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熱處理技術(shù)之: 齒圈感應(yīng)加熱淬火工藝控制要點(diǎn)和注意事項(xiàng)有哪些?

熱處理技術(shù)之: 齒圈感應(yīng)加熱淬火工藝控制要點(diǎn)和注意事項(xiàng)

化學(xué)熱處理和感應(yīng)熱處理是鋼鐵零件表面熱處理強(qiáng)化的兩種主要熱處理工藝方法,以使零件具有“表硬里韌”的力學(xué)性能。感應(yīng)加熱淬火因工藝簡(jiǎn)單,零件變形小,可對(duì)零件進(jìn)行局部處理,生產(chǎn)效率高,節(jié)能,清潔生產(chǎn)、環(huán)境污染少,以及工藝過程易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛的應(yīng)用。


齒圈(包括外齒圈和內(nèi)齒圈)作為常用的機(jī)械傳動(dòng)零件,特別是大直徑齒圈通過感應(yīng)加熱淬火工藝進(jìn)行表面強(qiáng)化應(yīng)用相當(dāng)普遍。


一、齒圈感應(yīng)淬火常用方法

齒圈感應(yīng)加熱淬火有四種,沿齒溝感應(yīng)淬火(gap-by-gap)、逐齒感應(yīng)淬火(tooth-by-tooth)、回轉(zhuǎn)感應(yīng)淬火(spin hardening)、雙頻感應(yīng)淬火。沿齒溝感應(yīng)淬火、逐齒感應(yīng)淬火工藝特別適用于直徑大(可達(dá)2.5m以上)、模數(shù)大的外齒圈和內(nèi)齒圈,但不適用于小直徑和小模數(shù)齒輪(模數(shù)小于6)。


1. 沿齒溝感應(yīng)淬火

使齒面和齒根得到硬化,齒頂中部無淬硬層(見圖1)。此法熱處理變形小,但生產(chǎn)效率低。

圖1 沿齒溝感應(yīng)淬火

 

2.逐齒感應(yīng)淬火

齒面硬化,齒根無硬化層,提高齒面的耐磨性,但因熱影響區(qū)的存在,會(huì)降低齒的強(qiáng)度,如圖2所示。

圖2 逐齒感應(yīng)淬火

 

3.回轉(zhuǎn)感應(yīng)淬火

單圈掃描淬火或多匝同時(shí)加熱淬火,齒部基本淬透,齒根硬化層淺(見圖3)。適于中小齒輪,不適于高速、重載齒輪。

圖3 回轉(zhuǎn)感應(yīng)淬火

 

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。


二、沿齒溝感應(yīng)淬火工藝控制要點(diǎn)


(1)齒圈沿齒溝感應(yīng)淬火常用頻率為1~30kHz,感應(yīng)器與零件的間隙控制在0.5~1mm。


(2)沿齒溝感應(yīng)器產(chǎn)生的渦流呈蝴蝶狀,根部電流密度最高。因此,感應(yīng)器必須加裝導(dǎo)磁體,利用其槽口驅(qū)流效應(yīng),增加感應(yīng)器鄰近齒根表面的電流密度,改善感應(yīng)器的效率。


(3)需精確控制感應(yīng)器與相鄰兩齒側(cè)非常對(duì)稱,并嚴(yán)格控制齒側(cè)和齒根的間隙。


(4)合理匹配感應(yīng)器的高度和導(dǎo)磁體的用量,保證齒面、齒根的加熱溫度均勻一致,防止淬裂。


現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用如圖4、圖5所示。

圖  4

圖   5


三、沿齒溝感應(yīng)淬火感應(yīng)器種類


(1)單回路感應(yīng)器

 如圖6所示。

圖  6


(2)分支回路感應(yīng)器

主路居中,兩支回路居兩側(cè),主路電流是支路電流的兩倍,可有效減少齒圈進(jìn)、出端面的尖角過熱形象。

感應(yīng)器制造精度要高,使用壽命長(zhǎng),使用中還需認(rèn)真細(xì)致地進(jìn)行調(diào)整,以避免其早期損壞。


四、沿齒溝感應(yīng)淬火常見問題與對(duì)策


(1)淬硬層分布不勻,一側(cè)硬度高、硬層深;另一側(cè)硬度低、硬層淺。這是因?yàn)檠佚X溝感應(yīng)淬火與圓環(huán)感應(yīng)器回轉(zhuǎn)感應(yīng)淬火相比,位置敏感度很高,需要設(shè)計(jì)制造高精度定位裝置,以保證齒側(cè)與感應(yīng)器的間隙高度對(duì)稱分布。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。


(2)已淬硬齒側(cè)退火。原因是輔助冷卻裝置調(diào)整不到位或冷卻液量不足。


(3)感應(yīng)器鼻尖部分銅管過熱。在采用非埋入式沿齒溝掃描淬火工藝時(shí),因感應(yīng)器與零件間的間隙相對(duì)較小,受加熱面的熱輻射,以及鼻部銅管有限尺寸的約束,銅管極易過熱燒壞,使感應(yīng)器損壞。因此,感應(yīng)器要保證有足夠流量和壓力的冷卻介質(zhì)通過。


(4)感應(yīng)處理過程中齒圈的形狀、位置變化。沿齒溝掃描淬火時(shí),最后處理齒會(huì)脹出0.1~0.3mm。形變、熱膨脹、感應(yīng)器調(diào)整不當(dāng)會(huì)造成零件與感應(yīng)器相碰而損壞。因此,在決定感應(yīng)器與齒側(cè)間隙時(shí)要考慮熱膨脹因素,并采用適當(dāng)?shù)南尬谎b置來保證間隙。


(5)感應(yīng)器導(dǎo)磁體性能退化。導(dǎo)磁體工作條件惡劣,處于高密磁場(chǎng)、高電流環(huán)境下,極易過熱損壞(見圖7),同時(shí)淬火介質(zhì)、銹蝕都會(huì)使其性能退化。因此,要做好感應(yīng)器的日常維護(hù)和保養(yǎng)。

圖7  感應(yīng)器過熱損壞

作者:李鳳海,李偉

單位:河北鋼鐵集團(tuán)宣工公司

來源:《金屬加工(熱加工)》雜志

圖片加載中...
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