目前槽類(lèi)淬火零件種類(lèi)較多，如凸輪軸開(kāi)口槽、差速器殼等。但槽類(lèi)零件淬火的質(zhì)量一直不宜保證，淬火難度也很大。本文將一來(lái)二去形式槽類(lèi)淬火感應(yīng)器進(jìn)行改進(jìn)，在工藝調(diào)試中進(jìn)行調(diào)整，使得淬火效果比較理想，滿足各種槽類(lèi)零件的要求。
1.槽類(lèi)零件淬火感應(yīng)器論述
（1）槽類(lèi)淬火感應(yīng)器現(xiàn)狀
零件槽口內(nèi)側(cè)面加熱，特別是當(dāng)內(nèi)側(cè)面寬度較小時(shí)，設(shè)計(jì)感應(yīng)器比較困難。圖1感應(yīng)器利用鄰近效應(yīng)原理，用以加熱內(nèi)側(cè)面，具有較高效率。感應(yīng)器的有效部分是中間兩根導(dǎo)電管。由于兩管電流方向在任何時(shí)刻均同向，因此導(dǎo)電管上的電流被擠向外側(cè)。此兩根導(dǎo)電管上雖未加導(dǎo)磁體，但卻有相當(dāng)高的加熱效率。
圖1 槽口內(nèi)側(cè)雙線加熱感應(yīng)器
（2） 小開(kāi)口槽淬火感應(yīng)器設(shè)計(jì)
由于槽寬9mm，用兩根導(dǎo)電管制作感應(yīng)器，所用銅管很小，制作難度大，感應(yīng)器壽命很短。故而進(jìn)行改進(jìn)，改為單根銅管進(jìn)行加熱，利用感應(yīng)加熱的臨近效應(yīng)加熱（見(jiàn)圖2）。
圖2 改進(jìn)后的感應(yīng)器結(jié)構(gòu)
2.槽類(lèi)淬火感應(yīng)器的應(yīng)用
后面分別以凸輪軸槽和差速器殼開(kāi)口槽分別進(jìn)行淬火試驗(yàn)。
（1）凸輪軸開(kāi)口槽淬火工藝試驗(yàn)
我公司接到某凸輪軸生產(chǎn)廠家的委托，對(duì)凸輪軸開(kāi)口槽進(jìn)行淬火，開(kāi)口槽寬9.3mm、深9mm，槽寬變形量≤0.1mm（見(jiàn)圖3）。
圖3 凸輪軸開(kāi)口槽技術(shù)要求
感應(yīng)器加熱部分先采用矩形截面銅管加熱（見(jiàn)圖4），調(diào)整好加熱面與開(kāi)口槽底面的間隙，用50kW、30kHz頻率進(jìn)行淬火，淬火區(qū)域只有4mm左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到技術(shù)要求，需對(duì)感應(yīng)器結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)。
圖4 矩形截面有效加熱面銅管淬火樣塊（30kHz）
感應(yīng)器加熱部分再采用梯形截面銅管（見(jiàn)圖5），調(diào)整好加熱面與開(kāi)口槽底面的間隙，用30kHz、50kW頻率進(jìn)行淬火，淬火區(qū)域只有8mm，還是沒(méi)有達(dá)到9mm的要求，但已經(jīng)很接近技術(shù)要求，此時(shí)需要對(duì)工藝參數(shù)做出調(diào)整。
圖5 梯形截面有效加熱面銅管淬火樣塊（30kHz）
嘗試感應(yīng)器加熱部分采用梯形截面銅管，調(diào)整好加熱面與開(kāi)口槽底面的間隙，用5.8kHz 頻率、90kW短時(shí)間加熱進(jìn)行淬火，整個(gè)開(kāi)口槽兩側(cè)硬化層深度、硬度均達(dá)到技術(shù)要求，開(kāi)口槽底面、直角處也有硬化層（見(jiàn)圖6），變形量也很小（見(jiàn)附表），客戶(hù)很滿意。
圖6 梯形截面有效加熱面銅管淬火樣塊（5.8kHz）
凸輪軸開(kāi)口槽淬火變形檢測(cè)表
（2）差速器殼開(kāi)口槽工藝試驗(yàn)
我公司受某汽車(chē)生產(chǎn)廠家委托，對(duì)差速器殼連接槽（見(jiàn)圖7）進(jìn)行淬火，槽寬18.5mm、深9mm，8個(gè)槽均布于Φ120和Φ75的圓環(huán)上，技術(shù)要求為鍛后調(diào)質(zhì)處理90～230HBW，虛線部分感應(yīng)淬火，表面硬度53～59HRC，Ds=2～3mm。
圖7 差速器殼開(kāi)口槽技術(shù)要求
由于前面應(yīng)用梯形截面感應(yīng)器淬火效果較理想，后面也采用此種感應(yīng)器結(jié)構(gòu)進(jìn)行試驗(yàn)。采用5.8kHz、98kW進(jìn)行加熱淬火，感應(yīng)器與槽底面的間隙為0.5～1mm，加熱5.2s（注意：加輔助冷卻系統(tǒng)防止臨近開(kāi)口槽淬火區(qū)回火）。檢測(cè)R2mm圓角處沒(méi)有硬化層（見(jiàn)圖8）。需要對(duì)感應(yīng)器的位置及工藝參數(shù)進(jìn)行修正。
圖8 差速器殼第一次淬火試樣
根據(jù)上述試驗(yàn)，進(jìn)行如下修正：將底邊間隙加大為1～1.5mm，采用5.8kHz、98kW進(jìn)行加熱淬火，加熱時(shí)間延長(zhǎng)至6.5s加熱淬火（注意：加輔助冷卻系統(tǒng)防止臨近開(kāi)口槽淬火區(qū)回火）。檢測(cè)結(jié)果：槽兩側(cè)邊表面硬度55～56HRC，Ds=2mm；R2mm處表面硬度55HRC，Ds=1.5mm；槽底面表面硬度56HRC，Ds=3mm（見(jiàn)圖9）。檢測(cè)結(jié)果均達(dá)到技術(shù)要求。
圖9 差速器殼第二次淬火試樣
3.結(jié)語(yǔ)
槽類(lèi)零件淬火的關(guān)鍵點(diǎn)如下：感應(yīng)器結(jié)構(gòu)及有效加熱面結(jié)構(gòu)，感應(yīng)器與淬火部位的間隙，淬火工藝參數(shù)（頻率、功率、加熱時(shí)間等）的匹配，臨近淬火區(qū)防回火冷卻系統(tǒng)。
此外，間隙對(duì)此類(lèi)零件硬化層深度影響十分明顯，感應(yīng)器兩側(cè)面與開(kāi)口槽側(cè)面間隙很難保證完全一樣，這樣就使得兩側(cè)面硬化層深度、形狀不對(duì)稱(chēng)，因此定位夾具的精度就顯得至關(guān)重要。
