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自動(dòng)化淬火成套設(shè)備

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如何設(shè)計(jì)小齒輪高頻淬火工藝?

日期：2020-06-03 07:05:34 點(diǎn)擊數(shù)：948
轎車齒條齒輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)中的小齒輪（見(jiàn)圖2-13），模數(shù)1.75mm，齒數(shù)7。技術(shù)要求：材料15Cr，表面硬度(82±2)HRAS，滲碳硬化層深度0.3～0. 6mm，心部硬度20～27HRC，滲碳層的金相組織按國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。
小齒輪結(jié)構(gòu)圖

    圖2-13    小齒輪結(jié)構(gòu)圖

    原采用15Cr鋼滲碳淬火工藝，其生產(chǎn)周期長(zhǎng)、能耗高、成本高，不便于大批量生產(chǎn)，由于小齒輪的心部硬度要求低(20～27HRC)，滲碳后不能直接淬火，需要重新加熱亞溫淬火。
    更改材料及改進(jìn)工藝如下。
    (1)采用高頻淬火工藝。齒輪更改材料為42 CrMo鋼。熱處理技術(shù)要求：坯件整體調(diào)質(zhì)，硬度20～27HRC；表面強(qiáng)化區(qū)進(jìn)行高頻淬火，表面硬度55～61HRC；硬化層深度，外圓部位(Φ20mm、Φ12mm處)0.8～1.5mm：齒部齒根0.6～1.2mm;齒輪節(jié)圓、外圓徑向跳動(dòng)<0. 05mm。
    (2)工藝流程
    下料→溫?cái)D壓→調(diào)質(zhì)→機(jī)加工→高頻淬火→回火→探傷→磨外圓→裝配。
    (3)感應(yīng)設(shè)備與感應(yīng)器。高頻感應(yīng)加熱電源為全固態(tài)高頻感應(yīng)加熱裝置，輸入功率≤100kW，輸出功率≥75kW（調(diào)節(jié)范圍：10%～100%），振蕩頻率200kHz，淬火機(jī)床為單工位802CNC數(shù)控全機(jī)械（伺服驅(qū)動(dòng)）淬火機(jī)床，工件進(jìn)給速度1～100mm/s，主軸轉(zhuǎn)速20～200r/min。
    感應(yīng)線圈用高度9mm、厚度1mm的方銅管制作成內(nèi)孔為Φ23mm的自噴液連續(xù)加熱淬火感應(yīng)器。淬火介質(zhì)為5%～11%的AQ251水溶液，溫度低于50℃，壓力>0. 3MPa。
    按預(yù)先設(shè)定的加熱能量、加熱時(shí)間、移動(dòng)速度和噴液冷卻時(shí)間先后對(duì)小齒輪Φ20mm部位、中間齒部和Φ12mm部位分3個(gè)過(guò)程進(jìn)行感應(yīng)加熱、淬火。
    (4)具體操作步驟
    ①小齒輪在裝夾位置移動(dòng)到209mm處，并在該處打開(kāi)旋轉(zhuǎn)和噴水開(kāi)關(guān)；開(kāi)電源，給定功率50%；該處延時(shí)加熱0.7s；
    ②小齒輪移動(dòng)207mm處；延時(shí)加熱0.7s；電源關(guān)；
    ③小齒輪移動(dòng)到192mm處；開(kāi)電源，給定功率52%；延時(shí)加熱0.5s；
    ④小齒輪移動(dòng)到168mm處；電源關(guān)；
    ⑤小齒輪移動(dòng)到157mm處；開(kāi)電源，給定功率65%；延時(shí)加熱0.6s；電源關(guān)；
    ⑥小齒輪移動(dòng)到120mm處；延時(shí)冷卻6s；關(guān)旋轉(zhuǎn)、關(guān)噴水并停留在該位置；
    ⑦程序結(jié)束。
    其中，步驟①～②是淬Φ20mm外圓，③～④是淬齒部，⑤～⑦是淬Φ12mm的外圓。
    (5)檢驗(yàn)結(jié)果。小齒輪Φ20mm部位、齒部齒根及Φ12mm部位的淬硬層深度、硬度合格；小齒輪節(jié)圓及外圓的徑向跳動(dòng)<0. 05mm，合格；探傷，表面無(wú)裂紋等缺陷。經(jīng)多次臺(tái)架試驗(yàn)和路試，壽命超過(guò)設(shè)計(jì)要求。

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