單齒仿形感應(yīng)加熱淬火工藝
原牙塊采用雙齒仿形感應(yīng)器進(jìn)行感應(yīng)加熱淬火，因感應(yīng)器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造精度要求高，國內(nèi)感應(yīng)器制造廠家制作的感應(yīng)器精度高的價(jià)格昂貴、精度低的無法滿足使用要求，且因感應(yīng)器較重，在使用中容易變形，目前無有效的校正方法，感應(yīng)器使用一段時(shí)間后發(fā)生變形，嚴(yán)重影響加熱淬火質(zhì)量，造成淬火質(zhì)量不穩(wěn)定，降低了工件的使用壽命。為了解決此問題，試驗(yàn)制作單齒仿形感應(yīng)器，并對單齒仿形感應(yīng)加熱淬火工藝進(jìn)行了研究。
一、試驗(yàn)材料及方法
（1）試驗(yàn)材料及技術(shù)要求
（2）試驗(yàn)參數(shù)及方法
- 第一種方案：采用多次加熱，每次加熱待工件透熱一段時(shí)間后再加熱，加熱頻率2kHz，加熱功率80kW。
- 第二種方案：加熱方法與第一種方案相同，加熱時(shí)間比第一種方案少60s，加熱頻率2kHz，加熱功率80kW。
- 第三種方案：加熱方法、時(shí)間與第一種方案相同，加熱頻率10kHz，加熱功率80kW。
二、試驗(yàn)結(jié)果與分析
1. 硬度檢測結(jié)果
圖1 牙塊淬火示意
圖2 牙塊硬度切片位置
圖3 方案一切片
圖4 方案二切片
圖5 方案三切片
圖6 牙塊切片淬硬層深度曲線
2. 結(jié)果分析
- （1）從牙塊切片硬度檢測結(jié)果看出，采用方案一淬火后牙塊淬硬層深度最淺為18mm，最深為21mm，達(dá)到技術(shù)要求；采用方案二、方案三進(jìn)行淬火后，淬硬層深度最淺為9mm，最深為15mm，未達(dá)到技術(shù)要求。
- （2）對方案一、方案二切片淬硬層深度結(jié)果進(jìn)行分析，理論計(jì)算，當(dāng)頻率為2kHz時(shí)，理論淬硬層深度為DS=11mm，要想得到≥18mm的淬硬層深度，工件表面靠渦流加熱，大于渦流深度的區(qū)域必須靠熱傳導(dǎo)，有資料總結(jié)，當(dāng)選擇加熱頻率時(shí)，頻率一般為0.33＜DS/d＜1（d為工件實(shí)際淬硬層深度），最佳頻率時(shí)，DS/d=0.5，采用前兩種方案工藝參數(shù)，工件加熱溫度均達(dá)到淬火溫度，第一種方案加熱時(shí)間長，工件加熱時(shí)除了靠表面渦流加熱，大于渦流深度的區(qū)域必須靠熱傳導(dǎo)進(jìn)行加熱，因此加熱淬火后淬硬層深度達(dá)到技術(shù)要求，但對于第二種試驗(yàn)方案參數(shù)，因加熱時(shí)間少，主要靠工件表面渦流加熱，利用熱傳導(dǎo)加熱時(shí)間較短，導(dǎo)致切片淬硬層深度不能滿足技術(shù)要求。
- （3）對方案一、方案三切片淬硬層深度結(jié)果進(jìn)行分析，理論計(jì)算，當(dāng)頻率為10kHz時(shí)，理論淬硬層深度為DS=5mm，根據(jù)DS/d=5/15=0.33，屬于頻率選擇下限，此種加熱方法要達(dá)到≥18mm淬硬層深，工件表面靠渦流加熱無法滿足技術(shù)要求，大于渦流深度的區(qū)域主要靠熱傳導(dǎo)加熱，此種加熱方法加熱效率低，工件表面過熱度大，工藝難度高，不建議采用此種工藝方法。
- （4）效率對比，對采用雙齒仿形感應(yīng)器與單齒仿形感應(yīng)器淬火效率進(jìn)行對比，單齒仿形感應(yīng)器淬火效率與雙齒仿形感應(yīng)器相比降低了30%。
- （5）提高了感應(yīng)器使用壽命，原雙齒感應(yīng)器使用壽命一般為3個(gè)月，現(xiàn)改為單齒感應(yīng)器后正常使用壽命為9個(gè)月，感應(yīng)器使用壽命提高了3倍。
三、結(jié)束語
- （1）感應(yīng)加熱淬火頻率選擇相當(dāng)關(guān)鍵，一般建議采用透入式加熱方法。
- （2）采用單齒仿形感應(yīng)器進(jìn)行淬火處理后，硬度最高達(dá)到59HRC，淬硬層深度≥18mm。與原雙齒仿形感應(yīng)器相比，加熱效率降低了30%，但對于此種關(guān)鍵產(chǎn)品，確保淬火質(zhì)量的穩(wěn)定性是關(guān)鍵，因此建議采用單齒仿形感應(yīng)器。
作者：米佩，李白；單位：寧夏天地奔牛實(shí)業(yè)集團(tuán)有限公司
