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發布時間：2021-06-19 07:59
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凸輪軸感應淬火
感應加熱淬火具有加熱速度快，生產，工件氧化脫碳少、淬火畸變小，勞動條件好，無污染和易于實現機械化、自動化等一系列優點。
對于凸輪軸感應淬火，傳統滲碳爐裝載量少，且淬火質量不高。淬火機床采用凸輪軸雙工位感應淬火機床，該設備感應加熱電源采用IGBT (與SCR可控硅相比，可靠性與節能效果更好，頻率適配范圍寬)。淬火機床可以嚴格控制冷卻液噴射時間，使工件既能獲得足夠的表面硬度，又不會因冷卻過于劇烈而開裂。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可調。凸輪軸淬火位置的調試首先根據凸輪軸的結構和尺寸，在程序中確定各檔相對位置。通過肉眼觀察感應器的位置及加熱效果完成粗調，粗調并試淬后，進行金相分析測定淬硬層的分布狀況，再進行位置微調。在確定加熱功率和淬火液濃度后，為了保證淬硬層深度達到技術要求，還需要確定合適的加熱時問，以保證在滿足技術要求的前提下，提高生產效率。
大模數齒輪淬火用感應加熱電源控制系統
與感應加熱表面淬火相比，滲碳淬火雖可以使齒面達到很高的接觸疲勞強度、高的抗彎曲強度及良好的耐磨性，但熱處理周期長，淬火變形大，因此世界上工業化國家在生產大模數重載齒輪軸逐漸開始采用感應加熱電源淬火，其特點是加熱速度快、幾乎沒有保溫時間 (加熱到溫后立即淬火)。如果要使轉子軸心部淬火硬度達到規定要求,必須要按淬火工藝進行感應回火。目前以數字信號處理器(DSP) 和復雜可編程邏輯器件 (CPLD) 為核心的感應加熱電源，已經科技取代進口設備。
基于 DSP 的感應加熱電源主要包括主電路與控制電路兩部分，主電路包括整流和逆變兩部分。軸承是當代機械設備中一種重要零部件，主要功能是支撐機械旋轉體，降低其運動過程中的摩擦系數，并保證其回轉精度。主電路整流部分輸入為380V/50 Hz 工頻交流電壓，經三相不控橋式整流后，轉變為直流電壓，輪流導通和關斷逆變橋器件，在逆變器的輸出端獲得交變的方波電壓，經高頻逆變變壓器耦合輸出到諧振電容和感應線圈，通過串聯諧振產生電流，在線圈中形成交變磁場，對工件進行感應加熱。
由于感應加熱用IGBT器件工作頻率在20至100kHz，可以滿足大多數感應加熱的工作需求。由DSP產生PWM脈沖信號。電流在工件截面上的分布很不均勻，工件表層電流密度很高，向內逐漸減小，這種現象稱為集膚效應。控制過程中融入恒流PID和數字鎖相環運算、PWM 波形輸出頻率實時性和高分辨率移相 PWM 及死區時間控制，計算時間短，計算量大，要求系統有較高的運算速度和精度；需要同時對多個電流、電壓值進行采樣分析，要求系統有較強的并行處理能力，能完成系統要求的數據存儲、傳輸、顯示等功能。
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，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。在實際生產過程中,經常對軸的中心部有硬度要求,一般需要到專業的熱處理生產廠家進行熱處理,這樣就帶來了加工周期長、成本高等不足。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。
齒輪雙頻淬火
1. 齒輪雙頻淬火機理
齒輪雙頻淬火的機理是先用較低頻率進行齒輪預熱，然后在進行高頻加熱。
2. 雙頻齒輪淬火法
齒輪雙頻淬火可由兩種方法實現，即同時加熱法：一次加熱齒輪全部加熱表面；掃描加熱法：齒輪依次通過中頻預熱及高頻加熱感應器。掃描淬火法所需電源功率比同時加熱法要小。
雙頻齒輪感應淬火工藝適用于大批量齒輪生產，能取代滲碳齒輪方式。
