大型托輪軸感應(yīng)淬火的工藝分析

大型托輪軸的材料為40Cr鋼，重量約900-1200kg,兩端表面淬火硬度為HRC通40~45，淬硬層深度＞0.4mm.在通常情況下，高頻感應(yīng)加熱表面淬火時，一次可以加熱的零件表面，是由高頻變壓器、感應(yīng)器的效率、設(shè)備的輸出功率及零件加熱所需的單位功率決定。軸類零件的外表面加熱淬火，當(dāng)加熱設(shè)備一定時，所能加熱的直徑與感應(yīng)器有效圈的高度有關(guān)。軸外表面連續(xù)加熱時，在瞬時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。表面淬火變形小，較整理淬火生產(chǎn)率更高，因而生產(chǎn)過程中沒有特殊要求的多進(jìn)行表面淬火。由于托輪軸重量和尺寸較大，超過了一般淬火機床的適應(yīng)范圍，為此，將托輪軸的一端用臥式淬火機床的卡盤卡緊，中部置于新制作的托車的支承輪上，為了避免劃傷軸的表面，支承輪用黃銅制作。淬火時，支承輪可以隨工件轉(zhuǎn)動。托車可以固定于支架的軌道上滾動，當(dāng)托輪軸放于托車的支承輪上時，支承輪受很大的重力，因此，軸與支承輪之間也會產(chǎn)生較大的摩擦力。

托輪軸的感應(yīng)加熱表面淬火表明，適當(dāng)減小通常沿用的淬火感應(yīng)圈有效圈的高度，可以增大軸類淬火的直徑，再對淬火機床稍作改裝，就可以在一定范圍內(nèi)解決大型軸類的表面淬火問題了。

車軸感應(yīng)淬火設(shè)備

感應(yīng)器研制車軸是一個變直徑的圓柱體,要實現(xiàn)全長表面淬火在很大程度上取決于感應(yīng)器的結(jié)構(gòu)設(shè)計與制造。加熱用感應(yīng)器的設(shè)計應(yīng)主要考慮①使被加熱零件的表面溫度均勻;②感應(yīng)器損耗小,電;③感應(yīng)器冷卻良好;④制造簡單,有足夠的機械強度,操作使用方便。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。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。為了保證在感應(yīng)加熱中盡可能地減少漏磁,提高加熱效率,感應(yīng)器與零件之間的間距盡可能小,但要有足夠的間隙,保證使感應(yīng)器能與車軸的相對運動順利進(jìn)行。因此,選擇圓環(huán)形感應(yīng)器內(nèi)側(cè)與車軸輪座表面之間的距離為5～6ｍｍ較為合適。

加熱設(shè)備頻率的選擇感應(yīng)加熱的電流透入深度與電流的頻率成反比,必須正確選擇中頻發(fā)生器設(shè)備的中頻電流頻率,以實現(xiàn)一定加熱深度的感應(yīng)加熱。正確選擇加熱電流頻率可實現(xiàn)技術(shù)要求,提高熱處理質(zhì)量,充分發(fā)揮設(shè)備的效能,提高生產(chǎn)率,節(jié)省電能。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。感應(yīng)器的電頻率選擇與零件的直徑大小有關(guān),大直徑零件可采用較低的頻率,所以對于直徑很大的車軸,選擇下限頻率中頻電源作為車軸感應(yīng)加熱的中頻加熱設(shè)備。

冷卻器的研制車軸中頻感應(yīng)表面淬火,冷卻是關(guān)鍵。因為車軸鋼的含碳量低,臨界冷卻速度高。選擇適當(dāng)?shù)睦鋮s方法和冷卻介質(zhì),才能使淬火區(qū)獲得馬氏體組織。加熱設(shè)備頻率的選擇感應(yīng)加熱的電流透入深度與電流的頻率成反比,必須正確選擇中頻發(fā)生器設(shè)備的中頻電流頻率,以實現(xiàn)一定加熱深度的感應(yīng)加熱。因此,冷卻器的合理設(shè)計就顯得致關(guān)重要。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。

淬火機床的研制為盡可能減少車軸淬火后的變形,淬火機床采用豎立式,車軸垂直放置，自身旋轉(zhuǎn),以使車軸圓周表面的加熱均勻。淬火機床上的中頻變壓器連接加熱用感應(yīng)器一起可沿車軸縱向上下移動 ,移動速度采用變頻連續(xù)可調(diào)。

整體感應(yīng)淬火工藝技術(shù)針對現(xiàn)有分段感應(yīng)淬火工藝技術(shù)存在的問題進(jìn)行研究，開發(fā)出整體感應(yīng)淬火技術(shù)，整體感應(yīng)淬火工藝技術(shù)是將原來的兩次感應(yīng)淬火工藝合二為一，解決了分段感應(yīng)淬火過程中存在的問題，并使淬火區(qū)域連接在一起，實現(xiàn)淬硬層連續(xù)，提升產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本。整體感應(yīng)淬火技術(shù)的開發(fā)主要包括感應(yīng)淬火技術(shù)專用感應(yīng)器的設(shè)計及試制、輪轂軸管零件的工藝調(diào)試及結(jié)果分析；通過多輪的試驗及工藝調(diào)試試制出感應(yīng)淬火專用感應(yīng)器，開發(fā)出感應(yīng)淬火工藝，并試制出合格的輪轂軸管零件。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(dá)淬火溫度時,盲孔也已被加熱,無法達(dá)到盲孔精度要求。整體感應(yīng)淬火技術(shù)由于淬火區(qū)域大，零件儲熱高，為自回火技術(shù)的實施創(chuàng)造了條件，因此在開發(fā)整體感應(yīng)淬火工藝過程中通過嚴(yán)格控制噴水壓力、持續(xù)時間、淬火液濃度等參數(shù)，使零件淬火后余溫達(dá)到大約200℃，實現(xiàn)了自回火，節(jié)省了回火費用。