現(xiàn)代技術(shù)在典型汽車零部件感應(yīng)熱處理上的應(yīng)用

上海恒精機(jī)電設(shè)備有限公司董事長(zhǎng) 劉又紅

汽車上的發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)軸和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)等用到感應(yīng)熱處理技術(shù)比較多，汽車轉(zhuǎn)向器齒條具有代表性，目前國(guó)內(nèi)感應(yīng)熱處理技術(shù)的應(yīng)用水平可以在該零部件上體現(xiàn)。轉(zhuǎn)向器在汽車零部件上有很重要的作用，齒條熱處理質(zhì)量不合格會(huì)出現(xiàn)交通事故。

轉(zhuǎn)向器齒條需要淬齒部和桿部，其中一個(gè)技術(shù)是只淬齒部不淬齒背，需要節(jié)奏式淬火。另外一個(gè)技術(shù)是齒部和齒背都需要淬火，使用非節(jié)奏式連續(xù)淬火，因?yàn)榍懊嬉粋€(gè)齒銑凹下去了，后面是圓形，前后就不一致了，難度是淬火時(shí)要找方向；同時(shí)加熱時(shí)，齒是要變形的，這時(shí)需要一個(gè)距離的跟蹤，以保證齒部和感應(yīng)器間隙一致。

數(shù)字化感應(yīng)電源技術(shù)

大功率高速度的二極管、IGBT和MOSFET等功率器件的開(kāi)發(fā)使感應(yīng)電源的功率和頻率提升成為可能，因?yàn)槠渚哂懈斓拈_(kāi)發(fā)速度和過(guò)載能力。數(shù)字化集成電路替代模擬電路可進(jìn)行數(shù)字運(yùn)算和邏輯控制。DSP（Digital Signal Processor）芯片具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力和高速運(yùn)行速度，其在感應(yīng)電源控制回路上的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電源更好地編程和控制，使電源的使用可以更得心應(yīng)手。傳統(tǒng)的模擬儀表由數(shù)字儀表替換，使感官更準(zhǔn)確。

高性能自動(dòng)控制技術(shù)

為了適應(yīng)汽車的可靠性和舒適性發(fā)展趨勢(shì)，汽車零部件的設(shè)計(jì)越來(lái)越復(fù)雜，對(duì)汽車零部件的熱處理工藝的先進(jìn)性、穩(wěn)定性和可靠性要求越來(lái)越高，所以高精度的機(jī)械制造工藝、合理的機(jī)械結(jié)構(gòu)、高性能的數(shù)控系統(tǒng)是先進(jìn)感應(yīng)設(shè)備的必備條件。恒精公司生產(chǎn)的帶變形跟蹤功能的齒條淬火設(shè)備采用高性能的西門(mén)子840D數(shù)控系統(tǒng)來(lái)完成設(shè)備的機(jī)床控制，帶有8根伺服軸，多軸聯(lián)動(dòng)可以完成精巧的齒條桿部和齒部淬火工藝。

精確的測(cè)量跟蹤技術(shù)

要完成一個(gè)高難度的感應(yīng)熱處理工藝，有了好的控制系統(tǒng)，還需要好的測(cè)量系統(tǒng)，由于齒條淬火過(guò)程中齒面和齒背淬火不對(duì)稱，所以其淬火時(shí)有彎曲變形，且彎曲變形不可預(yù)測(cè)，為了保證齒部和感應(yīng)器間距一致，我們采用激光測(cè)距技術(shù)將其變形量檢測(cè)出來(lái)之后反饋到控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)控制感應(yīng)器前后、左右兩方向移動(dòng)，保證齒部淬火工藝。

先進(jìn)的工藝參數(shù)監(jiān)控技術(shù)

與傳統(tǒng)的能量監(jiān)控器比較的不同：

（1）連續(xù)淬火時(shí)，完成一件標(biāo)準(zhǔn)件加熱后，系統(tǒng)會(huì)記錄下電流、電壓、功率和所耗費(fèi)能量曲線，點(diǎn)擊“生成模板”按鈕，系統(tǒng)自動(dòng)生成功率包絡(luò)曲線，該線規(guī)定了在某一時(shí)刻，加熱功率應(yīng)該達(dá)到的范圍，如果金相分析確認(rèn)該工件合格，則可以保留該模板；如果分析認(rèn)為不合格，則放棄該模板，直至取得合格產(chǎn)品的曲線。有了標(biāo)準(zhǔn)模板后，以后加工同種工件時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)匹配模板，如果動(dòng)態(tài)功率超出范圍，系統(tǒng)報(bào)警并判定該工件為不合格件。因此，系統(tǒng)可以對(duì)整個(gè)加熱過(guò)程進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)控。

（2）整體式淬火時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)取得標(biāo)準(zhǔn)件所耗費(fèi)能量為能量限值，如果加熱時(shí)間達(dá)到，但能量未達(dá)限值，會(huì)自動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償加熱。根據(jù)大批量實(shí)際生產(chǎn)檢驗(yàn)，能量控制精度可達(dá)0.1%。

（3）歷史加工記錄。系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)記錄工件加工信息以備查詢，包括操作員、加工程序、時(shí)間、電流、電壓、功率、能量、淬火液流量、淬火液溫度、合格與否等。

高精度感應(yīng)器設(shè)計(jì)和導(dǎo)磁體趨流技術(shù)的應(yīng)用

采用Fluxtrol生產(chǎn)的導(dǎo)磁體，淬齒部時(shí)實(shí)時(shí)調(diào)整感應(yīng)器與齒部的距離，是圓環(huán)效應(yīng)和臨近效應(yīng)的完美體現(xiàn)。可加工導(dǎo)磁體趨流技術(shù)正確運(yùn)用到淬齒的根部。零件的精度要求比較高，感應(yīng)器的使用壽命、一致性和其綜合變形的很多因素都與感應(yīng)的制作有關(guān)系，現(xiàn)在整個(gè)感應(yīng)器都是機(jī)加工出來(lái)的，采用精確的感應(yīng)器制造工藝，簡(jiǎn)單的圓環(huán)感應(yīng)器都采用整體的精細(xì)加工，同時(shí)，感應(yīng)器也是要進(jìn)行熱處理，主要是應(yīng)力的去除，防止感應(yīng)器在使用中變形。

完善的冷卻和過(guò)濾系統(tǒng)

冷卻水是整個(gè)冷卻系統(tǒng)的血液循環(huán)，機(jī)器的使用壽命決定在細(xì)節(jié)上，提高產(chǎn)品的配置，我們主要采用恒溫壓縮機(jī)冷卻系統(tǒng)。過(guò)濾系統(tǒng)采用袋式過(guò)濾、磁性過(guò)濾、自動(dòng)走紙袋過(guò)濾等三重過(guò)濾。然后對(duì)流量、水溫、水壓自動(dòng)監(jiān)控。