如何設計小齒輪高頻淬火工藝?
日期：2020-06-03 07:05:34 點擊數：922
轎車齒條齒輪轉向機構中的小齒輪（見圖2-13），模數1.75mm，齒數7。技術要求：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家有關標準執(zhí)行。
圖2-13 小齒輪結構圖
原采用15Cr鋼滲碳淬火工藝，其生產周期長、能耗高、成本高，不便于大批量生產，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。熱處理技術要求：坯件整體調質，硬度20～27HRC；表面強化區(qū)進行高頻淬火，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<0. 05mm。
(2)工藝流程
下料→溫擠壓→調質→機加工→高頻淬火→回火→探傷→磨外圓→裝配。
(3)感應設備與感應器。高頻感應加熱電源為全固態(tài)高頻感應加熱裝置，輸入功率≤100kW，輸出功率≥75kW（調節(jié)范圍：10%～100%），振蕩頻率200kHz，淬火機床為單工位802CNC數控全機械（伺服驅動）淬火機床，工件進給速度1～100mm/s，主軸轉速20～200r/min。
感應線圈用高度9mm、厚度1mm的方銅管制作成內孔為Φ23mm的自噴液連續(xù)加熱淬火感應器。淬火介質為5%～11%的AQ251水溶液，溫度低于50℃，壓力>0. 3MPa。
按預先設定的加熱能量、加熱時間、移動速度和噴液冷卻時間先后對小齒輪Φ20mm部位、中間齒部和Φ12mm部位分3個過程進行感應加熱、淬火。
(4)具體操作步驟
①小齒輪在裝夾位置移動到209mm處，并在該處打開旋轉和噴水開關；開電源，給定功率50%；該處延時加熱0.7s；
②小齒輪移動207mm處；延時加熱0.7s；電源關；
③小齒輪移動到192mm處；開電源，給定功率52%；延時加熱0.5s；
④小齒輪移動到168mm處；電源關；
⑤小齒輪移動到157mm處；開電源，給定功率65%；延時加熱0.6s；電源關；
⑥小齒輪移動到120mm處；延時冷卻6s；關旋轉、關噴水并停留在該位置；
⑦程序結束。
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)檢驗結果。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<0. 05mm，合格；探傷，表面無裂紋等缺陷。經多次臺架試驗和路試，壽命超過設計要求。
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