帶偏心輪凸輪軸的感應(yīng)加熱淬火

凸輪軸是廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、工程機(jī)械、拖拉機(jī)等發(fā)動(dòng)機(jī)的重要零件,它與挺桿組成一對(duì)摩擦副,其主要作用是保證氣閥定時(shí)開(kāi)啟和關(guān)閉。由于發(fā)動(dòng)機(jī)的高速運(yùn)轉(zhuǎn)以及氣門(mén)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。凸輪軸材料的選用主要取決于其在發(fā)動(dòng)機(jī)中的工作條件、使用狀況等。目前制造凸輪軸的材料、工藝種類較多,可分為鋼和鑄鐵兩大類。凸輪軸感應(yīng)淬火機(jī)床必須對(duì)偏心輪表面淬硬。第二種解釋就是因?yàn)橛捎诟袘?yīng)淬火時(shí)冷卻速度快，在齒輪淬火表面層存在較大的殘留壓應(yīng)力，從而提高了齒輪的表面硬度。淬火機(jī)床具有兩個(gè)工位，淬火變壓器、感應(yīng)器共兩套,每個(gè)工位各一套。雙工位可單獨(dú)執(zhí)行淬火程序,可對(duì)凸輪軸的各軸承檔、凸輪檔、偏心輪檔單獨(dú)進(jìn)行加熱、淬火。加熱電源系統(tǒng)設(shè)備采用晶體管感應(yīng)加熱電源，輸出功率范圍可調(diào)。淬火機(jī)床控制部分該控制系統(tǒng)由西門(mén)子S840D數(shù)控系統(tǒng)構(gòu)成,是該設(shè)備的核心部分，對(duì)淬火過(guò)程的凸輪軸運(yùn)動(dòng)、感應(yīng)器移動(dòng)、能量控制、冷卻水和淬火介質(zhì)的冷卻、供給等進(jìn)行控制,并具有自動(dòng)監(jiān)測(cè)和報(bào)警功能,能將故障編碼和主要內(nèi)容顯示在主菜單上?？赏ㄟ^(guò)主菜單上的按鈕進(jìn)行操作,并對(duì)程序中各參數(shù)進(jìn)行修改、保存,實(shí)現(xiàn)不同的淬火工藝。

車(chē)軸的感應(yīng)淬火

40鋼車(chē)軸表面感應(yīng)淬火強(qiáng)化工藝研究是我國(guó)高速鐵路的發(fā)展需要,填補(bǔ)國(guó)內(nèi)在這項(xiàng)領(lǐng)域的技術(shù)空白。

車(chē)軸表面強(qiáng)化工藝的選擇對(duì)于絕大部分軸類零件,通常采用高頻或中頻表面淬火來(lái)提高其使用壽命。動(dòng)車(chē)軸、機(jī)車(chē)軸是一種即傳遞動(dòng)力而又起支撐作用的心軸,而車(chē)輛軸是一種不傳遞動(dòng)力而只起支撐作用的心軸,主要承受彎曲或彎曲疲勞負(fù)荷。統(tǒng)計(jì)表明大多數(shù)的各類軸均因疲勞斷裂和微動(dòng)磨蝕磨損而失效。為了避免發(fā)生脆性斷裂,滿足強(qiáng)度與韌性的要求,目前車(chē)軸常采用調(diào)質(zhì)或正火工藝,但往往因疲勞與微動(dòng)磨蝕磨損性能欠佳,而沒(méi)有達(dá)到應(yīng)有的使用壽命。實(shí)踐表明,在調(diào)質(zhì)或正火的基礎(chǔ)上再施加表面感應(yīng)淬火強(qiáng)化處理,可使服役壽命成倍地延長(zhǎng)。因此,這是提高車(chē)軸使用壽命的一種重要工藝方法。回火就是將淬火后的工件重新加熱到臨界以下回火溫度后,保溫一定時(shí)間,然后取出冷卻到室溫的熱處理工藝。車(chē)軸表面強(qiáng)化一般主要分噴涂 滾壓強(qiáng)化和感應(yīng)淬火強(qiáng)化兩種,滾壓強(qiáng)化因其強(qiáng)化深度較淺,硬度較低,提高服役壽命有限。中頻感應(yīng)淬火加熱適中,適合車(chē)軸表面加熱深度。日本、法國(guó)均采用中頻感應(yīng)淬火強(qiáng)化。表面感應(yīng)強(qiáng)化對(duì)提高車(chē)軸的彎曲或扭轉(zhuǎn)疲勞強(qiáng)度、減少對(duì)缺口的敏感性和應(yīng)力集中十分有效。表面感應(yīng)淬火后,由于心部高的有效韌性和塑性,允許其硬化層有較高的硬度,以保持高的耐磨性、強(qiáng)度和殘余壓應(yīng)力,充分發(fā)揮材料的潛力。國(guó)外對(duì)車(chē)軸中頻感應(yīng)淬火從過(guò)去的局部淬火、分段淬火,發(fā)展到現(xiàn)在的表面全長(zhǎng)淬火。

采用同時(shí)雙頻法，頻率較低和較高同時(shí)饋入感應(yīng)器。硬化通過(guò)加熱來(lái)實(shí)現(xiàn)。正確淬火對(duì)于的旋轉(zhuǎn)硬化結(jié)果至關(guān)重要，應(yīng)該在加熱后盡快進(jìn)行。鋼齒圈的感應(yīng)淬火鋼齒圈的表面感應(yīng)淬火后技術(shù)要求為:表面硬度55HRC~60HRC,淬硬層深為1。時(shí)間間隙加熱和淬火可以通過(guò)使用快速CNC軸定位來(lái)化噴頭，或通過(guò)將猝熄電路集成到感應(yīng)器中。在此期間淬火階段齒輪的轉(zhuǎn)速降低到50rpm以下避免在與旋轉(zhuǎn)方向相反的側(cè)面上的“陰影效應(yīng)”。

許多其他因素影響自旋硬化結(jié)果。材料要硬化和其初始結(jié)構(gòu)，例如，具有決定性的影響。由于短奧氏體化時(shí)間，初始鋼結(jié)構(gòu)必須是密實(shí)的（ASTM7及以上）。所以,噴水圈噴水孔采用多排交叉分布,為防止靠近感應(yīng)器處噴水孔噴射水柱飛濺影響加熱效果。非均勻的珠光體 - 鐵素體初始結(jié)構(gòu)是不合適的。初始結(jié)構(gòu)和碳含量的重要性隨模塊尺寸而增加減少。如果稍微增加的淬火畸變是可接受的，則是感應(yīng)的預(yù)淬火和回火在輪廓淬火之前可以大大提高齒輪的淬透性。

模塊尺寸是旋轉(zhuǎn)硬化的另一個(gè)關(guān)鍵因素。自旋硬化是一種通用且可靠的工藝，可以硬化齒輪，螺旋齒輪和內(nèi)齒輪與表面不規(guī)則的距離。利用獨(dú)特的感應(yīng)器解決方案可用來(lái)限制這種效果通過(guò)增強(qiáng)功率分布。