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、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。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)。由于發(fā)動(dòng)機(jī)的高速運(yùn)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(qiáng)度和表面耐磨性等。淬火機(jī)床控制部分該控制系統(tǒng)由西門子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。可通過(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。

車軸的感應(yīng)淬火

40鋼車軸表面感應(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)車軸、機(jī)車軸是一種即傳遞動(dòng)力而又起支撐作用的心軸,而車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,這是提高車軸使用壽命的一種重要工藝方法。車軸表面強(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。要保持感應(yīng)淬火技術(shù)在轉(zhuǎn)向齒條生產(chǎn)線上的應(yīng)用,必須設(shè)計(jì)研制擠壓夾持裝置,確保該技術(shù)在大批量生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)揮功效。表面感應(yīng)強(qiáng)化對(duì)提高車軸的彎曲或扭轉(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。

薄壁齒輪的超音頻感應(yīng)加熱淬火

薄壁齒輪材料及熱處理技術(shù)要求

齒輪材料為45鋼。熱處理技術(shù)要求是齒坯正火到179-299HB，精切齒后沿齒溝高頻感應(yīng)加熱淬火到硬度48—55HRC。齒根淬硬層深度≥0.5mm。

淬火加熱電源設(shè)備

淬火機(jī)床功率100kW，加熱頻率100kHz。感應(yīng)器采用螺旋狀，同時(shí)感應(yīng)器設(shè)計(jì)時(shí)增大與齒輪的耦合，提升感應(yīng)加熱的速度。

加熱工藝參數(shù)

加熱采用全齒同時(shí)加熱方式。通過(guò)加熱電源輸入功率的調(diào)節(jié)控制齒輪感應(yīng)加熱時(shí)獲得的比功率，從而控制感應(yīng)加熱速度。加熱后采用噴水冷卻的方式。

汽車輪轂軸分段感應(yīng)淬火與整體感應(yīng)淬火的工藝的區(qū)別

分段感應(yīng)淬火和整體感應(yīng)淬火在汽車輪轂軸上應(yīng)用的進(jìn)行對(duì)比。

1.分段感應(yīng)淬火工藝

目前生產(chǎn)廠家大部分都設(shè)計(jì)采用復(fù)雜臺(tái)階的輪轂軸管結(jié)構(gòu)，由于輪轂軸管特殊結(jié)構(gòu)，目前感應(yīng)淬火強(qiáng)化多采用分段多次進(jìn)行。淬火強(qiáng)化區(qū)域包括兩段外圓柱面及三個(gè)過(guò)度圓角，淬火區(qū)域比較復(fù)雜。分段感應(yīng)淬火技術(shù)有以下缺點(diǎn)：

（1）輪轂軸管有兩段不連續(xù)的淬火區(qū)，分兩道工序淬火，所需感應(yīng)器品種多；

（2）淬火變形超差造成廢品率較高，且分段淬火生產(chǎn)節(jié)拍慢、成本高、工人勞動(dòng)強(qiáng)度大；

（3）分段感應(yīng)淬火形成的中間淬火軟帶降低了輪轂軸管的強(qiáng)度，由于淬火硬化區(qū)和軟帶硬度相差大，進(jìn)入磨削工序軟帶部位粗糙度偏低，影響磨削質(zhì)量；

（4）分段感應(yīng)淬火技術(shù)中圓角靠圓角的熱傳導(dǎo)帶起來(lái)，臺(tái)階尖角部位存在明顯的過(guò)熱問(wèn)題；

（5）分段感應(yīng)淬火使零件儲(chǔ)熱少，自回火開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn)增大。對(duì)于以上分段感應(yīng)淬火技術(shù)所帶來(lái)的缺點(diǎn)，其中淬火變形問(wèn)題可以采取加大磨削余量的辦法解決，但會(huì)增加部分磨削加工的成本；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。其他缺點(diǎn)在使用分段淬火技術(shù)時(shí)是無(wú)法解決辦法的，如需這些問(wèn)題，需進(jìn)一步優(yōu)化感應(yīng)熱處理工藝。