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(guó)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(wú)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(wú)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(wèn)題，試驗(yàn)制作單齒仿形感應(yīng)器，并對(duì)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
選用單齒牙塊進(jìn)行淬火試驗(yàn)，技術(shù)要求為：淬火后硬度≥50HRC，硬化層深度≥18mm。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。牙塊在感應(yīng)加熱淬火過(guò)程中，感應(yīng)器與鏈窩之間間隙均勻，加熱后采用高溫測(cè)溫儀檢測(cè)得牙塊溫度在870～910℃，采用AQ251淬火冷卻介質(zhì)進(jìn)行淬火。
二、試驗(yàn)結(jié)果與分析
對(duì)三種方案試驗(yàn)的牙塊進(jìn)行淬硬層深度檢測(cè)，牙塊淬火狀態(tài)如圖1所示，硬度切片取樣位置如圖2所示，硬度檢測(cè)結(jié)果如圖3、圖4、圖5所示，切片硬度如圖6所示（縱坐標(biāo)為硬度50HRC以上距表面的距離）。在實(shí)際檢測(cè)中，三種牙塊硬度最高為59HRC，最高硬度基本相同，說(shuō)明三種方案淬火后同種材料的淬火硬度相同。
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
（1）從牙塊切片硬度檢測(cè)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(duì)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(zhǎng)，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(duì)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(duì)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(wú)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(guò)熱度大，工藝難度高，不建議采用此種工藝方法。（4）效率對(duì)比，對(duì)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(duì)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(yǔ)
（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(duì)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
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來(lái)源：《金屬加工（熱加工）》雜志
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