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2024-11-28 08:10:29
汽车半轴感应加热电源电流频率及加热时间的选择
汽车半轴局部感应加热时频率的选择基于以下两个因素:
(1) 感应器的电效率,使其力求接近于极限值,这就要求有足够高的电流频率,因为电效率随频率而提高。
(2) 加热时间的情况下,保证工艺需要的心表温差,即要求适度降低电流频率。高的电效率短的加热时间,使局部加热必然会产生的局部热向毛坯非加热部位的热传导会更少引导轮淬火设备。因此齿轮淬火设备,局部感应加热的效率,基本上取决于电流频率的正确选择。电流频率可依据半轴坯料的的直径来选择电流的频率。
坯料以给定的心表温度差由起始温度(这里取600 ℃)加热到锻压温度所需要的时间,称为加热时间。在给定心表温度差(如100 ℃温差规范)的前提下,加热时间只取决于电流的频率(它决定电流透入深度)、坯料的物理性质(导热性)以及坯料的直径(坯料的直径减去电流透入深度决定了平均热传导的距离)。
加热时间的确定非常重要,坯料在感应器内实际的加热时间小于确定的加热时间, 从感应器内出来的坯料的心表温差将大于100 ℃,而达不到锻压需要的温度要求;如果大于确定的时间轴淬火设备,将会造成能耗的增加,工作节拍延长,生产效率降低,加热段向非加热段热传导增加,甚至造成加热段过烧、坯料报废的严重后果。坯料直径按直径来进行加热时间的计算。
轴类零件在感应加热淬火后的回火温度
感应淬火的钢轴类零件的回火温度为150至205摄氏度花键轴淬火设备。在该温度的回火条件下,40钢的轴具有的扭转强度和较好的塑性(扭曲度),并具有的性能和抗过载性能。
此项结果是通过对40钢(热轧圆钢)的轴类零件在进行多次感应淬火和回火试验得出的结果。试验在同一环境及同一感应加热设备下进行。在试验中进行了150摄氏度、175摄氏度、205摄氏度、260摄氏度、315摄氏度等一系列的回火试验并通过数据比对得出的结论。从40钢轴的扭转试验结果看,在150摄氏度至205摄氏度回火温度下可以获得的性能。疲劳试验表示温度超过205摄氏度后,回火的结果并不理想。对于温度超过150摄氏度的回火而言,扭转强度极限下降了,而断裂前的扭转度在205摄氏度回火时达到了峰值。
齿轮双频感应加热过程及齿轮材质的选择
双频加热的原理是使用低高两种频率的热源。首先,以较低频率的热源加热(3—10kHz),为齿轮预热提供所需能量。
随后,立即进行高频热源加热,频率范围100-250kHz之间。频率选择依齿轮尺寸及周节大小而定。高频热源将迅速使全部齿轮外表面加热至淬火温度,然后齿轮立即淬火,获得设计所规定的硬度。
在双频加热中,固定在心轴上旋转着的齿轮接受预热,随后一个快速“脉冲使之达到终适宜的淬火温度后,工件被送入水中淬火。全部过程共需30秒钟。
这一过程为计算机所控制。由于加热速度快,表面无氧化、脱碳现象,外观质量及心部材料的性能仍保持不变。
制造齿轮有多种材料,从工艺及经济的观点出发,钢得到广泛应用。
含碳量决定钢能达到的硬度。通常用于感应热处理的钢,视其表面的设计硬度要求,含碳量一般为0.40,0.50或0.60%为宜。
要使零件在局部加热之后淬火硬化,钢的含碳量必须达到设计硬度的要求。
双频感应淬火解决这一问题的办法是,严格控制热处理变形,使变形量限制在太多数齿轮的设计要求范围之内。
齿轮淬火处理有其特点,双频感应处理是各种方法中较理想的。在常规处理中,要同时满足一定的硬化层深度及变形要求是困难的,因为两者会相互影响,相互制约。而双频感应方法仅对齿轮的局部提供淬火所必须的能量(比常规生产减少2—3倍),因此齿轮淬火设备,变形范围及硬化深度均达到设计要求。
汽车半轴感应热处理淬火工艺
汽车发动机动力输出通过变速器、后桥,经半轴传到车轮,使车轮承受扭转力与冲击,在汽车传动中,半轴属于不可或缺的关键部件。半轴需要具备高硬度、高强度等性能,以便保证汽车在行驶中有着良好的性能和安全保证。目前半轴采用感应淬火工艺。半轴法兰与杆部硬化层的连续与否,以及杆部硬化层深度与直径之比,是提高半轴疲劳强度的关键。
半轴感应淬火一般有扫描淬火与一次加热淬火两种。一次加热淬火适用于半轴的大批量生产。从生产率、淬火质量、节能效果与生产成本进行比较。一次加热淬火比扫描淬火为优,但需要大功率电源、冷却系统及设计的感应器结构。
1、半轴扫描淬火,一般采用立式通用淬火机或淬火机。首先加热法兰面到淬火温度,然后对杆部与花键部进行扫描淬火。
2、半轴一次加热淬火,是将整根半轴的淬火区域一次进行加热,是一种先进的工艺。由于一次冷却量特别大,因此齿轮淬火设备需配的冷却系统及特殊设计的感应器。国内汽车制造厂已成功地将此工艺应用于生产,取得生产率提高数倍、弯曲疲劳强度大大提高,并且节能效果显著。
感应淬火设备如何对风电增速齿轮箱内齿圈进行热处理
风电齿轮的热处理加工中,感应淬火与调质、渗碳、渗氮一起构成四大基础工艺。在风电增速箱内齿圈的批量热处理中往往采用渗氮或感应淬火工艺可以获得比较高的生产效率及较低的生产成本。根据ISO6336标准,对于模数大于16的齿轮件就不再推荐使用氮化工艺提高表面硬度,故对模数大于16的内齿圈推荐采用感应淬火工艺进行加工。
感应淬火工艺风电增速箱内齿圈一般采用逐/隔齿沿齿沟扫描技术进行感应淬火。
内齿圈感应淬火用感应器结构示意采用设计制造合理的感应器,配合的工艺参数控制,可以生产质量优良、稳定的感应淬火齿圈。感应淬火设备在内齿圈感应淬火应用已经非常成熟,可加工出沿齿槽层深均匀,组织细密,深度满足设计要求的零件。
需要根据感应淬火设计要求针对工艺参数进行选择:
(1)电流频率由感应电流透入深度计算。针对内齿圈数毫米的工艺层深要求,采用中频感应电源进行加热。
(2)感应器与零件间隙由工艺试验确定。
(3)加热功率及扫描速度由工艺试验确定。扫描速度影响生产效率,加热功率影响零件开裂风险。要综合考虑各因素后选择参数。
(4)加热-淬火间隔影响零件开裂风险。通过调节相关机构及扫描速度来控制。
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