發(fā)布時間:2020-05-27 已經(jīng)有1人查過此文章 返回感應淬火列表
(1)加工難點
此工件的高頻淬火也采用同時加熱的方式。其加工難點主要在于受設備功率和電流頻率的限制。
高頻淬火為短時快速加熱,需要在很短的時間內(nèi)加熱到很高的溫度,需要足夠的加熱功率作為基礎。工件需要加熱的表面越大,所需的功率也就越大,被加熱表面大到一定程度時,就會因設備功率限制難以順利實現(xiàn)同時加熱。
工件進行感應加熱時,電流透入深度由電流頻率決定,這一原理使電流頻率成為了決定淬硬層深度的主要因素。高頻淬火設備的電流頻率一般是固定的,如高頻設備電流頻率為200~300kHz,對應熱透入深度為0.9~1.1mm,這就限制了淬硬層深度的進一步加深。
某產(chǎn)品牽引銷(淬火部位見圖2)為產(chǎn)品中的關鍵零部件,材料為40Cr合金結(jié)構(gòu)鋼,要求f 89mm外圓表面高頻淬火,淬火硬度要求50~60HRC,淬硬層深度2.5~4.5mm。該工件需淬火表面尺寸較大,除需要較大的功率進行加熱外,對于加熱影響更大的問題是淬火部位為工件凹槽部,感應器的制作也是一大困難。如按常規(guī)方法制作感應器,即感應器內(nèi)徑稍大于需淬火表面直徑,則感應器必須現(xiàn)場制作,十分麻煩,而且工件淬火必須損壞感應器才能進行,每一工件的高頻表面淬火必須制作相應的一件感應器,也存在著每一感應器的制作誤差;如感應器內(nèi)徑大于相鄰截面直徑,即大于111mm,則感應器與淬火部位的間距加大了11mm,感應加熱效率將顯著降低。淬硬層方面,2.5~4.5mm的深度范圍是正常熱透入深度的2.5~4.5倍,為提高淬硬層深度,一般可適當利用熱傳導的原理,即利用熱量由表面向心部傳導的特性,加大加熱層的厚度。但單純依靠熱傳導的方法需要自表面向內(nèi)存在較大的溫度差,往往要求的淬硬層深度達到淬火溫度時,表面溫度已過高,產(chǎn)生表面組織過熱、過燒等缺陷。
(2)淬火工藝方案
為完成此項工件的淬火,專門制作了感應器,加強了工藝過程控制并采用了斷續(xù)加熱方式。
結(jié)合牽引銷的諸多特點,改變傳統(tǒng)感應器制作方式,將感應器制作為半圓形,克服傳統(tǒng)感應器對于該工件高頻淬火的上述難點,既可以實現(xiàn)感應器與加熱表面之間盡可能小距離的配合,又可以方便地使工件與感應器脫離進行淬火。在具體的操作實施中,使工件相對于感應器進行同心旋轉(zhuǎn),達到瞬間對半圓進行加熱,整體上又對全部淬火表面進行加熱的特殊效果(見圖3)。
前面已講述,鋼鐵材料在加熱到一定溫度后,將失去磁性,加熱速度隨之下降數(shù)倍。實際加熱過程中,當表面出現(xiàn)超過失磁點的薄層時,和薄層相鄰的內(nèi)部交界處渦流強度就會突然上升,成為加熱速度最快的部位,出現(xiàn)高溫表層加熱速度降低,交界處升溫加速,并向內(nèi)部推移的現(xiàn)象。這一現(xiàn)象為提高淬硬層深度是有利的,但表層高溫區(qū)加熱速度較交界處以內(nèi)的部位快很多,表層過熱、過燒傾向仍很嚴重。此時,就需要找出電壓、加熱速度等參數(shù)的最佳配置,嚴格加熱過程的控制,在保證質(zhì)量的前提下盡量增大淬硬層深度。
牽引銷要求淬硬層深度較大,單純的參數(shù)控制在完全滿足技術要求方面仍有欠缺,還需要采取一些其他技巧。斷續(xù)加熱,即在未達到淬火溫度時,暫時停止加熱,使工件表面熱量較多地向內(nèi)傳導,然后再重新開始加熱。這樣相當于增加了熱傳導時間,降低表面向內(nèi)部的溫度梯度,反復進行數(shù)次,表面溫度不致過高而產(chǎn)生過熱、過燒。實現(xiàn)從表面向內(nèi)2.5~4.5mm內(nèi)較均勻的達到淬火溫度的目的。
(3)實際效果
采取改進感應器設計、優(yōu)化工藝參數(shù)、斷續(xù)加熱等措施后,牽引銷表面高頻淬火后硬度可以穩(wěn)定達到55HRC左右,淬硬層深度3mm以上,使用高頻淬火的方式達到了本適合于中頻淬火的淬硬層深度要求。而且由于感應器的改進,工件可以逐一連續(xù)不斷地進行淬火操作,有效提高了工作效率。