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齿圈高频淬火过程中常见问题与对策

感应加热淬火工艺简单、、节能等特点受到了大家的欢迎，尤其现在对环保抓的比较严的当下，在大环境下可以说感应淬火是一种趋势花键轴淬火设备，齿圈高频淬火设备就是应用的感应淬火原理齿轮淬火设备。齿圈(包括外齿圈和内齿圈)作为常用的机械传动零件，特别是大直径齿圈通过感应加热淬火工艺进行表面强化，达到实际应用中所需要的硬度。

齿圈感应加热淬火有四种，沿齿沟感应淬火、逐齿感应淬火、回转感应淬火、双频感应淬火。

1、沿齿沟感应淬火：使齿面和齿根得到硬化，齿顶中部无淬硬层。此法热处理变形小，但生产效率低。

2、逐齿感应淬火：齿面硬化，齿根无硬化层轴淬火设备，提高齿面的耐磨性，但因热影响区的存在，会降低齿的强度。

3、回转感应淬火：单圈扫描淬火或多匝同时加热淬火，齿部基本淬透，齿根硬化层浅。适于中小齿轮，不适于高速、重载齿轮。

4、双频感应淬火：中频预热齿槽，高频加热齿顶花键轴淬火设备，得到基本沿齿廓分布的硬化层。

齿圈高频淬火过程中常见问题与对策（这里主要以沿齿沟感应淬火方法为例）

轴承高频淬火设备可使工件寿命提高7～8倍是真的吗

轴承高频淬火设备可使工件寿命提高7～8倍是真的吗?使用轴承高频淬火设备大大提高了工件淬火的生产效率，使用寿命也大大延长，但轴承高频淬火设备可使工件寿命提高7～8倍不是所有厂家的产品都可以做到的， 只有一部分的厂家可实现这一效果。

轴承是当代机械设备中一种重要零部件，主要功能是支撑机械旋转体，降低其运动过程中的摩擦系数，并保证其回转精度。按照分类轴承可分为滑动轴承、关节轴承、滚动轴承、深沟球轴承、角接触球轴承、调心球轴承、推力球轴承、双向推力角接触球轴承、推力滚子轴承、滚针轴承、外球面球轴承、调心滚子轴承、法兰轴承、带座轴承、组合轴承、直线轴承，它的应用非常的广，在各行各业的机械设备上都有用到。在使用过程中，轴承的磨损非常大，承受的冲击也大，为了延长轴承的使用寿命，轴承一般都需要进行淬火，轴承高频淬火设备增加它的强度、硬度、耐磨度。

轴承高频淬火设备低淬钢感应淬火的特点有：低淬钢感应淬火工艺适用于复杂工件，如齿轮、轴承环与传动十字轴等，低淬钢的晶粒度为11～12级，而一般钢的晶粒度为7～8级，晶粒细化使抗脆性断裂性能提高5～10倍。

轴承高频淬火设备整体加热表面淬火后，工件表面残留压应力可达到600MPa，增强了断裂的能力，使工件寿命提高7～8倍。采用水作淬火剂，可适用不同碳含量(0.2%～1.2%)的钢，甚至可用于碳含量为1. 5%的钢，可以在线生产，低淬钢比渗碳钢节约大量合金元素。

轴承高频淬火设备加热速度极快，淬硬层深，易于控制操作，易于实现机械化、自动化，采用感应加热原理，符合现在环保节能的理念，操作间也更加清洁、安全。它能提高工件使用寿命7~8倍是真的。

齿轮感应淬火操作要点是什么?

