機(jī)械零部件淬火選用表面淬火設(shè)備效率更高

機(jī)械零部件為什么需要淬火?機(jī)械零部件一般為金屬制品，金屬在開采過(guò)程中由于其內(nèi)部的雜質(zhì)較多，其物理化學(xué)性質(zhì)在使用中存在著嚴(yán)重的不穩(wěn)定性，通過(guò)熱處理加工 ，能夠有效的對(duì)其進(jìn)行提純，完善其內(nèi)部的純度，熱處理技術(shù)還能夠強(qiáng)化其質(zhì)量的提升，優(yōu)化其實(shí)際的使用性能。使用軸承高頻淬火設(shè)備大大提高了工件淬火的生產(chǎn)效率，使用壽命也大大延長(zhǎng)，但軸承高頻淬火設(shè)備可使工件壽命提高7～8倍不是所有廠家的產(chǎn)品都可以做到的，只有一部分的廠家可實(shí)現(xiàn)這一效果。金屬熱處理技術(shù)與其他的普通加工技術(shù)相比而言，具有極大的優(yōu)勢(shì)。首先，熱處理只是對(duì)工件的內(nèi)部的顯微組織或表面的化學(xué)成分進(jìn)行改變，對(duì)工件的使用性能進(jìn)行改善或者是增強(qiáng)，而一般不會(huì)改變工件的整體化學(xué)成分和形狀。其特點(diǎn)是改善工件的內(nèi)在質(zhì)量，而這一般不是肉眼所能觀察到的。

為什么感應(yīng)類的淬火設(shè)備更適合機(jī)械零部件淬火?1、提高零件表面的耐磨性。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(duì)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。2、提高零件的疲勞強(qiáng)度。3、減少畸變：滲碳齒輪由于工藝時(shí)間長(zhǎng)，淬火后畸變大，而齒輪感應(yīng)淬火，特別是同步雙頻(SDF)齒輪淬火，工藝時(shí)間短，畸變小，使齒輪精度提高，噪聲減低。4、節(jié)能、節(jié)材、節(jié)省勞動(dòng)力與環(huán)保：采用低誶透性鋼制造齒輪等零件，用感應(yīng)淬火，它首先是鋼材無(wú)合金元素，節(jié)省了材料費(fèi)用，感應(yīng)加熱是局部加熱淬火，時(shí)間短，因此大大節(jié)能;感應(yīng)淬火可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化在線生產(chǎn)，這樣節(jié)省了勞動(dòng)力，無(wú)油污、無(wú)有害氣體排放，更加保護(hù)環(huán)境。5、取代深層滲碳：深層滲碳是周期長(zhǎng)，電耗大的工藝。近年來(lái)國(guó)外已研發(fā)成功用感應(yīng)淬火來(lái)取代深層滲碳，取得了很好效果。

凸輪軸采用淬火設(shè)備進(jìn)行淬火熱處理，其感應(yīng)器是怎么樣的呢？

凸輪感應(yīng)器有圓環(huán)形與仿形兩種。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。發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪感應(yīng)器大都采用圓環(huán)形有效圈。為防止相鄰?fù)馆喕蜉S頸受到磁場(chǎng)影響而回火，因此，需要在有效圈上跨上導(dǎo)磁體束，既提高感應(yīng)器的效率，又防止磁力線散射。早期的凸輪感應(yīng)器在有效圈兩端裝上導(dǎo)磁體板與短路環(huán)，同樣具有屏蔽效果，但損耗較大，現(xiàn)在已經(jīng)被淘汰。

凸輪感應(yīng)器有時(shí)采用雙孔串聯(lián)，主要是為了利用變頻電源的功率，一般凸輪軸的軸頸數(shù)量少（如3個(gè)），而加熱表面積大，凸輪則數(shù)量多（如8個(gè)）而加熱面積小。因此，當(dāng)采用雙工位凸輪軸淬火機(jī)時(shí)，雙孔凸輪感應(yīng)器與單孔軸頸感應(yīng)器交替工作，能得到恰當(dāng)?shù)钠ヅ洹?

