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作者：王孟 单位：山推机械工程股份有限公司 来源：《金属加工（热加工）》杂志 热处理淬火分为整体淬火和表面淬火，其中表面淬火的加热方式一般采取感应加热。感应加热属于快速加热，所以加热速度、电流透入深度、工件材料、淬火冷却介质、冷却透入深度等对于相变温度、相变动力学和形成的组织都有很大的影响。 生产中，针对感应淬火工件材料成分，一方面，确定感应淬火机床电源加热频率、输出功率、感应器移动速度、感应器间隙等参数来控制加热速度和电流透入深度；另一方面淬火冷却介质、喷淋装置的冷却能力控制冷却透入深度，通过调整两个方面的因素来实现设计要求的淬火硬化层深度。 大齿轮单齿淬火视频如下： 1.技术要求 生产工件为大直径偏心齿轮，结构形式如图1所示，齿轮由齿圈及偏心体两部分组成，齿圈成分为45钢，生产工序为齿部表面包齿淬火、回火。零件表面要求达到的表面硬度值为48HRC、淬硬层为3～5mm来满足齿轮啮合时的接触强度、齿根抗弯强度及抗疲劳性能。 图 1 2.热处理感应淬火工艺参数 （1）加热温度 齿圈原始组织为调质组织，由于中频感应加热速度快，加热温度可适当提高，45钢加热温度控制在850～880℃。 （2）频率 850℃中频电流透入深度计算公式 式中 d——透入深度； μ——材料磁导率； ρ——材料电阻率； ƒ——电流频率。 具体生产经验值参考表1。 表 1
根据试验数据可以看出，随着频率的降低，深度值随之增大，根据不同的硬度要求，中频电流频率一般要控制在8000Hz以下。 （3）淬火冷却介质 45钢等形状简单零件可以直接选用自来水，控制淬火液温度为18～50℃，采用连续淬火方法，加热和冷却淬火连续进行。冷却喷淋装置45°角喷淋工件。 3.工艺试验结果及分析 调整合适电参数符合工艺要求，对齿轮试样进行淬火试验，采用控制变量法，分别进行6组试验，试样齿部标号57～62，试验参数如表2所示。 各个试样回火后进行理化检测，检测结果如表3所示。 根据数据显示： （1）对比标号为57和58、60和62的两组试验数据进行分析，可知淬火液温度对淬硬层的影响，表现为淬火液温度在20～50℃时，淬硬层深度随着淬火液温度的降低而增大，且感应层深度的变化范围为0.12～0.428mm，并且这一范围随着感应器移动速度的加快而增大。 由于淬火液温度降低时，喷淋冷却能力提高，冷却透入深度增加，使得工件淬硬层增大，同时当移动速度加快时，感应器对齿部加热与喷淋装置喷淋时间间隔变短，进一步地提高了冷却能力。 （2）对比分析标号为59和60的数据，结果表明工件淬火时电源输出功率对硬化层的影响，当功率增加13.5kW时，硬化层增加0.6mm左右。 由于感应加热主要靠感应器对工件感应加热的集肤效应，在工件表面形成涡流，越接近表面，温度越高。当电源输出功率增大时，涡流能量大，加热速度快，同时工件相对靠内的位置温度也高，从而达到淬火温度。但在实际生产中，过大的功率会造成工件表面温度过高，有淬火裂纹的倾向。 （3）标号为59和61的数据表明感应器移动速度对硬化层的影响，在连续淬火时，当感应器移动速度增加50mm/min，硬化层将降低1mm左右，表现出移动速度影响非常大，工件感应加热时，移动速度的快慢直接影响电流透入工件加热的时间，选择合适的感应器移动速度才能保证电流透入深度，达到要求的硬化层。 4.结语 因电源输出功率、频率、感应器移动速度、淬火液成分及温度等工艺参数均对硬化层深度有一定的影响，只有在生产中多次总结经验，调整合适的工艺参数才能确保生产出合适硬化层且无裂纹的工件。 经过多次试验分析及对试验数据的总结，对于45钢大模数齿轮表面感应淬火，感应器的移动速度选择在120～150mm/min之间，设备功率选择在39～45kW，设备频率4200Hz,淬火液温度控制在20～40℃可以得到3～5mm硬化层。 |
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