變速器換檔叉軸感應(yīng)淬火

換檔叉軸結(jié)構(gòu)獨特,技術(shù)要求高,采用常規(guī)的感應(yīng)淬火工藝難以達到技術(shù)要求。熱處理技術(shù)要求及零件結(jié)構(gòu)特點零件材料為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,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到淬火溫度時,盲孔出口平臺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)淬火機床，專用淬火操縱臺和工件回轉(zhuǎn)驅(qū)動架等輔助裝置。我們曾經(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)器對波形槽單邊加熱時,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)波形槽溫度達淬火溫度時,盲孔也已被加熱,無法達到盲孔精度要求。

改進工藝方案為零件預(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，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到很高的接觸疲勞強度、高的抗彎曲強度及良好的耐磨性，但熱處理周期長，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，其特點是加熱速度快、幾乎沒有保溫時間 (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)橹绷麟妷海喠鲗?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，對工件進行感應(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)過程中對加強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?？刂七^程中融入恒流PID和數(shù)字鎖相環(huán)運算、PWM 波形輸出頻率實時性和高分辨率移相 PWM 及死區(qū)時間控制，計算時間短，計算量大，要求系統(tǒng)有較高的運算速度和精度；需要同時對多個電流、電壓值進行采樣分析，要求系統(tǒng)有較強的并行處理能力，能完成系統(tǒng)要求的數(shù)據(jù)存儲、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

為便于實現(xiàn)機械化和自動化，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)生一個交變的磁場，把金屬毛坯置于交變的磁場內(nèi)，在其內(nèi)部便產(chǎn)生一個交變電勢，在電動勢作用下金屬內(nèi)部產(chǎn)生交變渦流。由于發(fā)動機的高速運轉(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，表面和中心溫度差不得超過100℃。對于大直徑的毛坯，為了縮短內(nèi)層金屬的加熱時間、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，不但延長了熱量由外層向內(nèi)層的傳遞時間，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，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：升溫快，氧化和脫碳少，勞動條件好，便于實現(xiàn)機械化和自動化。

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理齒輪雙頻淬火的機理是先用較低頻率進行齒輪預(yù)熱。在加熱期間旋轉(zhuǎn)齒輪以確保能量的均勻分布。可以使用環(huán)繞整個齒輪的感應(yīng)器。當(dāng)應(yīng)用感應(yīng)器時，有五個參數(shù)對硬度起主要作用：頻率，功率，循環(huán)時間，感應(yīng)器幾何形狀和淬火條件。通過加熱時間，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，應(yīng)結(jié)合較短的加熱時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)淬火是一個兩步過程：加熱和淬火。兩個階段都很重要。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，目前擁有多項核心專利，其淬火機床已應(yīng)用于眾多工業(yè)領(lǐng)域傳動部件及動力輸出部件的感應(yīng)淬火。淬火-蒸氣層，沸騰和對流熱傳遞的三個階段的經(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)，兩個階段被大大抑制。同時，在對流階段期間的冷卻更嚴重。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，因為不管旋轉(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。