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首頁 > 新型感應(yīng)加熱淬火技術(shù)
隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展,各種機(jī)械設(shè)備的性能不斷提高。相應(yīng)的機(jī)械零件承載能力,運(yùn)行品質(zhì)、體積大小和服役條件也不斷升級(jí),因此研究它們的感應(yīng)淬火表面強(qiáng)化工藝有代表性意義。近年來在零件表面的感應(yīng)淬火工藝中存在兩種不同原理的熱處理,包括逐部淬火和在圓柱型感應(yīng)器內(nèi)的旋轉(zhuǎn)淬火。出于生產(chǎn)率的考慮和機(jī)械零件的特點(diǎn),目前主要多采用整體加熱感應(yīng)淬火工藝 。而為了能夠很好的滿足零件苛刻的要求，新型的感應(yīng)加熱淬火技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。
（1）雙頻感應(yīng)加熱淬火
雙頻感應(yīng)加熱淬火主要用于齒輪的表面強(qiáng)化。從20世紀(jì)90年代,美國(guó)采用中頻和高頻電源處理齒輪,先在中頻感應(yīng)器中加熱,然后迅速降到高頻感應(yīng)器中加熱,最后落入油中淬火。進(jìn)入21世紀(jì),直到最近幾年,美國(guó)公司[6]提出同時(shí)用雙頻感應(yīng)加熱進(jìn)行表面淬火,實(shí)現(xiàn)了齒輪的輪廓淬火。雙頻電流齒輪淬火是用中頻電流預(yù)熱齒輪齒溝部分,隨后立即用高頻電流加熱齒頂部分 ,得到沿齒輪廓的淬硬層。在汽車齒輪生產(chǎn)上應(yīng)用此種工藝,不但能同時(shí)加熱,且能掃描加熱。
雙頻感應(yīng)加熱淬火的特點(diǎn)主要有：
①雙頻感應(yīng)加熱速度快、時(shí)間短、奧氏體晶粒不易長(zhǎng)大,使表層呈細(xì)晶結(jié)構(gòu);快速加熱形成不均勻的奧氏體,轉(zhuǎn)變后的馬氏體組織中,殘余奧氏體數(shù)量較少;淬火時(shí)表層產(chǎn)生的壓應(yīng)力對(duì)提高硬度也有一定影響。
②雙頻加熱淬火技術(shù)可以得到更好的仿形淬硬層,對(duì)于提高齒輪疲勞強(qiáng)度、減小淬火變形等非常有利。
（2）雙頻感應(yīng)加熱技術(shù)
雙頻感應(yīng)加熱是在一個(gè)感應(yīng)圈上同時(shí)供給中頻和高頻能量,即在一個(gè)感應(yīng)圈上施加摻和頻率,由一個(gè)中頻基礎(chǔ)振蕩迭加一個(gè)高頻振蕩組成。兩種頻率(MF和HF)的振幅能獨(dú)自控制,同時(shí)能調(diào)整MF和HF的輸出份額,齒面淬硬程度優(yōu)于齒根和齒頂,能達(dá)到工件的技術(shù)要求。
這種同時(shí)雙頻感應(yīng)加熱能實(shí)現(xiàn)加速奧氏體化,具有熱處理質(zhì)量高、生產(chǎn)率高和變形小的優(yōu)點(diǎn),能適應(yīng)今天的經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求,這要?dú)w功于能獲得極細(xì)小的奧氏體晶粒和加熱時(shí)間短。也使它能實(shí)現(xiàn)自淬火,高能量的迅速加熱只加熱工件的表面層,下方的冷基體能很快傳熱,實(shí)現(xiàn)淬硬。