1)齿轮全齿加热淬火时，应在淬火机床上进行，齿轮与定位心轴的间隙应≤0. 40mm，定位心轴台阶高为5~10mm即可，太大时会对齿轮加热有影响。

2)双联齿轮淬火时，当大、小齿轮的距离≤15mm时，先淬大齿轮，后淬小齿轮。加热小齿轮时，为防止将已淬硬的齿面加热，可采用三角形截面感应器，或用铜板屏蔽的方法。对于直径不大的双联齿轮，为提率，也可采用双圈感应器串联的方法一次完成淬火。

3)具有内外齿的齿轮淬火时，应先淬内齿轮，后淬外齿轮。必要时可用水冷却内齿轮。

4)端面有离合卡爪的齿轮淬火时，应先淬卡爪，后淬齿轮。必要时可用水冷却卡爪。

5)在单件或零星生产中，为操作方便和省去制作感应器的过程，可采取一些简便的淬火方法。例如：用普通外圆感应器加热锥齿轮。将感应器倾斜一定角度，使感应器低端靠近锥齿轮大端，感应器靠近锥齿轮小端，调整好感应器倾斜角度及其与锥齿轮的间隙，使锥齿轮在感应器中旋转，即可获得均匀加热。当用低高度感应器加热高度较高的圆柱齿轮时，可先加热齿轮的中间部位，然后上下移动齿轮，使齿轮沿齿宽方向温度均匀后即可冷却淬火。

6)大模数齿轮采用单齿连续加热淬火时，为保证感应器与齿部间隙的一致性，一般采用靠模对齿沟定位。

变速器换档叉轴感应淬火

换档叉轴结构独特,技术要求高,采用常规的感应淬火工艺难以达到技术要求。热处理技术要求及零件结构特点零件材料为45钢，要求波形槽部分感应淬火,硬度≥55HRC,有效硬化层深≥2ｍｍ。

采用一般的多匝外圆感应器淬火时,由于尖角效应,棱边棱角部分的加热速度比其它部分快,在波形槽温度还未达到淬火温度时,盲孔出口平台的棱角棱边就已过热,甚至被烧熔。我们曾经试过在盲孔中插入铜塞,以屏蔽盲孔及出口处的棱边棱角。虽然解决了棱边棱角过热过烧,但由于零件整个圆柱面被加热,盲孔受到热影响产生变形,无法保证尺寸要求。采用平面感应器对波形槽单边加热时,由于平面感应器的功率损耗大,电效率低,加热速度慢,在加热波形槽过程中,热量已向盲孔传导,再加上平面感应器磁力线逸散入盲孔,当波形槽温度达淬火温度时,盲孔也已被加热,无法达到盲孔精度要求。

改进工艺方案为零件预先反弯曲变形→屏蔽感应加热淬火→回火→校直→磨外圆。(1)用紫铜管制造屏蔽套。其作用是把不需加热的地方全部屏蔽,只露出波形槽部分,这样,在波形槽感应加热淬火过程中可地减少盲孔受到的热影响。 (2)感应器仍采用电的圆柱形感应器。(3)为减少淬火变形,采用聚乙烯醇冷却液。(4)在零件感应加热前进行预先反变形处理。

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，变形范围及硬化深度均达到设计要求。

汽车轮毂轴分段感应淬火与整体感应淬火的工艺的区别

分段感应淬火和整体感应淬火在汽车轮毂轴上应用的进行对比。

1.分段感应淬火工艺

目前生产厂家大部分都设计采用复杂台阶的轮毂轴管结构，由于轮毂轴管特殊结构，目前感应淬火强化多采用分段多次进行。淬火强化区域包括两段外圆柱面及三个过度圆角，淬火区域比较复杂。分段感应淬火技术有以下缺点：

（1）轮毂轴管有两段不连续的淬火区，分两道工序淬火，所需感应器品种多；

（2）淬火变形超差造成废品率较高，且分段淬火生产节拍慢、成本高、工人劳动强度大；

（3）分段感应淬火形成的中间淬火软带降低了轮毂轴管的强度，由于淬火硬化区和软带硬度相差大，进入磨削工序软带部位粗糙度偏低，影响磨削质量；

（4）分段感应淬火技术中圆角靠圆角的热传导带起来，台阶尖角部位存在明显的过热问题；

（5）分段感应淬火使零件储热少，自回火开裂风险增大。对于以上分段感应淬火技术所带来的缺点，其中淬火变形问题可以采取加大磨削余量的办法解决，但会增加部分磨削加工的成本；其他缺点在使用分段淬火技术时是无法解决办法的，如需这些问题，需进一步优化感应热处理工艺。