孫增忠

(揚(yáng)州和益電動(dòng)工具有限公司，江蘇 高郵 225600)

淺談感應(yīng)淬火實(shí)際應(yīng)用

孫增忠

(揚(yáng)州和益電動(dòng)工具有限公司，江蘇 高郵 225600)

利用感應(yīng)淬火對(duì)軸類(lèi)和鋼板類(lèi)工件進(jìn)行局部熱處理，使熱處理硬度符合規(guī)定要求。結(jié)果表明：通過(guò)選用合適頻率的感應(yīng)設(shè)備，調(diào)整設(shè)備的感應(yīng)電流和加熱時(shí)間，并用感應(yīng)設(shè)備對(duì)工件進(jìn)行必要的回火處理，就能使軸類(lèi)和鋼板類(lèi)工件局部熱處理硬度符合要求，同時(shí)提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本。

感應(yīng)淬火；感應(yīng)電流 ；感應(yīng)回火

感應(yīng)淬火工藝因其生產(chǎn)周期短、操作方便等特點(diǎn)，應(yīng)用十分廣泛，特別是對(duì)軸類(lèi)、鋼板類(lèi)的工件局部淬火，由于時(shí)間短、成本低，優(yōu)勢(shì)特別明顯。感應(yīng)淬火主要優(yōu)點(diǎn)是能夠使零件快速形成表面硬度；缺點(diǎn)是零件的硬度范圍偏差較大，一般是外部硬度較大、靠近中心部硬度較小。在實(shí)際生產(chǎn)中主要問(wèn)題就是根據(jù)產(chǎn)品需要將硬度偏差縮小，以達(dá)到較為理想的硬度范圍，使感應(yīng)淬火在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用更可靠。

1 感應(yīng)淬火原理

感應(yīng)淬火是利用感應(yīng)設(shè)備，使工件表面產(chǎn)生一定的感應(yīng)電流，迅速加熱工件表面，然后迅速淬火的一種金屬熱處理方法。它的工作原理是：將工件放在用空心銅管繞成的感應(yīng)器內(nèi)，當(dāng)感應(yīng)器通入交流電時(shí)，便會(huì)在工件內(nèi)部產(chǎn)生頻率相同、方向相反的感應(yīng)電流。將工件表面或局部迅速加熱(幾秒鐘內(nèi)即可升溫800～1 000℃)若干秒鐘后，迅速?lài)?浸)水冷卻或噴(浸)油冷卻完成淬火工作，使工件表面或局部達(dá)到相應(yīng)的硬度要求[1]。

2 感應(yīng)淬火在生產(chǎn)中的應(yīng)用

2.1在軸類(lèi)零件中的應(yīng)用

軸類(lèi)感應(yīng)淬火一般是對(duì)軸表面進(jìn)行局部淬火，材料為45鋼或40Cr，淬火的硬度可根據(jù)材料直徑大小設(shè)定感應(yīng)電流和加熱時(shí)間。淬火的硬度層深度，取決于感應(yīng)設(shè)備的頻率和加熱時(shí)間，頻率越高或加熱時(shí)間越短，硬度層深度越低。

在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，經(jīng)常對(duì)軸的中心部有硬度要求，一般需要到專(zhuān)業(yè)的熱處理生產(chǎn)廠(chǎng)家進(jìn)行熱處理，這樣就帶來(lái)了加工周期長(zhǎng)、成本高等不足。如果用感應(yīng)淬火使軸的中心部達(dá)到規(guī)定的硬度要求，那就要求感應(yīng)設(shè)備加熱深度必須達(dá)到軸的中心部，而且中心部的溫度要達(dá)到臨界溫度以上。現(xiàn)以直徑20mm的電機(jī)轉(zhuǎn)子為例進(jìn)行說(shuō)明，如圖1所示。

圖1 電機(jī)轉(zhuǎn)子

圖1所示的電機(jī)轉(zhuǎn)子端面中心部有一個(gè)滑長(zhǎng)槽，滑長(zhǎng)槽的作用是負(fù)責(zé)傳遞電機(jī)輸出的動(dòng)力，如果沒(méi)有硬度或者硬度達(dá)不到規(guī)定的要求：37HRC～45HRC，裝配好的產(chǎn)品很快就因滑長(zhǎng)槽失效而失去動(dòng)力，因此滑長(zhǎng)槽的硬度直接影響整機(jī)產(chǎn)品質(zhì)量。

將圖1中的電機(jī)轉(zhuǎn)子軸伸φ20mm用WGH-VI-36感應(yīng)設(shè)備進(jìn)行感應(yīng)淬火，數(shù)量為5根，材料為45鋼，感應(yīng)器內(nèi)徑為φ24mm，冷卻介質(zhì)為水。分別檢測(cè)如圖2所示的A、B、C、D、E、F6個(gè)點(diǎn)，硬度與感應(yīng)電流、加熱時(shí)間見(jiàn)表1。

