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大型托輪軸感應(yīng)淬火的工藝分析

大型托輪軸的材料為40Cr鋼，重量約900-1200kg,兩端表面淬火硬度為HRC通40~45，淬硬層深度＞0.4mm.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。軸類(lèi)零件的外表面加熱淬火，當(dāng)加熱設(shè)備一定時(shí)，所能加熱的直徑與感應(yīng)器有效圈的高度有關(guān)。軸外表面連續(xù)加熱時(shí)，在瞬時(shí)加熱面積一定的情況下，加熱帶的寬度和所能加熱的軸的直徑成反比，加熱帶的寬度是由感應(yīng)有效圈的高度決定的。表面淬火變形小，較整理淬火生產(chǎn)率更高，因而生產(chǎn)過(guò)程中沒(méi)有特殊要求的多進(jìn)行表面淬火。由于托輪軸重量和尺寸較大，超過(guò)了一般淬火機(jī)床的適應(yīng)范圍，為此，將托輪軸的一端用臥式淬火機(jī)床的卡盤(pán)卡緊，中部置于新制作的托車(chē)的支承輪上，為了避免劃傷軸的表面，支承輪用黃銅制作。淬火時(shí)，支承輪可以隨工件轉(zhuǎn)動(dòng)。托車(chē)可以固定于支架的軌道上滾動(dòng)，當(dāng)托輪軸放于托車(chē)的支承輪上時(shí)，支承輪受很大的重力，因此，軸與支承輪之間也會(huì)產(chǎn)生較大的摩擦力。

托輪軸的感應(yīng)加熱表面淬火表明，適當(dāng)減小通常沿用的淬火感應(yīng)圈有效圈的高度，可以增大軸類(lèi)淬火的直徑，再對(duì)淬火機(jī)床稍作改裝，就可以在一定范圍內(nèi)解決大型軸類(lèi)的表面淬火問(wèn)題了。

車(chē)軸感應(yīng)淬火設(shè)備

感應(yīng)器研制車(chē)軸是一個(gè)變直徑的圓柱體,要實(shí)現(xiàn)全長(zhǎng)表面淬火在很大程度上取決于感應(yīng)器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制造。加熱用感應(yīng)器的設(shè)計(jì)應(yīng)主要考慮①使被加熱零件的表面溫度均勻;②感應(yīng)器損耗小,電;③感應(yīng)器冷卻良好;④制造簡(jiǎn)單,有足夠的機(jī)械強(qiáng)度,操作使用方便。車(chē)軸加熱感應(yīng)器用矩形紫銅管制造成圓形感應(yīng)器,并通水冷卻,零件加熱后由用附帶噴水圈進(jìn)行噴射冷卻。解決花鍵軸同一鍵槽各部位淬火加熱溫度不均勻性問(wèn)題：(1)減少感應(yīng)器高度在保證感應(yīng)器本身強(qiáng)度及內(nèi)部冷卻系統(tǒng)冷卻能力的前提下,減少感應(yīng)器高度,使感應(yīng)器可以進(jìn)入花鍵三分之一后就開(kāi)始加熱,使感應(yīng)器預(yù)熱部位的作用得以充分發(fā)揮。為了保證在感應(yīng)加熱中盡可能地減少漏磁,提高加熱效率,感應(yīng)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(yīng)器能與車(chē)軸的相對(duì)運(yùn)動(dòng)順利進(jìn)行。因此,選擇圓環(huán)形感應(yīng)器內(nèi)側(cè)與車(chē)軸輪座表面之間的距離為5～6ｍｍ較為合適。

加熱設(shè)備頻率的選擇感應(yīng)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(shè)備的中頻電流頻率,以實(shí)現(xiàn)一定加熱深度的感應(yīng)加熱。正確選擇加熱電流頻率可實(shí)現(xiàn)技術(shù)要求,提高熱處理質(zhì)量,充分發(fā)揮設(shè)備的效能,提高生產(chǎn)率,節(jié)省電能。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。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。

冷卻器的研制車(chē)軸中頻感應(yīng)表面淬火,冷卻是關(guān)鍵。因?yàn)檐?chē)軸鋼的含碳量低,臨界冷卻速度高。選擇適當(dāng)?shù)睦鋮s方法和冷卻介質(zhì),才能使淬火區(qū)獲得馬氏體組織。加熱設(shè)備頻率的選擇感應(yīng)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(shè)備的中頻電流頻率,以實(shí)現(xiàn)一定加熱深度的感應(yīng)加熱。因此,冷卻器的合理設(shè)計(jì)就顯得致關(guān)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(yīng)器處噴水孔噴射水柱飛濺影響加熱效果。

淬火機(jī)床的研制為盡可能減少車(chē)軸淬火后的變形,淬火機(jī)床采用豎立式,車(chē)軸垂直放置，自身旋轉(zhuǎn),以使車(chē)軸圓周表面的加熱均勻。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(chē)軸縱向上下移動(dòng) ,移動(dòng)速度采用變頻連續(xù)可調(diào)。

整體感應(yīng)淬火工藝技術(shù)針對(duì)現(xiàn)有分段感應(yīng)淬火工藝技術(shù)存在的問(wèn)題進(jìn)行研究，開(kāi)發(fā)出整體感應(yīng)淬火技術(shù)，整體感應(yīng)淬火工藝技術(shù)是將原來(lái)的兩次感應(yīng)淬火工藝合二為一，解決了分段感應(yīng)淬火過(guò)程中存在的問(wèn)題，并使淬火區(qū)域連接在一起，實(shí)現(xiàn)淬硬層連續(xù)，提升產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本。整體感應(yīng)淬火技術(shù)的開(kāi)發(fā)主要包括感應(yīng)淬火技術(shù)專(zhuān)用感應(yīng)器的設(shè)計(jì)及試制、輪轂軸管零件的工藝調(diào)試及結(jié)果分析；通過(guò)多輪的試驗(yàn)及工藝調(diào)試試制出感應(yīng)淬火專(zhuān)用感應(yīng)器，開(kāi)發(fā)出感應(yīng)淬火工藝，并試制出合格的輪轂軸管零件。采用平面感應(yīng)器對(duì)波形槽單邊加熱時(shí),由于平面感應(yīng)器的功率損耗大,電效率低,加熱速度慢,在加熱波形槽過(guò)程中,熱量已向盲孔傳導(dǎo),再加上平面感應(yīng)器磁力線(xiàn)逸散入盲孔,當(dāng)波形槽溫度達(dá)淬火溫度時(shí),盲孔也已被加熱,無(wú)法達(dá)到盲孔精度要求。整體感應(yīng)淬火技術(shù)由于淬火區(qū)域大，零件儲(chǔ)熱高，為自回火技術(shù)的實(shí)施創(chuàng)造了條件，因此在開(kāi)發(fā)整體感應(yīng)淬火工藝過(guò)程中通過(guò)嚴(yán)格控制噴水壓力、持續(xù)時(shí)間、淬火液濃度等參數(shù)，使零件淬火后余溫達(dá)到大約200℃，實(shí)現(xiàn)了自回火，節(jié)省了回火費(fèi)用。