姬慧慧　米佩

（寧夏天地奔牛實業集團有限公司）

　　某外花鍵軸直徑為390mm，內孔有效壁厚為40mm，內孔要求淬火后變形＜0.1mm，使用額定功率為250kW中頻電源進行感應加熱淬火，因花鍵直徑較大，需要對花鍵部位進行預熱后再加熱淬火，因預熱、淬火加熱時產生大量的熱量，內孔不噴淋冷卻溫度達到500℃，為了減少內孔變形，在淬火過程中對內孔進行噴淋冷卻，從而減少了內孔變形量。
　　為了提高軸端面耐磨性，需要對軸圓周方向端面進行感應加熱淬火，原工藝方法采用整個端面感應加熱淬火方法，感應器結構覆蓋整個被加熱端面，此種方法感應器制作成本高，感應器較重，隨著淬火直徑的變化，感應器通用性較差。為了避免以上不足，對感應淬火方法進行改進，改為端面掃描淬火方法。

　　一、試驗材料及方法

　　1.試驗材料及技術要求

　　外花鍵軸結構簡如下圖1，技術要求如下：

　　（1）φ390外花鍵淬火，花鍵硬度42～47HRC，硬化層深度＞1mm，內孔變形＜0.05mm。

　　（2）400mm尺寸右端面淬火處理，硬度45～50HRC。

圖1 外花鍵軸結構

　　2.試驗參數及方法

　　選擇設備額定功率為250kW，使用感應器結構如圖2、圖3所示。

圖2 外花鍵感應器

圖3 端面掃描感應器

　　說明：因前期試驗中內孔未噴冷卻水，所以圖2試驗件內孔已發黑。

　　（1）外花鍵感應淬火試驗方法

　　采用圖2所示感應器對外花鍵進行感應加熱淬火，淬火工藝參數見表1，淬火過程中對內孔進行噴淋冷卻。即在感應加熱過程中單獨拿出一路冷卻水對內孔進行冷卻，冷卻部位隨著感應器的移動進行移動，以確保外花鍵加熱時內孔傳遞的熱量能夠通過內孔冷卻及時地消除，加熱過程中測量內孔部位溫度，Z高為150℃。

表1 外花鍵淬火工藝參數

　　（2)軸端面感應淬火試驗方法

　　采用圖3所示感應器結構對端面進行感應加熱淬火，從結構可以看出，此種感應器優點是結構簡單，制作成本較低，重量輕，便于操作，且對于淬火區域只與淬火長度有關，不受淬火直徑變化的影響。端面淬火采用工藝參數見表2。

表2 端面淬火工藝參數

　　二、試驗結果與分析

　　（1）外花鍵感應淬火試驗結果與分析

　　對外花鍵采用里氏硬度計進行硬度檢測，齒頂表面硬度為43.0～47.1HRC。對花鍵部位采用線切割進行取樣，經4%硝酸酒精腐蝕后結果如圖4所示，對齒根部位進行顯微硬度檢測，結果如圖5所示。

圖4 外花鍵軸感應淬火后切片宏觀圖片

圖5 外花鍵齒根部位顯微硬度趨勢

　　從圖4、圖5檢測結果得出，外花鍵感應淬火后花鍵表面硬度滿足技術要求42～47HRC，齒根部位硬化層深度為1.2mm，符合技術要求＞1mm。檢測內孔尺寸為φ290.06mm（熱前尺寸為φ290.0mm²），說明內孔噴冷卻后尺寸滿足圖樣要求。

　　（2）軸端面感應淬火結果與分析

　　采用方案一工藝參數淬火時，因加熱功率過大，感應器加熱2s后感應器燒化，未能完成淬火；采用方案二工藝參數淬火時，因感應器與端面之間間隙大，加熱時端面溫度達不到淬火溫度，淬火后檢測硬度30HRC，不符合技術要求；采用方案三工藝參數進行淬火后，檢測淬火區域硬度45～50HRC，符合技術要求。Z終確定了淬火工藝為：加熱功率設定為70%（實際功率為75kW），感應器與工件端面之間間隙為2mm，感應器前端與工件淬火部位內孔端面齊平，加熱時間為停止加熱2s后工件開始旋轉，旋轉速度為10r/min。

　　三、結語

　　（1）通過在感應加熱過程中單獨拿出一路冷卻水對內孔進行冷卻的方法，減小工件淬火變形，確保了內孔尺寸的穩定性。
　　（2）采用掃描淬火方法，感應器優點是結構簡單，制作成本低，重量輕，便于操作者進行操作，且對于淬火區域只與淬火長度有關，不受淬火直徑變化的影響，通用性強。
　　（3）對于截面較小的感應器在加熱過程中需嚴格控制加熱功率，避免感應器在使用過程中發生損壞。

來源：《金屬加工（熱加工）》雜志