凸輪軸軸頸感應(yīng)器一般為一次加熱帶噴液結(jié)構(gòu)，特殊尺寸的軸頸也有采用掃描淬火的。4、雙頻感應(yīng)淬火：中頻預(yù)熱齒槽，高頻加熱齒頂，得到基本沿齒廓分布的硬化層。制動(dòng)凸輪感應(yīng)器，由于工件要求的淬硬部位為兩個(gè)圓弧面，現(xiàn)代制動(dòng)凸輪感應(yīng)器大都設(shè)計(jì)成仿形結(jié)構(gòu)。為避免凸輪尖部溫度過(guò)高，有些感應(yīng)器設(shè)計(jì)時(shí)，針對(duì)桃尖部裝有針形閥結(jié)構(gòu)，凸輪加熱時(shí)，針閥小孔噴出微小的淬火冷卻介質(zhì)，進(jìn)行溫度調(diào)整。

凸輪軸采用淬火設(shè)備進(jìn)行淬火熱處理，其熱處理工藝主要是通過(guò)感應(yīng)器實(shí)施的。因此，了解凸輪軸的淬火感應(yīng)器具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

在軸類零件中的應(yīng)用軸類感應(yīng)淬火

一般是對(duì)軸表面進(jìn)行局部淬火,材料為45鋼或40Cr,淬火的硬度可根據(jù)材料直徑大小設(shè)定感應(yīng)電流和加熱時(shí)間。若不對(duì)稱，還可能造成間隙小的一側(cè)發(fā)生感應(yīng)器與零件短路打弧，使感應(yīng)器早期損壞。淬火的硬度層深度,取決于感應(yīng)設(shè)備的頻率和加熱時(shí)間,頻率越高或加熱時(shí)間越短,硬度層深度越低。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中,經(jīng)常對(duì)軸的中心部有硬度要求,一般需要到專業(yè)的熱處理生產(chǎn)廠家進(jìn)行熱處理,這樣就帶來(lái)了加工周期長(zhǎng)、成本高等不足。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?，F(xiàn)以直徑20mm的電機(jī)轉(zhuǎn)子為例進(jìn)行說(shuō)明，電機(jī)轉(zhuǎn)子端面中心部有一個(gè)滑長(zhǎng)槽,滑長(zhǎng)槽的作用是負(fù)責(zé)傳遞電機(jī)輸出的動(dòng)力,如果沒(méi)有硬度或者硬度達(dá)不到規(guī)定的要求:37HRC~45HRC,裝配好的產(chǎn)品很快就因滑長(zhǎng)槽失效而失去動(dòng)力,因此滑長(zhǎng)槽的硬度直接影響整機(jī)產(chǎn)品質(zhì)量。感應(yīng)電流高、加熱時(shí)間短,軸伸表面硬度偏高而心部硬度偏低;感應(yīng)電流低、加熱時(shí)間長(zhǎng),軸伸表面和心部硬度都偏高。如果要使轉(zhuǎn)子軸心部淬火硬度達(dá)到規(guī)定要求,必須要按淬火工藝進(jìn)行感應(yīng)回火?；鼗鹁褪菍⒋慊鸷蟮墓ぜ匦录訜岬脚R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。常用的回火方法:低溫回火(回火溫度為150~250℃)、中溫回火(回火溫度為350~500℃)、高溫回火(回火溫度為500~680℃)。

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(dá)到很高的接觸疲勞強(qiáng)度、高的抗彎曲強(qiáng)度及良好的耐磨性，但熱處理周期長(zhǎng)，淬火變形大，因此世界上工業(yè)化國(guó)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(diǎn)是加熱速度快、幾乎沒(méi)有保溫時(shí)間 (加熱到溫后立即淬火)。齒輪淬火機(jī)器的工藝方法：采用快速加熱與立即冷卻相結(jié)合的方式，通過(guò)快速加熱，使待加工鋼件表面達(dá)到淬火溫度，不等熱量傳到心部即迅速冷卻，僅使表層淬硬為馬氏體，心部仍為未淬火的原來(lái)塑性、韌性較好的退火，（或正火及調(diào)質(zhì)）組織。目前以數(shù)字信號(hào)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(jìn)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。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。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?，輪流?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(guò)串聯(lián)諧振產(chǎn)生電流，在線圈中形成交變磁場(chǎng)，對(duì)工件進(jìn)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。(1)淬火感應(yīng)器與花鍵軸鍵槽同一截面各部位不等間距齒頂部位加熱速度快,增大間距,減弱磁感應(yīng)強(qiáng)度。由DSP產(chǎn)生PWM脈沖信號(hào)?？刂七^(guò)程中融入恒流PID和數(shù)字鎖相環(huán)運(yùn)算、PWM 波形輸出頻率實(shí)時(shí)性和高分辨率移相 PWM 及死區(qū)時(shí)間控制，計(jì)算時(shí)間短，計(jì)算量大，要求系統(tǒng)有較高的運(yùn)算速度和精度；需要同時(shí)對(duì)多個(gè)電流、電壓值進(jìn)行采樣分析，要求系統(tǒng)有較強(qiáng)的并行處理能力，能完成系統(tǒng)要求的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、傳輸、顯示等功能。