齒輪感應淬火的作用與目的

近年來 ，隨著齒輪生產(chǎn)商對技術認識的不斷提高，帶來了多方面的改進，如低噪音、輕量化、低成本和高承載能力等，使得齒輪副在高速和大扭矩作用下產(chǎn)生少的熱量。并不是所有的齒輪都適應感應淬火 ，外螺旋直齒輪、蝸桿齒輪、內齒輪、齒條和鏈齒屬于典型的感應淬火齒輪零件。相反，錐齒輪、雙曲面齒輪和非圓形齒輪幾乎不使用感應熱處理。

與滲碳和滲氮相比，感應淬火不要求齒輪整體加熱。通過感應淬火，可將熱量地施加于特定的區(qū)域，使該區(qū)域產(chǎn)生所期望的相變 (例如齒廓、齒根和齒頂有選擇的硬化) ，且對其余區(qū)域的影響很小。根據(jù)應用情況，齒部硬度范圍一般是 42～60 HRC。

齒輪感應淬火的一個目的是在齒輪的特殊部位得到細晶的全馬氏體層 ，以提高硬度和耐磨性。 但不會使其余部分受熱處理的影響。 硬度的增強也提高了接觸疲勞強度 ，由于同時增強了硬度、耐磨性并可獲得細晶粒的馬氏體層 ，所以可以使用廉價的中高碳鋼或低合金鋼去替代較貴的高合金鋼。

并非總是能夠得到全馬氏體層 ，根據(jù)鋼的品種不同 ，硬化層不可避免存在殘余奧氏體 (除非使用低溫處理) 。 對于含碳量高的鋼和鑄鐵 ，光軸淬火設備定制，尤其如此。

齒輪感應淬火的另外一個目的是增加齒輪表面壓應力。這是很重要的，因為它有助于抑制裂紋的產(chǎn)生，也阻止了拉應力引起的彎曲疲勞性能的下降。這種鋼鐵的使用 ，使它原先的顯微組織和齒輪工況 (包括載荷情況和操作環(huán)境) 決定了所需要的表面硬度、芯部硬度、硬度斷面、齒輪強度和殘余應力分布。

大模數(shù)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(chǎn)大模數(shù)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)。目前以數(shù)字信號處理器(DSP) 和復雜可編程邏輯器件 (CPLD) 為的感應加熱電源，已經(jīng)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。主電路整流部分輸入為380V/50 Hz 工頻交流電壓，經(jīng)三相不控橋式整流后，轉變?yōu)橹绷麟妷?，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(jīng)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(chǎn)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(shù)感應加熱的工作需求。由DSP產(chǎn)生PWM脈沖信號?？刂七^程中融入恒流PID和數(shù)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(shù)據(jù)存儲、傳輸、顯示等功能。

帶偏心輪凸輪軸的感應加熱淬火

凸輪軸是廣泛應用于汽車、工程機械、拖拉機等發(fā)動機的重要零件，它與挺桿組成一對摩擦副，其主要作用是保證氣閥定時開啟和關閉。由于發(fā)動機的高速運轉以及氣門挺桿的沖擊和磨損，在工作中除承受一定的彎曲和扭轉載荷外，還要求具有良好的強度和表面耐磨性等。凸輪軸材料的選用主要取決于其在發(fā)動機中的工作條件、使用狀況等。目前制造凸輪軸的材料、工藝種類較多，可分為鋼和鑄鐵兩大類。凸輪軸感應淬火機床必須對偏心輪表面淬硬。淬火機床具有兩個工位，淬火變壓器、感應器共兩套，每個工位各一套。雙工位可單獨執(zhí)行淬火程序，可對凸輪軸的各軸承檔、凸輪檔、偏心輪檔單獨進行加熱、淬火。加熱電源系統(tǒng)設備采用晶體管感應加熱電源，輸出功率范圍可調。淬火機床控制部分該控制系統(tǒng)由西門子S840D數(shù)控系統(tǒng)構成，是該設備的部分，對淬火過程的凸輪軸運動、感應器移動、能量控制、冷卻水和淬火介質的冷卻、供給等進行控制，并具有自動監(jiān)測和報警功能，能將故障編碼和主要內容顯示在主菜單上?？赏ㄟ^主菜單上的按鈕進行操作，并對程序中各參數(shù)進行修改、保存，實現(xiàn)不同的淬火工藝。