凸轮轴采用淬火设备进行淬火热处理,其感应器是怎么样的呢?
凸轮感应器有圆环形与仿形两种。发动机凸轮感应器大都采用圆环形有效圈。为防止相邻凸轮或轴颈受到磁场影响而回火,因此,需要在有效圈上跨上导磁体束,既提高感应器的效率,又防止磁力线散射。当用低高度感应器加热高度较高的圆柱齿轮时,可先加热齿轮的中间部位,然后上下移动齿轮,使齿轮沿齿宽方向温度均匀后即可冷却淬火。早期的凸轮感应器在有效圈两端装上导磁体板与短路环,同样具有屏蔽效果,但损耗较大,现在已经被淘汰。
凸轮感应器有时采用双孔串联,主要是为了利用变频电源的功率,一般凸轮轴的轴颈数量少(如3个),而加热表面积大,凸轮则数量多(如8个)而加热面积小。因此,当采用双工位凸轮轴淬火机时,双孔凸轮感应器与单孔轴颈感应器交替工作,能得到恰当的匹配。
凸轮轴轴颈感应器一般为一次加热带喷液结构,特殊尺寸的轴颈也有采用扫描淬火的。制动凸轮感应器,由于工件要求的淬硬部位为两个圆弧面,现代制动凸轮感应器大都设计成仿形结构。花键轴类零件在使用中承受扭转应力和滑动摩擦,所以需要具有较高的表面硬度和抗扭转强度。为避免凸轮尖部温度过高,有些感应器设计时,针对桃尖部装有针形阀结构,凸轮加热时,针阀小孔喷出微小的淬火冷却介质,进行温度调整。
凸轮轴采用淬火设备进行淬火热处理,其热处理工艺主要是通过感应器实施的。因此,了解凸轮轴的淬火感应器具有非常重要的现实意义。
齿轮的双频感应加热淬火方式
1双频感应加热原理
由于可控硅变频器研制成功,能更方便地得到所要求的频率,因此就为从单频率感应加热转向两个以上频率组合加热的方法提供了可能性。
1.1原理
为了均匀加热表面凹凸不平的制件,曾设想用两种不同的频率进行感应加热。根据被加热制件的形状和涡流穿入深度 ,利用频率的低频提高制件凹处的温度 ,高频提高制件凸起部分的温度 ,从而使制件获得均匀的温 度 。
这种原始的双频感应加热 和单频加热相比,虽可获得较高的淬火质量。但作为使齿面 加热更均匀的关键参数—— 频率转换时间的控制是很难掌握的 。实际上往往要经过数次试验方能确定,故效率很低 。并且要使用两台高频变压器,频率转换计时失准时很难调整 。如果用感应淬火使轴的中心部达到规定的硬度要求,那就要求感应设备加热深度必须达到轴的中心部,而且中心部的温度要达到临界温度以上。此外,还受齿轮模数和轮廓尺寸的限制 。
1.2 新的双频感应加热方法
新的双频感应加热方法可取代传统的单频和原始的双频感应加热的新的双频感应加热装置,尤其适台对齿轮进行,高生产率的热处理 。这种双频感应加热只用一个感应线圈,可轮流用连续的或断续的不同频率的电流,使工件均匀加热 。虽以极短的时间间隔轮流通以不同频率的电流 ,但和用两个不同频率重合在一起 加热时的效果一样,可以随意调节齿底 、齿面温度 。导磁体工作条件恶劣,处于高密磁场、高电流环境下,极易过热损坏,同时淬火介质、锈蚀都会使其性能退化。与传统方法相比,生产率和控制性能都得到明显改善 。
需要根据感应淬火设计要求针对工艺参数进行选择:
(1)电流频率由感应电流透入深度计算。针对内齿圈数毫米的工艺层深要求,采用中频感应电源进行加热。
(2)感应器与零件间隙由工艺试验确定。
(3)加热功率及扫描速度由工艺试验确定。扫描速度影响生产效率,加热功率影响零件开裂风险。要综合考虑各因素后选择参数。
(4)加热-淬火间隔影响零件开裂风险。通过调节相关机构及扫描速度来控制。