齿轮是现代机械中应用最为广泛的传动零件。齿轮的传动过程通过不同的轮齿相互啮合进行,这就要求齿轮要具有耐冲击、振动及噪音尽量小,强度高,耐磨性好及寿命长。目前国内广泛应用的齿轮强化处理是渗碳处理。但采用渗碳炉进行淬火容易使轮齿淬透,往往造成齿轮整体性能的变化及变形量大,同时不利于节约能源。随着科学技术的发展,
感应加热技术广泛应用于金属表面的热处理。
常规的感应加热技术很容易实现简单工件表面硬化层深度的控制。但对于类似齿轮这样具有凹凸表面结构的工件而言,常见的单频感应加热技术就无法实现令人满意的处理效果。
由于齿轮存在凸面和凹面,采用高频感应加热进行齿轮表面淬火,
感应电流产生的热量迅速传导到轮齿的中心,轮齿得到完全硬化,但是齿根硬化不足。此外,这种处理方法还容易在齿根处产生残留应力,导致断裂的发生。同样,采用
中频感应加热进行齿轮的表面淬火,热量在齿根进行传导,由于齿根的凹面形状,热量传导到齿根的过程中以指数形式递减,齿根得到有效的硬化,而轮齿却硬化不足。
如何有效地避免这种现象能,简单地说,在极短的时间内如果在齿轮的根部产生的热量比在齿尖产生的多,难么问题就得到了解决,这就是高能密度的问题。而采用单频感应加热是无法实现这种任务。
为了解决单频感应加热在处理齿轮表面硬化过程中的难题,在不断探索中,逐渐出现了同步双频感应加热技术,这是一种真正意义上
齿轮表面硬化技术。
同步双频感应加热技术(简称为SDF)就是在一个感应线圈上同时输出高频和中频两种不同频率对一个工件进行快速热处理。SDF发生器包括正常功率输出的一个高频和一个中频转换器,采用专用技术,在中频振荡基础上叠加高频振荡。中、
高频功率元件能够从2%-100%进行连续调整。两个频率的输出比例和在齿根和齿面的硬化深度可以根据工件的处理要求进行调整。
在汽车齿轮生产过程中,判定齿轮质量的指标除了耐磨性和抗疲劳强度外,热处理过程中产生的畸变也十分重要。外观畸变在齿轮使用所产生的噪音来源于材料在热处理和转化所产生的应力的释放。被加热和转化的工件体积较大,应力释放的程度也越大。硬化所产生的畸变与被加热工件体积的关系也与加热时间有关。而SDF同步双频感应淬火具有极小的畸变量。除此以外,与传统的热处理方法相比,还有其他优势:
2、硬化层深度根据需要快速调节。
3、设备占地空间少1/3。
4、热处理时间短,产能高。
5、容易集成在现有机加工生产线上。
6、热处理后的畸变小。
7、环境污染非常小。
随着感应加热技术的不断发展,国内大型企业逐渐采用感应淬火技术。同时企业对工件热处理质量的要求不断提高,SDF同步双频感应技术的应用将会越来越广泛,也将逐步过渡到高端齿轮热处理的首选方式。