领诚(多图)-大理花键轴淬火设备原理

车轴感应淬火技术的发展

车轴是机车车辆中的部件之一，它直接关系到铁道车辆行车安全。从19世纪中到20世纪初，各国对车轴的疲劳断裂进行了大量的研究，如科学家Ｗｈｏｌｅｒ和Ｈｏｇｅｒ用全尺寸车轴进行车轴疲劳断裂的研究，日本也对实物车轴进行了大量的试验研究。对车轴疲劳强度和疲劳断裂机理已研究很清楚，但铁路车辆车轴疲劳断裂依然存在。例如，在俄罗斯仅1993年在运用的220～250万根车轴中，因疲劳裂纹而报废的就达6800根。法国在高速铁路系统的定期检修中，将轮座磨去0.5mm深，以防止再次裂纹萌生。在日本新干线使用的所有车轴，运行 45万公里后，用磁粉探伤仪进行检查，每年进行磁粉探伤的车轴总数约2万根。随着高速铁路在的兴起和不断发展，对车轴的安全使用性能提出了更高的要求。强化车轴表面，是提高车轴断裂的重要措施。无论是法国、日本还是德国对高速运行下的车轴都进行了大量的研究和应用，日本、法国均采用低碳钢制造车轴，并进行表面感应淬火处理。日本新干线的使用结果表明，这种车轴经表面感应淬火后，克服了车轴的断裂，确保了行车安全。车轴材料我国的机车、车辆均采用碳素钢车轴，纵观总体情况，应该说碳素钢车轴是成熟的、可靠的。对于高速列车车轴材料是选碳素钢还是合金钢，我国还没有成熟的技术。由于各国的国情不同 ，技术观点不同 ，选用的车轴材料不尽相同，但都属于低碳钢范畴。

感应淬火低碳钢车轴表面采用感应淬火是提高其疲劳寿命为经济而有效的方法。日本对此进行了详细的试验研究 ，并成功地运用在高速铁路上。日本新干线在这方面工作早在 1948年就开始了 ，碳素钢经调质处理后 ，再沿车轴纵向进行表面感应加热淬火 ，在淬硬层内获得非常细的马氏体组织 ，使其表面硬度显著增加。

齿轮双频感应加热过程及齿轮材质的选择

双频加热的原理是使用低高两种频率的热源。首先，以较低频率的热源加热(3—10kHz)，花键轴淬火设备原理，为齿轮预热提供所需能量。

随后，立即进行高频热源加热，频率范围100-250kHz之间。频率选择依齿轮尺寸及周节大小而定。高频热源将迅速使全部齿轮外表面加热至淬火温度，然后齿轮立即淬火，获得设计所规定的硬度。

在双频加热中，固定在心轴上旋转着的齿轮接受预热，随后一个快速“脉冲使之达到终适宜的淬火温度后，工件被送入水中淬火。全部过程共需30秒钟。

这一过程为计算机所控制。由于加热速度快，表面无氧化、脱碳现象，外观质量及心部材料的性能仍保持不变。

制造齿轮有多种材料，从工艺及经济的观点出发，钢得到广泛应用。

含碳量决定钢能达到的硬度。通常用于感应热处理的钢，视其表面的设计硬度要求，含碳量一般为0.40，0.50或0.60％为宜。

要使零件在局部加热之后淬火硬化，钢的含碳量必须达到设计硬度的要求。

双频感应淬火解决这一问题的办法是，严格控制热处理变形，使变形量限制在太多数齿轮的设计要求范围之内。

齿轮淬火处理有其特点，双频感应处理是各种方法中较理想的。在常规处理中，要同时满足一定的硬化层深度及变形要求是困难的，因为两者会相互影响，相互制约。而双频感应方法仅对齿轮的局部提供淬火所必须的能量(比常规生产减少2—3倍)，因此，变形范围及硬化深度均达到设计要求。

变速器换档叉轴感应淬火

换档叉轴结构，技术要求高，采用常规的感应淬火工艺难以达到技术要求。热处理技术要求及零件结构特点零件材料为45钢，要求波形槽部分感应淬火，硬度≥55HRC，有效硬化层深≥2ｍｍ。

采用一般的多匝外圆感应器淬火时，由于尖角效应，棱边棱角部分的加热速度比其它部分快，在波形槽温度还未达到淬火温度时，盲孔出口平台的棱角棱边就已过热，甚至被烧熔。我们曾经试过在盲孔中插入铜塞，以屏蔽盲孔及出口处的棱边棱角。虽然解决了棱边棱角过热过烧，但由于零件整个圆柱面被加热，盲孔受到热影响产生变形，无法保证尺寸要求。采用平面感应器对波形槽单边加热时，由于平面感应器的功率损耗大，电效率低，加热速度慢，在加热波形槽过程中，热量已向盲孔传导，再加上平面感应器磁力线逸散入盲孔，当波形槽温度达淬火温度时，盲孔也已被加热，无法达到盲孔精度要求。

改进工艺方案为零件预先反弯曲变形→屏蔽感应加热淬火→回火→校直→磨外圆。(1)用紫铜管制造屏蔽套。其作用是把不需加热的地方全部屏蔽，只露出波形槽部分，这样，在波形槽感应加热淬火过程中可地减少盲孔受到的热影响。 (2)感应器仍采用电的圆柱形感应器。(3)为减少淬火变形，采用聚乙烯醇冷却液。(4)在零件感应加热前进行预先反变形处理。