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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内齿圈淬火设备，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）

齿轮链轮淬火设备在选型时容易走进的三个误区

市面上齿轮链轮淬火设备分很多种，不是很熟门熟路的消费者在选择的时候往往会走进误区。消费者在选择齿轮链轮淬火设备的时候容易出现的三点错误。

误区一：只看功率，不看频率在标准件、紧固件等透热时，当加热工件直径大于80mm时，就应选择中频设备，此时仍用高频机会造成工件外面“烧流”而里面“黑心”(俗称“烧不透”)，不仅设备效率大打折扣，还会降低模具寿命甚至造成模具损坏，无形中成本，却不知原因。

误区二：只看输出，不看输入忽略了设备效率及耗电因素，等购回设备后才发现是“电老虎”，造成买得起，用不起的尴尬局面。例如同样是80机，但一个输入功率是80kw，但设备工作效率差别很大，尽管也能完成加热要求，但耗电量之大让永和叫苦不跌。输出80lw的设备输入功率竟高达120kVA。

误区三：只看型号、不看功率例如将设备单项输入电流120A和输入功率120KVA混为一谈，统称120机，致使买回后才发现真正的功率才80KVA，明着占了便宜，实则暗里吃了亏。

就像有些产品生产需要配套模具一样，齿轮、链轮的淬火也需要配套型号的淬火设备，选对了淬火设备，效率大大提高，事半功倍，选错了淬火设备，生产效率不仅低，淬火效果还不好，事倍功半是一定的事情。

机械零部件淬火选用表面淬火设备效率更高

机械零部件为什么需要淬火?机械零部件一般为金属制品，金属在开采过程中由于其内部的杂质较多，其物理化学性质在使用中存在着严重的不稳定性，通过热处理加工 ，能够有效的对其进行提纯，完善其内部的纯度，热处理技术还能够强化其质量的提升，优化其实际的使用性能。金属热处理技术与其他的普通加工技术相比而言，具有极大的优势。首先，热处理只是对工件的内部的显微组织或表面的化学成分进行改变，对工件的使用性能进行改善或者是增强，而一般不会改变工件的整体化学成分和形状。其特点是改善工件的内在质量，而这一般不是肉眼所能观察到的。

为什么感应类的淬火设备更适合机械零部件淬火?1、提高零件表面的耐磨性。2、提高零件的疲劳强度。3、减少畸变：渗碳齿轮由于工艺时间长，淬火后畸变大，而齿轮感应淬火，特别是同步双频(SDF)齿轮淬火，工艺时间短，畸变小，使齿轮精度提高，噪声减低。4、节能、节材、节省劳动力与环保：采用低谇透性钢制造齿轮等零件，用感应淬火，它首先是钢材无合金元素，节省了材料费用，感应加热是局部加热淬火，时间短，因此大大节能;感应淬火可实现自动化在线生产，这样节省了劳动力，无油污、无有害气体排放，更加保护环境。5、取代深层渗碳：深层渗碳是周期长，电耗大的工艺。近年来国外已研发成功用感应淬火来取代深层渗碳，取得了很好效果。

转向齿条感应淬火技术

感应加热电流频率的选择电流频率的选择与齿条齿面和齿背的硬化层深、齿倾角及零件直径等因素有关。

要保持感应淬火技术在转向齿条生产线上的应用,必须设计研制挤压夹持装置,确保该技术在大批量生产过程中发挥功效。试验中运用了多种挤压装置(淬火机床)较好地解决了大批量生产中齿条的装夹定位问题。

在转向齿条接触式感应淬火过程中,采用保证齿沟都得到充分冷却的喷水并在齿条加热本体的另一侧辅助喷淋冷的冷却方式,在生产过程中对加强齿条的硬化及减小畸变产生了良好的效果。

限制淬火畸变方法：

①淬火时在齿条背部采用3点支撑,其中一点为预应力支撑,其相对于另外2个支撑块的高度,要控制在一定范围内,同时3个支撑块的布置必须同轴;②系统对齿条压紧,选择合理的系统压力;③齿条淬火时,合理选择压紧部位。

大模数齿轮淬火用感应加热电源控制系统

与感应加热表面淬火相比，渗碳淬火虽可以使齿面达到很高的接触疲劳强度、高的抗弯曲强度及良好的耐磨性，但热处理周期长，淬火变形大，因此世界上工业化国家在生产大模数重载齿轮轴逐渐开始采用感应加热电源淬火，其特点是加热速度快、几乎没有保温时间 (加热到温后立即淬火)。目前以数字信号处理器(DSP) 和复杂可编程逻辑器件 (CPLD) 为核心的感应加热电源，已经科技取代进口设备。

基于 DSP 的感应加热电源主要包括主电路与控制电路两部分，主电路包括整流和逆变两部分。主电路整流部分输入为380V/50 Hz 工频交流电压，经三相不控桥式整流后，转变为直流电压，轮流导通和关断逆变桥器件，在逆变器的输出端获得交变的方波电压，经高频逆变变压器耦合输出到谐振电容和感应线圈，通过串联谐振产生电流，在线圈中形成交变磁场，对工件进行感应加热。

由于感应加热用IGBT器件工作频率在20至100kHz，可以满足大多数感应加热的工作需求。由DSP产生PWM脉冲信号。控制过程中融入恒流PID和数字锁相环运算、PWM 波形输出频率实时性和高分辨率移相 PWM 及死区时间控制，计算时间短，计算量大，要求系统有较高的运算速度和精度；需要同时对多个电流、电压值进行采样分析，要求系统有较强的并行处理能力，能完成系统要求的数据存储、传输、显示等功能。