大型軸承圈滾道中頻感應淬火

鋼平面滾道軸承是火箭、、發(fā)射裝置中用于回轉支承的重要部件。其滾道表面應采用中頻感應連續(xù)淬火回火?；∶嬉蟠慊餒RC50~55,硬化層深度3.0mm,允許2處共有<40mm長、HRC>45的淬火軟帶區(qū),不允許有密集的發(fā)紋。

滾道圈嵌鑲在框架之中,采用中頻感應淬火機床，專用淬火操縱臺和工件回轉驅動架等輔助裝置。中頻淬火工藝在滾道弧面上連續(xù)漸進預熱、加熱噴射淬火。（2）相比于滲碳淬火，工件不是整體加熱，變形較小，故相應磨量較小，設計放模量可減少，且后續(xù)生產加工成本較低。調整、校正置于回轉驅動架上的軸承滾道,對回轉架中心的不同心度和不平行度小于0.6mm 。感應器施感導體的工作面與滾道表面間隙2~4 mm。軸承圈滾道表面中頻連續(xù)噴射淬火介質常用 0.05~0.3%聚乙烯醇水溶液、4~10%乳化油水溶液或其它油類介質。聚乙烯醇淬火介質冷卻能力強。

車軸感應淬火設備

感應器研制車軸是一個變直徑的圓柱體,要實現全長表面淬火在很大程度上取決于感應器的結構設計與制造。加熱用感應器的設計應主要考慮①使被加熱零件的表面溫度均勻;②感應器損耗小,電;③感應器冷卻良好;④制造簡單,有足夠的機械強度,操作使用方便。其作用是把不需加熱的地方全部屏蔽,只露出波形槽部分,這樣,在波形槽感應加熱淬火過程中可地減少盲孔受到的熱影響。車軸加熱感應器用矩形紫銅管制造成圓形感應器,并通水冷卻,零件加熱后由用附帶噴水圈進行噴射冷卻。為了保證在感應加熱中盡可能地減少漏磁,提高加熱效率,感應器與零件之間的間距盡可能小,但要有足夠的間隙,保證使感應器能與車軸的相對運動順利進行。因此,選擇圓環(huán)形感應器內側與車軸輪座表面之間的距離為5～6ｍｍ較為合適。

加熱設備頻率的選擇感應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)生器設備的中頻電流頻率,以實現一定加熱深度的感應加熱。1)齒輪全齒加熱淬火時，應在淬火機床上進行，齒輪與定位心軸的間隙應≤0。正確選擇加熱電流頻率可實現技術要求,提高熱處理質量,充分發(fā)揮設備的效能,提高生產率,節(jié)省電能。感應器的電頻率選擇與零件的直徑大小有關,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加熱的中頻加熱設備。

冷卻器的研制車軸中頻感應表面淬火,冷卻是關鍵。因為車軸鋼的含碳量低,臨界冷卻速度高。為了避免發(fā)生脆性斷裂,滿足強度與韌性的要求,目前車軸常采用調質或正火工藝,但往往因疲勞與微動磨蝕磨損性能欠佳,而沒有達到應有的使用壽命。選擇適當的冷卻方法和冷卻介質,才能使淬火區(qū)獲得馬氏體組織。因此,冷卻器的合理設計就顯得致關重要。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,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。

齒輪雙頻感應加熱過程及齒輪材質的選擇

雙頻加熱的原理是使用低高兩種頻率的熱源。首先，以較低頻率的熱源加熱(3—10kHz)，為齒輪預熱提供所需能量。

隨后，立即進行高頻熱源加熱，頻率范圍100-250kHz之間。頻率選擇依齒輪尺寸及周節(jié)大小而定。高頻熱源將迅速使全部齒輪外表面加熱至淬火溫度，然后齒輪立即淬火，獲得設計所規(guī)定的硬度。

在雙頻加熱中，固定在心軸上旋轉著的齒輪接受預熱，隨后一個快速“脈沖使之達到終適宜的淬火溫度后，工件被送入水中淬火。全部過程共需30秒鐘。

這一過程為計算機所控制。由于加熱速度快，表面無氧化、脫碳現象，外觀質量及心部材料的性能仍保持不變。

制造齒輪有多種材料，從工藝及經濟的觀點出發(fā)，鋼得到廣泛應用。

含碳量決定鋼能達到的硬度。通常用于感應熱處理的鋼，視其表面的設計硬度要求，含碳量一般為0.40,0.50或0.60％為宜。

要使零件在局部加熱之后淬火硬化，鋼的含碳量必須達到設計硬度的要求。

雙頻感應淬火解決這一問題的辦法是，嚴格控制熱處理變形，使變形量限制在太多數齒輪的設計要求范圍之內。

齒輪淬火處理有其特點，雙頻感應處理是各種方法中較理想的。在常規(guī)處理中，要同時滿足一定的硬化層深度及變形要求是困難的，因為兩者會相互影響，相互制約。第二種解釋就是因為由于感應淬火時冷卻速度快，在齒輪淬火表面層存在較大的殘留壓應力，從而提高了齒輪的表面硬度。而雙頻感應方法僅對齒輪的局部提供淬火所必須的能量(比常規(guī)生產減少2—3倍)，因此，變形范圍及硬化深度均達到設計要求。