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合理使用感應加熱淬火技術解決生產難題  2007/4/16 
 
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盡管滲碳淬火工藝在獲得硬化層的均勻分布及淬火質量的穩定性、可靠性方面有著無可比擬的優勢,但在實際的生產過程中卻存在生產周期長、熱處理變形大、機加困難、清潔性差、耗能等缺點。

    而滲碳淬火工藝的這些缺陷,則正是感應加熱淬火技術的優點。因此,如何合理使用感應加熱淬火技術,是一個亟待解決的課題。

   

    中國二重集團公司齒輪分廠 劉繼全

   

    隨著計算機技術介入滲碳過程,滲碳淬火爐內碳氣氛得到了精確控制,從而使得滲碳淬火后的硬化層均勻性、硬化層的深度、淬火質量的穩定性及可靠性得以保證。加之國內,尤其是重型制造行業大規模引進數控成形磨齒機,齒輪的表面強化方式越來越傾向于采用滲碳淬火的熱處理方式。而以前常用的感應熱處理方式,因淬火強化效果不穩定,淬火開裂傾向較大,難以獲得沿齒廓分布的硬化層,齒根強化效果差;中頻加熱電源的頻率和功率可調性差,難于實現感應加熱淬火參數的實時調節。因此近年來在齒輪上的應用越來越少。

    為此,中國齒輪專業協會齒輪熱處理工作委員會于今年9月在太原召開了齒輪感應加熱淬火技術專題討論會,筆者有幸參與了此次盛會。與會代表各自總結了近年來感應加熱淬火技術在齒輪表面強化上的應用成果及成功經驗,使我們看到了感應加熱淬火在齒輪強化上的應用前景。筆者作為多年來在專業齒輪制造廠從事感應熱處理工作的技術人員,在此,結合本行業的一些實際情況,談談感應加熱淬火技術在齒輪強化技術上的一些心得體會。

    盡管滲碳淬火工藝在獲得硬化層的均勻分布及淬火質量的穩定性、可靠性方面有著無可比擬的優勢,但在實際的生產過程中卻存在生產周期長、熱處理變形大、機加困難、清潔性差、耗能等缺點。就拿我集團公司生產的各類軋線設備主傳動裝置上的主減速機、齒輪機座中的大模數(m>25以上)的齒輪、齒輪軸產品來說,由于存在非滲碳面的保護問題,雖然在滲碳過程中對非滲碳部位采取了用防滲涂料進行保護,但效果不顯著,使得齒輪、齒輪軸磨削前的半精車,精車工序困難,增加刀具消耗,導致我們不得不在滲碳后增加一道去非滲部位的滲碳層的加工工序,無形中增加了生產周期。更主要的還是熱處理變形大,在實際加工中造成齒面的硬化層分布不均勻,齒部尺寸超差,磨齒后精度降低,影響其正常的使用要求。如果采取增加留量的措施加以解決,首先就要增加滲碳層深度,這樣就會延長滲碳周期,同時引起滲碳層的脆性增大,影響產品的使用質量。滲碳淬火工藝的這些缺陷,則正是感應加熱淬火技術的優點。因此,如何合理使用感應加熱淬火技術,是一個亟待解決的課題。筆者根據多年感應熱處理的工作實踐認為,采用感應加熱沿齒溝淬火工藝,可以在保證齒輪零件的正常使用下完全解決上述所遇到的問題,前提是要解決沿齒溝淬火工藝中存在的以下問題:

    (1)沿齒溝淬火感應器的設計和制造。

    (2)對已淬硬齒面的保護即如何防止齒面“回火”。

    (3)淬火冷卻方式的合理選擇。

    為此,在為八鋼1750軋機,國豐1450軋機及漣鋼1750軋機精軋部位主傳動裝置中的鼓形齒接軸產品的內齒圈強化方式上,我分廠做了用沿齒溝淬火工藝代替原來的的滲碳淬火工藝方面的嘗試,取得了顯著效。 值得注意的是,21世紀的熱處理向高效、節能、精密、清潔方向發展,提倡“少無污染、少無畸變、少無(質量)分散、少無浪費、少無氧化、少無脫碳、少無人工、少無廢品”的理念。而我國的“十、一五”計劃也明確提出了環境友好型、節約能源型的經濟發展方針。這些都表明,作為一種清潔、節能的熱處理工藝,只要解決其潛在的弱點,感應加熱淬火技術在齒輪上的應用就具有一定的生命力。隨著全頻固態IGBT逆變電源技術應用的日益成熟,加熱電源頻率和功率的可調性問題得到完全解決,感應加熱淬火參數的實現調節和控制得到完全保證,加上數控淬火機床的廣泛應用,感應加熱淬火的淬火質量、強化效果的穩定性及可靠性將得到進一步保證。由于電源的頻率在50~100Hz范圍內可調,硬化層深度范圍完全可滿足齒輪類零件的使用要求,而且淬火層的深度可達10mm以上,這是現在的滲碳淬火工藝所無法實現的。未來的冶軋、艦船、起重和礦山等重載齒輪,必然向深層發展,而深層滲碳(>5mm)在目前階段,我國還不具備成熟的工藝,主要表現在:

    (1) 適合深層滲碳的用鋼還得研究;

    (2) 滲碳周期長,淬火變形的問題急需要解決;

    (3) 如何保證滲層的質量,而感應加熱淬火技術無疑在這方面占有絕對優勢。

    筆者認為,廣大從事感應熱處理工作者只要通過努力,針對其在齒輪強化上存在的弱點,進行廣泛、深入的研究,并找到解決的辦法,相信未來感應加熱淬火技術在齒輪上的應用會有更加美好的前景

 
 
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