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大型托輪軸感應淬火的工藝分析

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，高頻感應加熱表面淬火時，一次可以加熱的零件表面，是由高頻變壓器、感應器的效率、設備的輸出功率及零件加熱所需的單位功率決定。在采用非埋入式沿齒溝掃描淬火工藝時，因感應器與零件間的間隙相對較小，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，使感應器損壞。軸類零件的外表面加熱淬火，當加熱設備一定時，所能加熱的直徑與感應器有效圈的高度有關。軸外表面連續(xù)加熱時，在瞬時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有效圈的高度決定的。由于托輪軸重量和尺寸較大，超過了一般淬火機床的適應范圍，為此，將托輪軸的一端用臥式淬火機床的卡盤卡緊，中部置于新制作的托車的支承輪上，為了避免劃傷軸的表面，支承輪用黃銅制作。淬火時，支承輪可以隨工件轉動。托車可以固定于支架的軌道上滾動，當托輪軸放于托車的支承輪上時，支承輪受很大的重力，因此，軸與支承輪之間也會產生較大的摩擦力。

托輪軸的感應加熱表面淬火表明，適當減小通常沿用的淬火感應圈有效圈的高度，可以增大軸類淬火的直徑，再對淬火機床稍作改裝，就可以在一定范圍內解決大型軸類的表面淬火問題了。

大模數齒輪淬火用感應加熱電源控制系統(tǒng)

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(yè)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)。軸外表面連續(xù)加熱時，在瞬時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有效圈的高度決定的。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。6)大模數齒輪采用單齒連續(xù)加熱淬火時，為保證感應器與齒部間隙的一致性，一般采用靠模對齒溝定位。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?yōu)橹绷麟妷海喠鲗ê完P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(lián)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。之后,感應器沿圓柱區(qū)向花鍵區(qū)方向移動,并根據硬化層深度要求不同,設定不同的移動速度和加熱功率,并冷卻,可以獲得預期的硬化層。由DSP產生PWM脈沖信號。控制過程中融入恒流PID和數字鎖相環(huán)運算、PWM 波形輸出頻率實時性和高分辨率移相 PWM 及死區(qū)時間控制，計算時間短，計算量大，要求系統(tǒng)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(tǒng)有較強的并行處理能力，能完成系統(tǒng)要求的數據存儲、傳輸、顯示等功能。

曲軸淬火感應淬火設備的技術

曲軸淬火感應器，特別是半環(huán)型感應器造價昂貴，因此如何降低造價，提率及增長使用壽命已成為主要的目標。

已研制出固定式（靜止式）曲軸淬火感應器，其特點是：加熱時工件不轉動，節(jié)能、，感應器壽命長。

根據生產率和工件構造，有幾種設備的技術可以適用以下四種主要操作：

1.周圍噴淋 一個專用的噴淋裝置將保護氣體帶給進行淬火的工件。它可以連接氣體或淬火液回路。在使用的時候，必須增加一個圍堵裝置以縮小需要氣體的區(qū)域。

2.手套式操作箱 對低產量和半自動生產方式而言，手套式操作箱方案是經濟、簡單的方案。齒輪感應淬火的發(fā)展齒輪的硬齒面熱處理工藝主要有:滲碳(和碳氮共滲)、滲氮(和軟氮化)及感應淬火。充氣室的簡化版早就被證明對于保護大、中、小復合的工件的氣體而言都適用。這個箱子的結構可以根據實際需要來訂制，通常在加工過程中是密封的，系統(tǒng)像半開口容器系統(tǒng)一樣簡單，以減少結垢。

3.充氣室 該設備的設計是用于大工件的，并需要有完整的全封閉的工作區(qū)域。從外部對工件的上下料操作需要一個自動化方案，并且需要適應大部件。為減少旋轉工作臺轉動以及掃描臺或其他機械裝置產生的氣流的干擾，可以為系統(tǒng)額外添加一個局部噴淋器。

齒輪高頻感應加熱淬火溫度

加熱溫度及加熱速度是感應加熱的基本的工藝參數， 它直接決定鋼的相變過程和淬火后的組織，是提高和穩(wěn)定高頻表面淬火工藝質量的重要保證。

高頻感應加熱是由交變電磁感應產生渦流和磁滯加熱零件。高頻感應加熱速度很快，在相變區(qū)內可達50-500攝氏度/秒，甚至更高。

高頻感應快速加熱中，在其他因素相同的條件下，完成相變的條件取決于相變 區(qū)內的加熱速度，加熱速度越快，完成相變的溫度就越高。

獲得淬火硬度的溫度，就是完成相變的理想淬火溫度,淬火組織為隱針狀 或細針狀馬氏體。若低于該淬火溫度下淬火，則淬火組織中出現屈氏體和少量鐵素體；若高于該溫度淬火，則得針狀或粗針狀馬氏體。

淬火溫度的選擇，主要決定于零件的服役條件，如以提高表面耐磨性為主，不 受沖擊的零件，可選擇獲得硬度的淬火溫度。