齒輪聯(lián)軸器感應(yīng)加熱淬火的工藝研究

鼓形齒輪聯(lián)軸器在高速、重載機(jī)械上得到廣泛應(yīng)用，具有無(wú)軸向竄動(dòng)、傳動(dòng)平衡、沖擊振動(dòng)和噪聲小的特點(diǎn)，但加工工藝過(guò)程比較復(fù)雜，原熱處理花鍵采用滲氮處理。

為了提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提，對(duì)齒輪聯(lián)軸器進(jìn)行了感應(yīng)淬火處理的測(cè)試。測(cè)試采用數(shù)控感應(yīng)淬火機(jī)床，淬火感應(yīng)器與工件之間間隙均勻，采用掃描淬火的方式進(jìn)行.淬火后工件的內(nèi)花鍵，外鼓形齒硬度均符合技術(shù)要求，對(duì)內(nèi)花鍵、外鼓形齒進(jìn)行了裂紋檢測(cè)，未發(fā)現(xiàn)裂紋。對(duì)感應(yīng)淬火后齒輪聯(lián)軸器內(nèi)花鍵、外鼓形齒進(jìn)行變形檢測(cè)，變形較小，符合技術(shù)要求。有效硬化層深度，均滿足技術(shù)要求。金相組織檢驗(yàn)屬于細(xì)馬氏體，組織級(jí)別符合標(biāo)準(zhǔn)要求。淬火加熱及冷卻系統(tǒng)在完成一個(gè)工作程序后,回到起始工作位置時(shí),其重復(fù)定位精度誤差不能超過(guò)0。相對(duì)于滲碳工藝相比，可以縮短生產(chǎn)周期，并且可以提升生產(chǎn)效率，并降低生產(chǎn)成本。

齒輪旋轉(zhuǎn)感應(yīng)淬火技術(shù)

齒輪旋轉(zhuǎn)感應(yīng)淬火可分為兩種主要方法：通過(guò)硬化和輪廓硬化。種方法 - 主要用于齒輪高磨損 - 齒周邊采用低硬化比功率。但是，如果頻率太低，則存在溫度感應(yīng)渦流流動(dòng)，并且溫度在齒中滯后。淬火是通過(guò)浸沒(méi)或噴霧，以實(shí)現(xiàn)齒和根圓之間均勻的溫度。限制淬火畸變方法：①淬火時(shí)在齒條背部采用3點(diǎn)支撐,其中一點(diǎn)為預(yù)應(yīng)力支撐,其相對(duì)于另外2個(gè)支撐塊的高度,要控制在一定范圍內(nèi),同時(shí)3個(gè)支撐塊的布置必須同軸。全硬化后的回火用于工件防裂。

輪廓硬化分為單頻和雙頻過(guò)程，也實(shí)現(xiàn)了奧氏體化在單一加熱中，或通過(guò)將齒輪預(yù)加熱至550-750℃  加熱之前硬化溫度。預(yù)熱的目的是充分達(dá)到在終加熱期間在根圓中的高奧氏體化溫度，沒(méi)有過(guò)熱的齒。短加熱時(shí)間和高比功率通常需要實(shí)現(xiàn)在不規(guī)則距離處的硬化輪廓齒面。在通常情況下，高頻感應(yīng)加熱表面淬火時(shí)，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。

雙頻過(guò)程使用單獨(dú)或同時(shí)的頻率。使用單獨(dú)的頻率實(shí)現(xiàn)類(lèi)似于情況的硬化曲線硬化。該過(guò)程一個(gè)接一個(gè)地應(yīng)用兩個(gè)不同的頻率齒輪。齒以低頻率被預(yù)熱至550-750℃的頻率應(yīng)該使得在根圓區(qū)域中發(fā)生預(yù)熱。短延遲，使用較高頻率和比功率實(shí)現(xiàn)奧氏體化。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(chē)軸,選擇下限頻率中頻電源作為車(chē)軸感應(yīng)加熱的中頻加熱設(shè)備。準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是必不可少的，因?yàn)榧訜釙r(shí)間是測(cè)量的在這個(gè)終加熱階段中的十分之幾秒或秒。

汽車(chē)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(chē)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；2、各種汽車(chē)配件、摩托車(chē)配件的高頻淬火處理，如：曲軸、連桿、活塞銷(xiāo)、曲柄銷(xiāo)、鏈輪、凸輪軸、氣門(mén)、各種搖臂、搖臂軸。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。

生產(chǎn)應(yīng)用及推廣

（1）輪轂軸管整體感應(yīng)淬火的結(jié)果分析將整體感應(yīng)淬火的輪轂軸管樣品切樣分析，結(jié)果淬火區(qū)域連續(xù)，圓柱面和圓角淬硬層比較均勻。同時(shí)在零件的淬火區(qū)域內(nèi)用洛氏硬度計(jì)在不同部位上進(jìn)行硬度檢查， 其硬度比較均勻，硬度值為50~55HRC，能滿足產(chǎn)品設(shè)計(jì)的技術(shù)要求。用以上的檢驗(yàn)結(jié)果與分段工藝淬火結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，其硬度和淬硬層深優(yōu)于多次分段淬火工藝，調(diào)試完成的工藝淬火層連續(xù)均勻，且采用了自回火技術(shù)，提高了產(chǎn)品的質(zhì)量，降低了生產(chǎn)成本。齒輪淬火齒輪淬火的目的是使過(guò)冷奧氏體進(jìn)行馬氏體或貝氏體轉(zhuǎn)變，得到馬氏體或貝氏體組織，然后配合以不同溫度的回火，以大幅提高鋼的強(qiáng)度、硬度、耐磨性、疲勞強(qiáng)度以及韌性等，從而滿足各種機(jī)械零件和工具的不同使用要求。因此，整體一次感應(yīng)淬火完全可以替代于分段感應(yīng)淬火技術(shù)；

（2）輪轂軸管整體一次感應(yīng)淬火的小批量生產(chǎn)試制經(jīng)過(guò)多方論證及試驗(yàn)對(duì)比分析，已經(jīng)按計(jì)劃分階段完成了該零件的工藝試驗(yàn)，小批量試制以及大批量的生產(chǎn)，經(jīng)過(guò)使用表明整體一次應(yīng)淬火代替分段感應(yīng)淬火這一工藝改進(jìn)確實(shí)可行，零件生產(chǎn)的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)及經(jīng)濟(jì)指標(biāo)均已達(dá)到和滿足設(shè)計(jì)要求，從很大程度上已經(jīng)顯示出整體一次應(yīng)淬火這一工藝的優(yōu)越性和先進(jìn)性.