產(chǎn)品在線感應(yīng)淬火、感應(yīng)回火工藝

博格華納中國技術(shù)中心 （上海 200241） 郭 昊

浙江雙環(huán)傳動股份有限公司 （臺州 317600） 郝豐林

感應(yīng)熱處理因其節(jié)能、環(huán)保、高效等特點應(yīng)用越來越多。對零件進行感應(yīng)淬火后，一般是把工件放到爐中回火，但這樣能源消耗大，工藝周期長，不能實現(xiàn)在線生產(chǎn)，產(chǎn)品在工序間容易磕碰。由于回火不及時，有時會造成產(chǎn)品裂紋，給企業(yè)帶來損失。在EFD感應(yīng)設(shè)備上，采用同一個線圈感應(yīng)淬火、感應(yīng)回火，這樣可以“一個流”進行生產(chǎn)。設(shè)備帶有質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)“RTM”，處理的產(chǎn)品質(zhì)量可靠，不但節(jié)能還提高產(chǎn)品質(zhì)量。

1.在線感應(yīng)淬火、感應(yīng)回火工藝調(diào)研

我公司在為一國外客戶開發(fā)汽車變速器中的輸入軸和輸出軸時，客戶要求采用感應(yīng)淬火工藝，并且要求感應(yīng)回火。我公司對于感應(yīng)回火方面了解得不多，根據(jù)要求我們詢問了易孚迪，他們認為要采用兩個電源，淬火的頻率高一點，回火的頻率低一點。淬火的頻率根據(jù)產(chǎn)品的硬化層選擇，回火的頻率根據(jù)淬火后的硬化層選擇，回火的加熱深度至少是淬火加熱深度的1.2～1.5倍。我們把易孚迪的建議與客戶溝通，客戶告訴我們其在國外也使用類似的易孚迪設(shè)備，感應(yīng)淬火、感應(yīng)回火使用一個電源一個感應(yīng)器。對于我們來說是個好消息，可以減少設(shè)備投資，又可以保證質(zhì)量。于是我們采用現(xiàn)有的EFD設(shè)備進行試制，設(shè)備帶有質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)“RTM”，對于產(chǎn)品的加工參數(shù)可以在線記錄，保證產(chǎn)品質(zhì)量。

通過和客戶交流，得知他們采用感應(yīng)淬火、在線感應(yīng)回火工藝已經(jīng)多年，已是一個成熟的熱處理工藝。他們認為在線感應(yīng)回火的優(yōu)點，不但可以實現(xiàn)“一個流”生產(chǎn)，更重要的是可以提高產(chǎn)品的使用壽命。感應(yīng)回火的優(yōu)點主要是：對于溝槽，R角屬于淺回火位置，這樣回火溫度低，工件在此處的硬度高，殘留壓應(yīng)力大，對于產(chǎn)品使用較好。工件失效都是在這些區(qū)域，因而可以提高產(chǎn)品的使用壽命。客戶曾經(jīng)做過試驗，工件要求的表面硬度一樣，一種采用感應(yīng)回火，另一種采用爐內(nèi)回火。這兩種工件做臺架試驗，感應(yīng)回火的壽命明顯高于爐內(nèi)回火。根據(jù)客戶的經(jīng)驗，對于感應(yīng)淬火和感應(yīng)回火采用同一臺機床，同一個感應(yīng)器是可以實現(xiàn)的。感應(yīng)淬火采用的功率大，感應(yīng)回火采用的功率小。采用的功率大時，加熱的頻率較高；采用的功率低，加熱的頻率也低。因此，可以用一臺感應(yīng)設(shè)備。

2.工藝試驗

這里只介紹一根輸出軸，圖1是裝夾照片。軸的技術(shù)要求感應(yīng)淬火區(qū)域最小硬度55HRC，硬化層2～4mm(40HRC），熱處理參數(shù)見圖2、圖3。

圖1 裝夾照片

圖2 感應(yīng)淬火功率、頻率、電壓、電流值

圖3 感應(yīng)回火功率、頻率、電壓、電流值

根據(jù)圖2、圖3的結(jié)果可以看出，淬火的頻率高于產(chǎn)品回火的頻率，這樣回火的加熱深度大于淬火的加熱深度，符合感應(yīng)回火的要求。

為了驗證客戶的觀點，我們專門做了爐內(nèi)回火與感應(yīng)回火的比較。一根軸采用感應(yīng)淬火+感應(yīng)回火的工藝，另一軸采用感應(yīng)淬火+爐內(nèi)回火的工藝，并檢測了其硬度。工件感應(yīng)淬火后硬度64～66HRC，感應(yīng)回火后硬度61～62.5HRC，而爐內(nèi)回火溫度155℃，回火時間是2h，回火后硬度61～63HRC，沒有太大區(qū)別。圖4～圖6是感應(yīng)回火后金相組織，圖7～圖9是爐內(nèi)回火后金相組織。在普通顯微鏡下看不出太多的差別，但是檢測顯微硬度梯度，感應(yīng)回火的硬度明顯高于爐內(nèi)回火（見圖10），主要做了桿部T1、R角位置T5兩個位置顯微硬度的比較。根據(jù)圖示明顯可以看出，感應(yīng)回火的硬度值明顯高于爐內(nèi)回火的硬度值。

圖4 T1感應(yīng)回火

圖5 T2感應(yīng)回火

圖6 T5感應(yīng)回火

圖7 T1爐內(nèi)回火（溫度155℃）

圖8 T2爐內(nèi)回火（溫度155℃）

圖9 T5爐內(nèi)回火（溫度155℃）

圖10 監(jiān)測點硬化層分布

3.結(jié)語

通過這次產(chǎn)品的成功開發(fā)，了解國外類似產(chǎn)品的熱處理工藝，對于同行來說可以有個借鑒，提高產(chǎn)品質(zhì)量。

（20130817）