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双频齿轮感应淬火生产线技术原理分析

下面两点介绍一条内齿轮及齿轮的双频感应淬火生产线原理。

1、内齿轮感应淬火原理

此线内齿轮每次卸下一件，由相对而立的两个气缸操纵。当工件处于1号装料位置铣床导轨淬火生产线，一个接近开关动作，使气动往复杆推工件到淬火工位。此工位有一个可变速度的伺服驱动及垂直扫描的托架。齿轮到达淬火工位，另一个接近开关动作，于是，立式扫描器将内齿轮从往复杆上托起，并把工件放到感应器下面的定向位置。有两个接近开美用作的定位指示，如果定错位置，工件即回到往复杆牙条淬火调质生产线，以便再次装料。错位1s后中频炉即停止运转，与此同时,一个诊断犀示屏幕指示出工件不在淬火工位。如果内齿轮定位正确，为工件定向工位所接受，扫描机构将把它送入感应器。一但感应器位于内齿轮中，中频电源开始进行加热丝杆淬火生产线，工件旋转．同时扫描机构使工件下降，使感应器扫描并预热内齿轮的全长。中频预热完成后，扫描上升，回到原来位置，电源转换开关转接刭高频电源，工件再次旋转下降，将预热过的齿轮用高频进行扫描并淬火。淬火后的内齿轮降下到往复杆后，往复杆推工件到圆火工位，其定位信号动作与淬火工位相同。回火是一次加热方式，回火时工件是旋转着的。回火功率较小，是在齿轮高频淬火的闻段时间进行的。回火工序完成后，齿轮降到往复杆上，推向冷却工位，由喷淋头冷却到装卸温度，然后工件被推向分检工位（合格或剔出）。剔出是由许多检测装置所确定的。如果内齿轮被确定剔出，则装在侧面的一个气动卸料杆将水平地将该齿轮推动，并滑到剔出卸料箱；如果齿轮合格则推到出料箱。

关于金属热处理中的过热现象

我们知道热处理过程中加热过热易导致奥氏体晶粒的粗大，使零件的机械性能下降。

1.一般过热

加热温度过高或在高温下保温时间过长，引起奥氏体晶粒粗化称为过热。粗大的奥氏体晶粒会导致钢的强韧性降低，脆性转变温度升高，增加淬火时的变形开裂倾向。而导致过热的原因是炉温仪表失控或混料（常为不懂工艺发生的）。过热组织可经退火、正火或多次高温回火后，在正常情况下重新奥氏化使晶粒细化。

2.断口遗传

有过热组织的钢材，重新加热淬火后，虽能使奥氏体晶粒细化，但有时仍出现粗大颗粒状断口。产生断口遗传的理论争议较多，一般认为曾因加热温度过高而使MnS之类的杂物溶入奥氏体并富集于晶界面，而冷却时这些夹杂物又会沿晶界面析出，受冲击时易沿粗大奧氏体晶界断裂。

3.粗大组织的遗传

有粗大马氏体、贝氏体、魏氏体组织的钢件重新奥氏化时，以慢速加热到常规的淬火温度，甚至再低一些，其奥氏体晶粒仍然是粗大的，这种现象称为组织遗传性。要消除粗大组织的遗传性，可采用中间退火或多次高温回火处理。

车载光电系统空心轴零件关键部位的感应加热淬火

电磁感应加热是利用电磁感应原理实现对工件加热的一项技术,在20世纪中后期得到飞跃发展。由于感应加热的电热转换、加热范围易于控制、工作环境洁净,在企业得到越来越广泛的应用,在特殊钢熔炼、铸造金属液保温,战车发动机、火炮身管、甲板热处理,甚至枪的中,成功地取代了传统的电阻、燃油、燃气等加热设备。作为一项理论基础深厚的技术,电磁感应加热技术在工业领域的应用已比较成熟,而且应用范围不断扩大。

在通常的光电信息平台中,光电转台几乎承载了红外热成像等全部光电窗口系统,转台回转面的精度与可靠性直接决定了光电系统的观测工作精度,影响了平台的火控打击精度。为减轻装备质量,减小光电窗口的目标特征,同时为保证光路从空心轴内通过,必 须采用薄壁空心轴结构。空心轴零件关键部位的淬火,可以为提升车载光电系统的稳定性和使用寿命提供有效措施保证。

