有的一系列優(yōu)點(diǎn)是其他熱處理工藝難以比擬和取代的。感應(yīng)加熱淬火是熱處理重要工藝之一,尤其以它具有生產(chǎn)、節(jié)約能源、環(huán)境污染小,以及易于實(shí)現(xiàn)自動化等優(yōu)點(diǎn)而倍受歡迎。在齒輪的強(qiáng)化方法中,與調(diào)質(zhì)、滲碳和滲氮一起構(gòu)成四大基礎(chǔ)工藝,在齒輪從軟齒面向硬齒面技術(shù)發(fā)展的過程中,感應(yīng)淬火工藝曾發(fā)揮了重要作用。解決花鍵軸同一鍵槽各部位淬火加熱溫度不均勻性問題：(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始加熱,使感應(yīng)器預(yù)熱部位的作用得以充分發(fā)揮。

國外感應(yīng)加熱淬火的應(yīng)用還是比較廣泛的。在日本,鐵路機(jī)車齒輪,包括高速機(jī)車齒輪以感應(yīng)淬火為主。在美國,感應(yīng)淬火齒輪的典型應(yīng)用包括:(1)大型挖掘機(jī)齒輪。(2)重載起重機(jī)驅(qū)動齒輪。(3)軋?zhí)菣C(jī)的大扭矩傳動齒輪。中頻軸淬火設(shè)備的主要應(yīng)用范圍：1、各種五金工具、手工工具的熱處理，如鉗子、扳手、旋具、錘子、斧頭等。(4)軋鋼機(jī)的主驅(qū)動齒輪,剪切機(jī)齒輪以及卷曲機(jī)械齒輪。(5)水泥磨驅(qū)動齒輪。

我國的感應(yīng)加熱電源及淬火設(shè)備針對齒輪產(chǎn)品的工藝技術(shù)需要,開發(fā)成套裝備和相應(yīng)的工藝,如前景看好的雙頻、多頻,同時(shí)加熱大功率電源、脈沖加熱電源、CNC齒輪淬火機(jī)床及配套的輔助設(shè)施和工藝軟件等方面,都具有巨大的市場。

在軸類零件中的應(yīng)用軸類感應(yīng)淬火

一般是對軸表面進(jìn)行局部淬火,材料為45鋼或40Cr,淬火的硬度可根據(jù)材料直徑大小設(shè)定感應(yīng)電流和加熱時(shí)間。淬火的硬度層深度,取決于感應(yīng)設(shè)備的頻率和加熱時(shí)間,頻率越高或加熱時(shí)間越短,硬度層深度越低。在實(shí)際生產(chǎn)過程中,經(jīng)常對軸的中心部有硬度要求,一般需要到專業(yè)的熱處理生產(chǎn)廠家進(jìn)行熱處理,這樣就帶來了加工周期長、成本高等不足。如果用感應(yīng)淬火使軸的中心部達(dá)到規(guī)定的硬度要求,那就要求感應(yīng)設(shè)備加熱深度必須達(dá)到軸的中心部,而且中心部的溫度要達(dá)到臨界溫度以上?，F(xiàn)以直徑20mm的電機(jī)轉(zhuǎn)子為例進(jìn)行說明，電機(jī)轉(zhuǎn)子端面中心部有一個(gè)滑長槽,滑長槽的作用是負(fù)責(zé)傳遞電機(jī)輸出的動力,如果沒有硬度或者硬度達(dá)不到規(guī)定的要求:37HRC~45HRC,裝配好的產(chǎn)品很快就因滑長槽失效而失去動力,因此滑長槽的硬度直接影響整機(jī)產(chǎn)品質(zhì)量。感應(yīng)電流高、加熱時(shí)間短,軸伸表面硬度偏高而心部硬度偏低;感應(yīng)電流低、加熱時(shí)間長,軸伸表面和心部硬度都偏高。如果要使轉(zhuǎn)子軸心部淬火硬度達(dá)到規(guī)定要求,必須要按淬火工藝進(jìn)行感應(yīng)回火。軸外表面連續(xù)加熱時(shí)，在瞬時(shí)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(yīng)有效圈的高度決定的?；鼗鹁褪菍⒋慊鸷蟮墓ぜ匦录訜岬脚R界以下回火溫度后,保溫一定時(shí)間,然后取出冷卻到室溫的熱處理工藝。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℃)。

低淬鋼齒輪感應(yīng)加熱淬火

利用鋼材的低淬透性 ,將感應(yīng)加熱透的齒輪用激烈的冷卻水進(jìn)行淬火 ,得到沿齒輪廓的淬硬層及略提高硬度的齒心部。低淬透性鋼齒輪感應(yīng)淬火樣品這種工藝有如下優(yōu)點(diǎn) :( 1 )對感應(yīng)加熱電源要求不高 (常用 8kHz、1 0 0kW) ,即不需要特殊的頻率及高的功率密度 ,設(shè)備投資費(fèi)用少。( 2 )低淬透性鋼成本低 ,其價(jià)格與中碳結(jié)構(gòu)鋼相似。適當(dāng)停留感應(yīng)器,由于熱傳導(dǎo)和微弱感應(yīng)雙重影響,使環(huán)形區(qū)與圓柱區(qū)之間的過渡區(qū)得以加熱。( 3)輪齒表面有很高的殘余壓應(yīng)力 ,齒心部由于熱透 ,硬度略有提高 ,因此輪齒的抗彎性強(qiáng)度得到提高 ,綜合力學(xué)性能好。

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 。早期的齒輪雙頻淬火是在兩個(gè)感應(yīng)器中進(jìn)行的 ,即先在中頻感應(yīng)器進(jìn)行預(yù)熱 ,然后在高頻感應(yīng)器中進(jìn)行終加熱?，F(xiàn)代化的雙頻齒輪感應(yīng)淬火現(xiàn)代化的雙頻齒輪加熱已經(jīng)改進(jìn)在一個(gè)感應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行。

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。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。車軸加熱感應(yīng)器用矩形紫銅管制造成圓形感應(yīng)器,并通水冷卻,零件加熱后由用附帶噴水圈進(jìn)行噴射冷卻。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）。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。淬火-蒸氣層，沸騰和對流熱傳遞的三個(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淬火流動和冷卻嚴(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)相對于齒輪和齒輪擺動的偏心。即使齒輪旋轉(zhuǎn)，齒輪擺動將導(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。