對(duì)于大模數(shù)齒輪(Mn>7mm),單齒淬火是目前實(shí)用的感應(yīng)熱處理工藝。隨著數(shù)控技術(shù)和數(shù)字化電源的發(fā)展,淬火質(zhì)量和重現(xiàn)性得到了大幅度的提高。主要表現(xiàn)在:
間隙控制技術(shù):影響感應(yīng)淬火質(zhì)量的首要因素是溫度,而感應(yīng)器間隙的控制對(duì)溫度控制至關(guān)重要。由于零件加工精度和淬火吊裝在工作臺(tái)上后回轉(zhuǎn)精度的差異,目前的數(shù)控淬火機(jī)床采用了精密探頭進(jìn)行初始齒廓的精確定位。這樣避免了人為進(jìn)行感應(yīng)器間隙對(duì)正的偏差。在淬火過(guò)程中,由于齒輪開(kāi)始加熱淬火后的變形,依靠機(jī)床的幾何精度已經(jīng)意義不大,而必須采用隨動(dòng)系統(tǒng)來(lái)適應(yīng)齒形的變化。這樣才能實(shí)時(shí)保證感應(yīng)器的間隙,從而獲得滿意的淬火層分布。
能量沿齒長(zhǎng)分布控制技術(shù):要獲得沿齒長(zhǎng)均勻的硬化層分布需要精確控制沿齒長(zhǎng)的溫度分布。由于紅外測(cè)溫在應(yīng)用方面的限制,能量法是目前唯一可行的控制手段。
對(duì)于齒輪沿齒長(zhǎng)方向掃描淬火工藝,由于入口和出口的棱角引起的端部效應(yīng)的客觀實(shí)際,入口和出口往往引起欠熱或過(guò)熱,輕則引起硬化層分布的超差,重則引起局部過(guò)熱或開(kāi)裂。因此,在早先國(guó)標(biāo)中對(duì)出入端口沿齒長(zhǎng)方向10%部分不做要求。但是,隨著技術(shù)進(jìn)步,對(duì)風(fēng)電齒輪和高速鐵路齒輪等高要求的產(chǎn)品中,已經(jīng)要求全齒長(zhǎng)淬火層均勻。
常規(guī)能量法是計(jì)量在一個(gè)加熱周期中輸出到零件熱表面的累計(jì)能量。對(duì)于“一發(fā)法”淬火工藝,它和溫度有對(duì)應(yīng)關(guān)系,可以滿足質(zhì)量控制的要求。但對(duì)于掃描連續(xù)淬火來(lái)說(shuō),它不能反映諸如沿齒長(zhǎng)方向溫度變化的現(xiàn)象,因此,EMA開(kāi)發(fā)了能量沿齒長(zhǎng)分布控制技術(shù)。
該控制模式允許用戶將齒長(zhǎng)方向分割相當(dāng)數(shù)量的微小等份,系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)量每一等份的能量值并顯示在操作屏上,并和設(shè)定的一個(gè)曲線區(qū)域進(jìn)行比較,落入?yún)^(qū)域則說(shuō)明正常,超出區(qū)域系統(tǒng)會(huì)提示報(bào)警。能量沿齒長(zhǎng)方向的分布可以通過(guò)編程調(diào)整功率或速度來(lái)達(dá)到。
淬火冷卻控制技術(shù)
淬火冷卻對(duì)質(zhì)量的影響和加熱溫度同樣重要。要獲得理想的硬化層分布,淬火器的形狀和分布需要比較精確的設(shè)計(jì),淬火介質(zhì)的溫度和流量必須精確控制。目前感應(yīng)淬火普遍采用水溶性淬火介質(zhì)。這類介質(zhì)的工作溫度范圍比較窄。常規(guī)使用溫度為20°C~40°C.當(dāng)超過(guò)40°C時(shí)溶質(zhì)會(huì)脫溶形成絮狀沉淀。因此,淬火介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)一般要求有加熱和冷卻功能。同時(shí)要有好的過(guò)濾設(shè)施。介質(zhì)的溫度通過(guò)系統(tǒng)自動(dòng)控制。淬火冷卻的流量必須監(jiān)測(cè)和控制,目前已經(jīng)有各種數(shù)字流量檢測(cè)儀器可以聯(lián)結(jié)到數(shù)控系統(tǒng),對(duì)于齒輪單齒淬火,不僅是齒溝主淬火器的流量需要監(jiān)測(cè),用于防止回火的旁冷器的流量也需要監(jiān)測(cè)。
雙頭單齒感應(yīng)加熱淬火技術(shù)
采用單齒感應(yīng)淬火技術(shù)可以解決使用較小功率的電源而淬火大規(guī)格齒輪的應(yīng)用問(wèn)題。但是相比整體淬火來(lái)說(shuō),效率低的多。當(dāng)齒輪的規(guī)格很大,齒數(shù)很多時(shí),整個(gè)齒輪淬火完成需要花費(fèi)的時(shí)間周期很長(zhǎng)。這樣第一個(gè)齒淬火完和最后一個(gè)齒淬火完中間間隔時(shí)間很長(zhǎng)。如果齒輪全部淬火完成再去回火,則第一個(gè)齒的回火間隔時(shí)間很長(zhǎng),淬火開(kāi)裂的傾向增加。
EMA針對(duì)大規(guī)格齒輪的表面淬火開(kāi)發(fā)了雙頭單齒感應(yīng)淬火技術(shù)。既是對(duì)同一個(gè)齒輪采用兩個(gè)感應(yīng)器同時(shí)單齒掃描淬火。采用EMA先進(jìn)的一臺(tái)雙輸出電源,配合一個(gè)12軸8-CNC數(shù)控機(jī)床,實(shí)現(xiàn)對(duì)同一個(gè)齒輪的感應(yīng)淬火。效率提高一倍以上,更重要的是縮短了淬火周期時(shí)間,降低了開(kāi)裂傾向。
保護(hù)氣氛感應(yīng)加熱淬火技術(shù)
齒輪感應(yīng)淬火具有效率高,變形小,易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的特點(diǎn)。對(duì)于某些應(yīng)用場(chǎng)合,其性能完全能夠滿足應(yīng)用。但是,常規(guī)感應(yīng)淬火后表面的氧化使得后續(xù)噴丸或磨削成為必須。對(duì)重載齒輪,要求淬火后全齒裂紋檢查和硬度檢查,由于常規(guī)淬火后表面的氧化,使得操作人員花費(fèi)大量時(shí)間用砂布打光所有齒面,然后檢查。但是現(xiàn)在,借助EMA的保護(hù)氣氛感應(yīng)淬火技術(shù),這附加的后續(xù)工作可以取消。
保護(hù)氣氛采用氮?dú)狻R粋€(gè)特殊的裝置附加在淬火單元上,淬火過(guò)程加熱區(qū)處于氮?dú)獗Wo(hù)下,淬火后表面光亮,可以直接著色檢查裂紋或打硬度而不需任何處理。
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