感应淬火前的预备热处理有三种

感应淬火前的预备热处理一般有三种,退火处理(球化退火)、正火、调质处理。

对于退火工艺主要应用于高碳钢如弹簧钢材料和轴承材料。感应淬火前的预备热处理具体采取什么形式,主要是根据图样要求,也有部分客户提出要求,我们根据使用要求制定相关的感应淬火技术要求。

对于感应加热,由于加热时间短,基体组织越均匀,产生完全奥氏体的可能性越大,冷却时产生完全马氏体的几率也大,直接影响表面硬度和感应淬火深度。调质后的碳化物更均匀,在较短的时间内由于碳化物易溶解于奥氏体内,速度快,均匀充分,得到的硬度高、均匀。调质硬度越高,其碳化物颗粒越细越均匀,则溶解效果越好。因而调质(球化退火)材料感应淬火效果好,可以得到良好的表面硬度、淬硬层深度和金相组织。

正火材料次之,正火材料感应加热时间相对调质产品要长,也可以得到良好表面硬度和金相组织。由于正火(退火)的原始组织为片状珠光体和铁素体,正火易出现大块状或网状铁素体,组织不均匀性增大;短时间的快速加热而导致碳化物来不及充分溶解,即使溶解了也不能充分扩散,合金元素也不能扩散均匀,奥氏体短期内无法达到均匀化,原珠光体区域富碳,原铁素体区域贫碳,淬火组织中存在低碳马氏体,影响感应淬火硬度和硬化层深度。

高频淬火和中频淬火的区别

高频淬火和中频淬火都属于表面热处理技术的一种，都是利用高频率(或中频率、工频)的感应电流，使钢件表面迅速加热，随后立即冷却的一种方法。

高频淬火和中频淬火的工作原理一样，都是感应加热原理：即工件放到感应器内，感应器一般是输入中频或高频交流电(1000-300000Hz或更高)的空心铜管。产生交变磁场在工件中产生出同频率的感应电流，这种感应电流在工件的分布是不均匀的，在表面强，而在内部很弱，到心部接近于0，利用这个集肤效应，可使工件表面迅速加热，在几秒钟内表面温度上升到800-1000℃，而心部温度升高很小

不过加热过程中，感应电流在工件中的分布是不均匀的，不同的电流频率产生的加热效果也是不同的：

1、高频淬火

电流频率在100～500 kHz

淬硬层浅(1.5~2mm)

硬度高

工件不易氧化

变形小

淬火质量好

适用于摩擦条件下工作的零件，如一般较小的齿轮、轴类(所用材料为45号钢、40Cr)

2、中频淬火

电流频率在500～10000 Hz

淬硬层较深(3~5mm)

适用于承受扭曲、压力负荷的零件，如曲轴、大齿轮、磨床主轴等(所用材料为45号钢、40Cr、9Mn2V和球墨

简而言之，高频淬火和中频淬火的区别就是加热厚度的不同，高频淬火可以短时间的表层淬硬，晶体组织很细，结构变形小，而中频表面应力比高频的要小。 感应加热设备广泛用于金刚石圆盘锯，硬质合金刀具，刀具的钎焊，小型工件的热处理淬火，退火，调质，热变形，小量有色金属的热处理淬火，退火，热变形，熔炼。

影响感应淬火质量的几个因素

感应淬火工艺分析感应淬火提供了一种快速在线的热处理加工方法,其热,加热时间短,工件变形小,无氧化脱碳,易于进行局部热处理,实现清洁,与冷加工共线,实现“一个流”。

表面加热淬火,必须以快速加热为前提,即在很短的时间内将工件表层加热到临界点以上并完成奥氏体化,而感应过渡区以里的心部则处于低温状态,继而冷却淬火,从而使表面硬化。

处理的工件具有更高的表面硬度和残余压应力,因而在扭转载荷下表现出更优异的强度和性能。由于感应淬火可以选择的频率段较多,工频、中频、超音频、高频、超高频,硬化层的范围比较宽,且可以比渗碳淬火做的更深,因而强度更高。具有合理的静扭强度和性能。因此,在一些载荷较大的农机轴、半轴、乘用车的输出轴上得到应用。