為什么齒輪感應(yīng)淬火后的表面硬度會比普通淬火的高？

齒輪經(jīng)過感應(yīng)淬火后的表面溫度會比普通的淬火處理高，這是感應(yīng)淬火的特點，這也可以稱為超硬現(xiàn)象。其實為什么齒輪淬火后表面的硬度更高呢？目前主要有兩種解釋。一是由于感應(yīng)加熱的方式，縮短了加熱時間，在加熱的過程中缺乏奧氏體晶粒產(chǎn)生的條件，因此導(dǎo)致了齒輪表面硬度提高了。第二種解釋就是因為由于感應(yīng)淬火時冷卻速度快，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。

為了印證殘留應(yīng)力對金屬工件的作用，我們特意將經(jīng)過高頻感應(yīng)淬火設(shè)備淬火的工件切斷，然后再將其與切斷前的硬度做比較，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過切斷后的硬度平均降低了2HRC以上，因此可以證明殘留壓應(yīng)力去除之后，金屬工件的硬度是會降低的。為什么齒輪殘留留壓應(yīng)力會導(dǎo)致表面硬度的提高呢？我們還可以從另一方面來解釋，這就是由于齒輪在經(jīng)過感應(yīng)設(shè)備淬火的時候，在低溫回火過程中，齒輪硬度下降的比普通淬火的要多。

現(xiàn)在，大家明白了為什么要使用高頻感應(yīng)淬火設(shè)備了嗎？因為齒輪感應(yīng)淬火后的表面硬度會比普通淬火的更高，使用感應(yīng)淬火設(shè)備，可獲得高硬度高耐磨的金屬工件，何樂而不為呢？

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。考慮到生產(chǎn)實際，在風(fēng)電增速箱內(nèi)齒圈的批量生產(chǎn)中采用滲氮或感應(yīng)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(yīng)淬火工藝進行加工。

1.感應(yīng)淬火工藝

風(fēng)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(yīng)淬火。采用設(shè)計制造合理的感應(yīng)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(yīng)淬火齒圈。

2.感應(yīng)淬火的優(yōu)缺點

將感應(yīng)淬火技術(shù)應(yīng)用于風(fēng)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(yīng)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(dāng)放寬。

（2）相比于滲碳淬火，工件不是整體加熱，變形較小，花鍵軸淬火設(shè)備視頻，故相應(yīng)磨量較小，設(shè)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(shè)備緊湊，使用方便，勞動條件好。

但使用感應(yīng)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(yīng)器設(shè)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(shè)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；批量生產(chǎn)時，發(fā)生批量事故風(fēng)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。

花鍵軸零件感應(yīng)淬火

花鍵軸類汽車零件在使用中承受扭轉(zhuǎn)應(yīng)力和滑動摩擦，所以需要具有較高的表面硬度和抗扭轉(zhuǎn)強度。感應(yīng)淬火是提高其使用性能的方法之一。在汽車或機械制造領(lǐng)域中，花鍵軸類零件往往是承受交變的扭轉(zhuǎn)、交變的彎曲和滑動摩擦等載荷。商用車常見花鍵軸類零件主要包括驅(qū)動半軸、貫通軸、傳動軸、花鍵軸、花鍵軸叉、軸間差速器殼、行星輪架軸、制動凸輪軸等。在生產(chǎn)實踐中為提高這些零件的使用性能，除個別零件采用調(diào)質(zhì)工藝外，絕大部分零件采用感應(yīng)熱處理強化工藝，其抗彎曲強度和抗扭轉(zhuǎn)疲勞強度等性能得到極大提高。

整體一次加熱淬火方法感應(yīng)器結(jié)構(gòu)為矩形銅管加導(dǎo)磁體的縱向分布形式，即由銅管繞制成矩形回線結(jié)構(gòu)， 加熱時，工件上的感生渦流縱向環(huán)流，在工件旋轉(zhuǎn)同時整個圓周面迅速被加熱。感應(yīng)器銅導(dǎo)線上裝置的導(dǎo)磁體起到控制磁力線分布的作用。感應(yīng)器的附近裝置噴液冷卻器，在加熱工件達到設(shè)定溫度(或時間)時自動噴液冷卻。目前，國內(nèi)汽車廠家多采用整體一次加熱淬火方法來處理半軸這類零件，零件的質(zhì)量和生產(chǎn)效率均達到比較好的狀態(tài)。

移動(掃描、連續(xù))加熱淬火方法感應(yīng)器一般為圓環(huán)形回線結(jié)構(gòu)，環(huán)形導(dǎo)線內(nèi)部通有足夠壓力和流量的循環(huán)冷卻水。感應(yīng)加熱時，工件上有周向感生電流流動，工件一邊加熱一邊與感應(yīng)器相對移動，感應(yīng)器上裝有噴液器，以實現(xiàn)一邊移動(掃描、連續(xù))加熱一邊噴射冷卻液冷卻，終實現(xiàn)淬火強化的目的。

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