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鋼齒圈的感應淬火
鋼齒圈的表面感應淬火后技術要求為:表面硬度55HRC~60HRC,淬硬層深為1.1mm~10.8mm(齒頂為10.8mm,齒根為1.1mm)。
齒圈感應加熱參數(shù)的選擇現(xiàn)有的加熱方式是采用中頻電源,沿齒廓整體旋轉加熱達到淬火溫度后,噴冷卻介質,要達到齒頂、齒根均勻的硬化層分布,使齒圈得到接近仿形淬火效果,選擇合適的加熱功率、加熱時間、預冷時間非常重要。根據(jù)齒圈同時加熱淬火的面積、硬化層深度、比功率及加熱時間之間的關系,確定齒圈的加熱參數(shù)。
感應加熱參數(shù)對齒圈淬火的影響齒圈感應加熱的頻率選擇是比較復雜的,要選擇的電流頻率,使齒頂和齒根被均勻地加熱有一定的困難,特別是模數(shù)m,齒數(shù)z及齒寬b等參數(shù)的變化都影響頻率的選擇。
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。齒輪感應淬火和滲碳、滲氮相比 ,具有節(jié)能、節(jié)約合金元素、生產周期短、勞動環(huán)境好以及可在線生產等優(yōu)點。因此 ,隨著齒輪感應淬火工藝的不斷改進 ,它在機床、汽車、拖拉機、機車以及回轉支承等制造工業(yè)等應用領域得到了越來越廣泛的應用。
常規(guī) (單頻 )齒輪感應淬火
機床傳動齒輪使用感應淬火早 ,但受當時感應淬火電源頻率的限制 ,大部分仍采用高頻200kHz或中頻 25~8kHz電應淬火。此種工藝常得到全齒淬硬或半齒淬硬的齒輪。
單齒一次加熱或掃描淬火
單齒一次加熱淬火中頻 8~10kHz常用于m =8mm以上的大模數(shù)齒輪。沿齒溝掃描淬火 沿齒溝掃描淬火主要用于m =6mm以上的直齒輪及斜齒輪 ,此種方法應用極廣 ,并且已有極成熟的工藝與裝備。
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(jié)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(guī)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(xiàn)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,齒輪淬火機維護,從工藝及經(jīng)濟的觀點出發(fā),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(shù)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(guī)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。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(guī)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。
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