圖2 硬度檢測(cè)位置

表1硬度與感應(yīng)電流、加熱時(shí)間

編號(hào)感應(yīng)電流/A加熱時(shí)間/s硬度/HRCABCDEF1525560305255315025006593658574058345076048595845594400863575962596153808605659615558

從表1感應(yīng)淬火數(shù)據(jù)可以看出，5組數(shù)據(jù)都達(dá)不到規(guī)定的硬度要求。對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析：感應(yīng)電流高、加熱時(shí)間短，軸伸表面硬度偏高而心部硬度偏低；感應(yīng)電流低、加熱時(shí)間長(zhǎng)，軸伸表面和心部硬度都偏高。如果要使轉(zhuǎn)子軸心部淬火硬度達(dá)到規(guī)定要求，必須要按淬火工藝進(jìn)行感應(yīng)回火[2]，回火就是將淬火后的工件重新加熱到臨界以下回火溫度后，保溫一定時(shí)間，然后取出冷卻到室溫的熱處理工藝。常用的回火方法：低溫回火(回火溫度為150～250℃)、中溫回火(回火溫度為350～500℃)、高溫回火(回火溫度為500～680℃)[1]。而對(duì)感應(yīng)設(shè)備進(jìn)行回火，回火后的硬度是否符合要求，還需要進(jìn)行大膽嘗試。

首先，將電機(jī)轉(zhuǎn)子軸伸用感應(yīng)設(shè)備進(jìn)行淬火，淬火的硬度、感應(yīng)電流和加熱時(shí)間按表1中編號(hào)5要求，感應(yīng)回火后的硬度、感應(yīng)電流和加熱時(shí)間見(jiàn)表2。

表2 感應(yīng)回火后的硬度、感應(yīng)電流和加熱時(shí)間

表2中的3,4,5號(hào)3組硬度都符合電機(jī)轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)要求，由此說(shuō)明感應(yīng)淬火、感應(yīng)回火能夠滿(mǎn)足軸類(lèi)零件局部熱處理要求，并使軸心部硬度達(dá)到規(guī)定要求。

2.2在鋼板類(lèi)零件中的應(yīng)用

感應(yīng)淬火在軸類(lèi)成功應(yīng)用可以延伸到鋼板類(lèi)零件，如圖3所示。

圖3 扳手

圖3是電動(dòng)工具等產(chǎn)品配套的附件扳手，要求扳手口部硬度為(40±5)HRC。如果到專(zhuān)業(yè)熱處理廠(chǎng)家進(jìn)行熱處理，同樣有加工周期長(zhǎng)、生產(chǎn)成本高不足。因此用感應(yīng)設(shè)備對(duì)鋼板扳手口部進(jìn)行感應(yīng)淬火，通過(guò)調(diào)整感應(yīng)電流和加熱時(shí)間，并用感應(yīng)設(shè)備進(jìn)行回火，得到了符合鋼板件扳手口部硬度要求的工件。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸伸和鋼板件扳手進(jìn)行局部感應(yīng)淬火和感應(yīng)回火，可使淬火后硬度達(dá)到規(guī)定要求。由此可見(jiàn)：淬火硬度一是與感應(yīng)設(shè)備頻率有關(guān)；二是與設(shè)備的感應(yīng)電流和加熱時(shí)間設(shè)定有關(guān)；三是需進(jìn)行必要的感應(yīng)回火。

因此，感應(yīng)淬火可廣泛應(yīng)用于軸類(lèi)和鋼板件類(lèi)工件，可根據(jù)軸的直徑和鋼板件尺寸大小，調(diào)整感應(yīng)電流和加熱時(shí)間，同時(shí)進(jìn)行感應(yīng)回火，使熱處理硬度符合規(guī)定要求，提高了軸類(lèi)和鋼板件零件的使用壽命。

[1] 馬鵬飛，李美蘭.熱處理技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008.

[2] 沈慶通，梁文林.現(xiàn)代感應(yīng)熱處理技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.

IntroductiontoApplicationoftheInductionHardening

SUN Zengzhong

(Yangzhou Triple Harvest Power Tools Co., Ltd., Jiangsu Gaoyou, 225600, China)

It applies the induction hardening for the local heat treatment of shaft and steel workpiece, and meets the special heat treatment hardness requirements. Combining with an example, it presents the suitable frequency induction equipments and the equipment adjustment for current and heating time, and describes tempering treatment. This method can ensure the shaft and steel workpiece local heat treatment hardness quality, improve the production efficiency and reduce production costs.

Induction Hardening; Induction Current; Induction Tempering

10.3969/j.issn.2095-509X.2014.03.022

2014-01-13

孫增忠 (1965—)，男，江蘇高郵人 ，揚(yáng)州和益電動(dòng)工具有限公司工程師，主要從事電動(dòng)工具的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)編制工作。

TG162

B

2095-509X(2014)03-0083-03