齒輪是現代機械中應用最為廣泛的傳動零件。齒輪的傳動過程通過不同的輪齒相互嚙合進行,這就要求齒輪要具有耐沖擊、振動及噪音盡量小,強度高,耐磨性好及壽命長。目前國內廣泛應用的齒輪強化處理是滲碳處理。但采用滲碳爐進行淬火容易使輪齒淬透,往往造成齒輪整體性能的變化及變形量大,同時不利于節約能源。隨著科學技術的發展,
感應加熱技術廣泛應用于金屬表面的熱處理。
常規的感應加熱技術很容易實現簡單工件表面硬化層深度的控制。但對于類似齒輪這樣具有凹凸表面結構的工件而言,常見的單頻感應加熱技術就無法實現令人滿意的處理效果。
由于齒輪存在凸面和凹面,采用高頻感應加熱進行齒輪表面淬火,
感應電流產生的熱量迅速傳導到輪齒的中心,輪齒得到完全硬化,但是齒根硬化不足。此外,這種處理方法還容易在齒根處產生殘留應力,導致斷裂的發生。同樣,采用
中頻感應加熱進行齒輪的表面淬火,熱量在齒根進行傳導,由于齒根的凹面形狀,熱量傳導到齒根的過程中以指數形式遞減,齒根得到有效的硬化,而輪齒卻硬化不足。
如何有效地避免這種現象能,簡單地說,在極短的時間內如果在齒輪的根部產生的熱量比在齒尖產生的多,難么問題就得到了解決,這就是高能密度的問題。而采用單頻感應加熱是無法實現這種任務。
為了解決單頻感應加熱在處理齒輪表面硬化過程中的難題,在不斷探索中,逐漸出現了同步雙頻感應加熱技術,這是一種真正意義上
齒輪表面硬化技術。
同步雙頻感應加熱技術(簡稱為SDF)就是在一個感應線圈上同時輸出高頻和中頻兩種不同頻率對一個工件進行快速熱處理。SDF發生器包括正常功率輸出的一個高頻和一個中頻轉換器,采用專用技術,在中頻振蕩基礎上疊加高頻振蕩。中、
高頻功率元件能夠從2%-100%進行連續調整。兩個頻率的輸出比例和在齒根和齒面的硬化深度可以根據工件的處理要求進行調整。
在汽車齒輪生產過程中,判定齒輪質量的指標除了耐磨性和抗疲勞強度外,熱處理過程中產生的畸變也十分重要。外觀畸變在齒輪使用所產生的噪音來源于材料在熱處理和轉化所產生的應力的釋放。被加熱和轉化的工件體積較大,應力釋放的程度也越大。硬化所產生的畸變與被加熱工件體積的關系也與加熱時間有關。而SDF同步雙頻感應淬火具有極小的畸變量。除此以外,與傳統的熱處理方法相比,還有其他優勢:
2、硬化層深度根據需要快速調節。
3、設備占地空間少1/3。
4、熱處理時間短,產能高。
5、容易集成在現有機加工生產線上。
6、熱處理后的畸變小。
7、環境污染非常小。
隨著感應加熱技術的不斷發展,國內大型企業逐漸采用感應淬火技術。同時企業對工件熱處理質量的要求不斷提高,SDF同步雙頻感應技術的應用將會越來越廣泛,也將逐步過渡到高端齒輪熱處理的首選方式。