齿轮感应淬火的作用与目的
近年来 ,随着齿轮生产商对技术认识的不断提高,带来了多方面的改进,如低噪音、轻量化、低成本和高承载能力等,使得齿轮副在高速和大扭矩作用下产生少的热量。并不是所有的齿轮都适应感应淬火 ,外螺旋直齿轮、蜗杆齿轮、内齿轮、齿条和链齿属于典型的感应淬火齿轮零件。相反,锥齿轮、双曲面齿轮和非圆形齿轮几乎不使用感应热处理。
与渗碳和渗氮相比,感应淬火不要求齿轮整体加热。通过感应淬火,可将热量地施加于特定的区域,使该区域产生所期望的相变 (例如齿廓、齿根和齿顶有选择的硬化) ,且对其余区域的影响很小。根据应用情况,齿部硬度范围一般是 42~60 HRC。
齿轮感应淬火的一个目的是在齿轮的特殊部位得到细晶的全马氏体层 ,以提高硬度和耐磨性。 但不会使其余部分受热处理的影响。 硬度的增强也提高了接触疲劳强度 ,由于同时增强了硬度、耐磨性并可获得细晶粒的马氏体层 ,所以可以使用廉价的中高碳钢或低合金钢去替代较贵的高合金钢。
并非总是能够得到全马氏体层 ,根据钢的品种不同 ,硬化层不可避免存在残余奥氏体 (除非使用低温处理) 。 对于含碳量高的钢和铸铁 ,尤其如此。
齿轮感应淬火的另外一个目的是增加齿轮表面压应力。这是很重要的,因为它有助于抑制裂纹的产生,也阻止了拉应力引起的弯曲疲劳性能的下降。这种钢铁的使用 ,使它原先的显微组织和齿轮工况 (包括载荷情况和操作环境) 决定了所需要的表面硬度、芯部硬度、硬度断面、齿轮强度和残余应力分布。
感应加热表面淬火在齿轮传动件上的应用
机械制造技术的进步向从事感应淬火工艺和设备工作的技术人员提出了愈来愈多的难题。为解决这些难题,必须研制新的技术装备和采用新的工艺方法。
齿轮传动件工作时承受各种类型的载荷,为提高零件在各种服役条件下的强度和寿命, 对热处理提出了许多具体的要求。比如:只要在浅淬硬层的表面获得高硬度就可以提高表面耐磨性。对于重载齿轮, 应增大轮齿高接触载荷区即接近节圆直径的淬硬层。沿齿廓即齿部和齿根淬火会提高在交变载荷下工作的齿轮的弯曲疲劳强度。淬硬层在齿根处断开或齿根部淬硬层太浅,易产生应力集中,是很危险的。需解决的主要问题是选择工作频率和淬火方法,淬火方法对淬火感应器的研制提出了很高的要求。特殊设计感应器能够仿齿沟形状的淬硬层,这与工件中感应涡流的路径有关。
在齿轮感应淬火领域,可为客户提供:齿轮单齿淬火、齿轮整体淬火、大型齿轮淬火解决方案。整套淬火设备包括:晶体管感应加热电源、淬火机床、设备冷却系统及控制系统,可实现齿轮淬火过程全部自动化。
整体感应淬火工艺技术针对现有分段感应淬火工艺技术存在的问题进行研究,开发出整体感应淬火技术,整体感应淬火工艺技术是将原来的两次感应淬火工艺合二为一,解决了分段感应淬火过程中存在的问题,并使淬火区域连接在一起,实现淬硬层连续,提升产品质量,提高生产率,降低生产成本。整体感应淬火技术的开发主要包括感应淬火技术感应器的设计及试制、轮毂轴管零件的工艺调试及结果分析;通过多轮的试验及工艺调试试制出感应淬火感应器,开发出感应淬火工艺,并试制出合格的轮毂轴管零件。整体感应淬火技术由于淬火区域大,零件储热高,齿轮淬火设备惠,为自回火技术的实施创造了条件,因此在开发整体感应淬火工艺过程中通过严格控制喷水压力、持续时间、淬火液浓度等参数,使零件淬火后余温达到大约200℃,实现了自回火,节省了回火费用。
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