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(qiáng)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?？紤]到生產(chǎn)實(shí)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(biāo)準(zhǔn)，對(duì)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(duì)模數(shù)大于16的內(nèi)齒圈推薦采用感應(yīng)淬火工藝進(jìn)行加工。齒輪淬火的目的，是為了加強(qiáng)齒輪的韌度，齒輪淬火一般可采用高頻感應(yīng)加熱設(shè)備，該設(shè)備可以安裝在機(jī)械加工生產(chǎn)線上，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化，便于管理，且可減少運(yùn)輸，節(jié)約人力，提高生產(chǎn)效率。

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(jìn)行感應(yīng)淬火。采用設(shè)計(jì)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?jī)?yōu)良、穩(wěn)定的感應(yīng)淬火齒圈。

2.感應(yīng)淬火的優(yōu)缺點(diǎn)

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(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等感應(yīng)淬火共有優(yōu)點(diǎn)，還具有以下特點(diǎn)：

（1）相比于氮化，其對(duì)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，故相應(yīng)磨量較小，設(shè)計(jì)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(shí)交貨期短，滿足一些客戶需求。

（4）便于機(jī)械化和自動(dòng)化，設(shè)備緊湊，使用方便，勞動(dòng)條件好。

但使用感應(yīng)淬火技術(shù)對(duì)內(nèi)齒圈進(jìn)行加工，尚有以下困難及缺點(diǎn)待克服：新齒形產(chǎn)品工藝試驗(yàn)周期較長(zhǎng)，感應(yīng)器設(shè)計(jì)/相關(guān)工藝參數(shù)選擇需要慎之又慎；不能實(shí)現(xiàn)全齒寬淬硬。目前可滿足設(shè)計(jì)上80%齒寬高符合工藝要求，這一點(diǎn)也是未來(lái)需要改進(jìn)和克服的地方；我國(guó)的感應(yīng)加熱電源及淬火設(shè)備針對(duì)齒輪產(chǎn)品的工藝技術(shù)需要,開發(fā)成套裝備和相應(yīng)的工藝,如前景看好的雙頻、多頻,同時(shí)加熱大功率電源、脈沖加熱電源、CNC齒輪淬火機(jī)床及配套的輔助設(shè)施和工藝軟件等方面,都具有巨大的市場(chǎng)。批量生產(chǎn)時(shí)，發(fā)生批量事故風(fēng)險(xiǎn)較大，需要嚴(yán)格的質(zhì)量控制體系和較高的質(zhì)量控制水平來(lái)進(jìn)行控制。

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。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。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。

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。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。淬火機(jī)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(dòng),移動(dòng)速度采用變頻連續(xù)可調(diào)。

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。

軸類零件在感應(yīng)加熱淬火后的回火溫度

感應(yīng)淬火的鋼軸類零件的回火溫度為150至205攝氏度。在該溫度的回火條件下，40鋼的軸具有的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度和較好的塑性（扭曲度），并具有的性能和抗過(guò)載性能。

此項(xiàng)結(jié)果是通過(guò)對(duì)40鋼（熱軋圓鋼）的軸類零件在進(jìn)行多次感應(yīng)淬火和回火試驗(yàn)得出的結(jié)果。試驗(yàn)在同一環(huán)境及同一感應(yīng)加熱設(shè)備下進(jìn)行。在試驗(yàn)中進(jìn)行了150攝氏度、175攝氏度、205攝氏度、260攝氏度、315攝氏度等一系列的回火試驗(yàn)并通過(guò)數(shù)據(jù)比對(duì)得出的結(jié)論。從40鋼軸的扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)結(jié)果看，在150攝氏度至205攝氏度回火溫度下可以獲得的性能。疲勞試驗(yàn)表示溫度超過(guò)205攝氏度后，回火的結(jié)果并不理想。對(duì)于溫度超過(guò)150攝氏度的回火而言，扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度極限下降了，而斷裂前的扭轉(zhuǎn)度在205攝氏度回火時(shí)達(dá)到了峰值。鏈輪在機(jī)械設(shè)備中應(yīng)用需要滿足高強(qiáng)度、高硬度、高耐磨性等的要求，給鏈輪表面淬火就是為幅提鏈輪的強(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。

錐齒輪高頻感應(yīng)加熱淬火工藝

錐齒輪用于拖拉機(jī)產(chǎn)品中，其齒部要求高頻表面淬火，圓柱形感應(yīng)器進(jìn)行工藝試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)工件淬火硬度不均, 不能滿足產(chǎn)品技術(shù)要求。

與齒部形狀相一致的錐形感應(yīng)器,通過(guò)工藝試驗(yàn),滿足了產(chǎn)品技術(shù)要求。

產(chǎn)品的材質(zhì)為45鋼，熱處理調(diào)質(zhì)硬度25-30HRC，齒部要求表面淬火，淬火硬度40-50HRC。

齒部高頻淬火采用感應(yīng)淬火設(shè)備。采用同時(shí)加熱噴水冷卻。高頻感應(yīng)淬火所用 感應(yīng)器為錐形感應(yīng)器,感應(yīng)器與齒部大端面之間間隙為2mm。

通過(guò)生產(chǎn)實(shí)踐，采用錐形感應(yīng)器對(duì)錐齒輪齒部進(jìn)行高頻淬火，回火后測(cè)得齒部表面淬火硬度均在40-50HRC之間，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，滿足生產(chǎn)需求及產(chǎn)品技術(shù)要求。