（3）感應(yīng)加熱氣體滲氮及碳氮共滲
感應(yīng)加熱氣體滲碳及碳氮共滲是將需要滲氮或氮碳共滲的零件感應(yīng)加熱到560℃,保溫一定時(shí)間。加熱過程通人氨氣進(jìn)行滲氮。改變加熱溫度、時(shí)間和通入的氨氣流量得到不同的滲層深度和滲層硬度。
感應(yīng)加熱氣體滲氮具有升溫速度快,能在選定部位進(jìn)行局部滲氮、供給滲氮的活性氮原子充足、有脈沖滲氮和磁場(chǎng)滲氮特點(diǎn)、生產(chǎn)周期短、滲氮層脆性低等特點(diǎn)。
（4）液體介質(zhì)感應(yīng)滲碳
液體介質(zhì)感應(yīng)滲碳是將處理工件和感應(yīng)加熱器一起浸于特殊的冷的液態(tài)活性介質(zhì)中,介質(zhì)具有不同的化學(xué)組份和物理性能。選擇合理工藝參數(shù),在同一活性介質(zhì)中冷卻。感應(yīng)滲碳過程中工件表面受感應(yīng)高頻電流加熱,高密度和精確限定的高頻能量迅速加熱工件表面層至材料熔點(diǎn)以下的某一溫度。液體活性介質(zhì)在工件表面直接分解,產(chǎn)生大量原子態(tài)高活性碳,工件表面吸收并擴(kuò)散至一定深度。一般適用于鋼件、Ti合金和一些超合金 。
這種新技術(shù)能確保處理工件的高的質(zhì)量、一致可靠的性能和長(zhǎng)的服役壽命。同時(shí)能節(jié)約成本、能源、材料和環(huán)境保護(hù)費(fèi)用。
（5）高頻電阻感應(yīng)加熱表面淬火
高頻電阻感應(yīng)加熱表面淬火[7] [8]是把工件要淬硬的部分作為感應(yīng)器導(dǎo)體回路的一部分,用高頻電流對(duì)工件表面同時(shí)感應(yīng)加熱和電阻加熱,實(shí)現(xiàn)表面淬火。通高頻電流時(shí),工件表層的一部分直接通電,由自身的電阻加熱。與此同時(shí),感應(yīng)器附近的工件表面產(chǎn)生感應(yīng)電流,見圖,兩種作用加熱工件的表層和表面,達(dá)到淬火溫度后,切斷電源。更換不同的感應(yīng)器,可以加熱不同形狀的工件表面。由于加熱速度極快,加熱部分僅限于某一范圍,周圍及深處冷的部分迅速導(dǎo)熱,使加熱區(qū)激冷,實(shí)現(xiàn)自冷淬火。與傳統(tǒng)的高頻加熱相比,工件表面加熱電流更集中、密度更大、加熱速度更快。因此可以對(duì)工件表面實(shí)施高能量熱處理。
高頻感應(yīng)電阻加熱表面淬火的特點(diǎn)：
①適用于齒條軸的齒條淬火和各種凸輪軸汽缸內(nèi)表面的強(qiáng)化。
②功率密度高、加熱速度快、畸變小、淬硬層淺。
③不需淬火介質(zhì),真空室等,無需發(fā)黑化處理。
（6）高頻脈沖感應(yīng)加熱表面淬火
用高頻脈沖感應(yīng)加熱進(jìn)行淬火,使用20～30MHz的高頻脈沖,通過感應(yīng)圈在毫秒級(jí)極短時(shí)間內(nèi)使工件表面急速加熱到淬火溫度,然后自冷。高頻脈沖感應(yīng)加熱綜合感應(yīng)加熱與高頻脈沖加熱的某些特點(diǎn),與其他熱處理工藝比較,淬火后具有高硬度、高耐磨性、良好的韌性和疲勞強(qiáng)度、以及微變形等特點(diǎn)。而且相應(yīng)的設(shè)備投資少,維修簡(jiǎn)單。感應(yīng)脈沖加熱淬火后的超常硬化,是有效的晶粒細(xì)化,高密度亞結(jié)構(gòu)及高的殘余應(yīng)力綜合作用的結(jié)果。
