CN101629234A

CN101629234A - 一种大齿轮逐齿中频感应淬火方法及设备

Info

Publication number: CN101629234A
Application number: CN200910305713A
Authority: CN
Inventors: 赵清林; 吴海辉; 梁晓波; 于小民; 莫泊衫
Original assignee: Xiangdian Heavy Equipment Co Ltd
Current assignee: Xiangdian Heavy Equipment Co Ltd
Priority date: 2009-08-18
Filing date: 2009-08-18
Publication date: 2010-01-20

Abstract

一种大齿轮逐齿中频感应淬火方法及设备，该大齿轮逐齿中频感应淬火方法是：(1)在入齿端，感应器移动进入齿端5－7mm位置时，以50％淬火功率点火，然后功率逐渐加大，移动7－9mm后达到100％淬火功率；(2)在齿中部以100％淬火功率恒功率加热；(3)在感应器距出齿端8－12mm时逐渐减少淬火功率，当感应器移动出出齿端16－18mm时，以50％淬火功率熄火；所述淬火功率、感应器移动速度通过实验确定。本发明还包括相应设备。本发明能将齿轮全齿廓淬硬，齿端部和齿中部金相组织马氏体5级，硬度HRC55以上。

Description

一种大齿轮逐齿中频感应淬火方法及设备

技术领域

本发明涉及一种齿轮淬火方法及设备，尤其是涉及一种大齿轮中频感应逐齿淬火的方法及设备。

背景技术

根据电磁学原理，在变化的电磁场中，金属表面曲率越大的地方，感应电流越大(尖角效应)。中频电源由于不能根据工件表面曲率变化自动调整加热功率，感应热处理时，齿轮端部因尖角效应容易产生过热(马氏体粗大)和过烧(融化)。为了避免齿端过热过烧，通常做法是对齿两端610mm长不加热、不淬火。铁路标准TB/T25681995《机车牵引齿轮感应淬火技术条件》规定，距齿轮两端面10％齿宽范围内可以无硬化层(淬火盲区)。在使用过程中，两端没有淬火的齿轮淬火盲区(特别在过渡区)容易成为疲劳裂纹源，齿根弯曲强度、接触疲劳强度严重下降，齿轮存在严重的弯曲疲劳折损、点蚀倾向。据统计：某厂电动轮自卸车内齿早期断裂全部是弯曲疲劳折损所致。我国戚墅堰机车研究所采用淬火屏蔽挡液装置消除了淬火盲区，实现全齿廓淬硬(100％齿高范围)。但每种规格型号的齿轮均须制造一套屏蔽挡液装置。淬火机床每换一种齿轮淬火时，要拆下原来的屏蔽挡液装置，换上与该齿轮配套的屏蔽挡液装置，操作较麻烦，费时费力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种使齿两端加热淬火温度不过热过烧，消除淬火盲区，达到全齿廓淬硬的大齿轮感应淬火方法及装置。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现：

本发明之大齿轮中频感应淬火方法是：(1)在入齿端，感应器移动进入入齿端57mm(优选6mm)位置时，以50％淬火功率点火，然后功率逐渐增大，运行79mm(优选8mm)后增大到100％淬火功率加热；(2)在齿中部以100％淬火功率恒功率加热；(3)在感应器距出齿端812mm(优选10mm)时逐渐减少淬火功率，当感应器移动出距出齿端1618mm时，以50％淬火功率熄火；淬火功率、感应器移动速度通过实验确定。

本发明之大齿轮感应淬火设备，包括淬火机床，所述淬火机床包括控制设备运动电机、中频电源、变压器、感应器，还设有数控装置，所述数控装置包括预存有大齿轮逐齿感应淬火工艺参数曲线的可编程控制器、手动/自动选择开关、启动开关、位移传感器、故障报警器、信号接口板，手动/自动选择开关和启动开关、位移传感器输出端与可编程序控制器输入端连接，可编程控制器输出端与故障报警器、信号接口板和控制设备运动电机输入端连接，信号接口板输出端与淬火机床中频电源输入端连，淬火机床中频电源输出端与淬火机床变压器输入端连接，淬火机床变压器输出端分别与所述位移传感器输入端和感应器输入端连接，控制设备运动电机输出端与淬火机床变压器输入端连接；所述感应淬火工艺参数曲线系根据本发明大齿轮中频感应淬火方法及通过实验确定的淬火功率和感应器移动速度绘制而成。

工作时，工件齿轮放置于淬火机床托板上，对中夹紧；调整好感应器与齿沟的距离和齿轮上下运动速度(每种规格齿轮淬火工艺参数，如淬火功率、不一样，需通过实验确定)；将位移传感器安装于齿轮的齿向方向并调整好。

对齿轮进行加热、淬火前，调出预先设定的加热工艺参数曲线。加热、淬火时，齿轮上下运动通过运动竿带动连动竿带动位移传感器上下运动，位移传感器产生电信号，电信号输入可编程控制器，与预存于其中的预先设定的加热工艺曲线比较，作为淬火机床中频电源的励磁信号来控制中频电源的输出功率，使工件齿轮感应淬火加热时，可以根据输入的工艺曲线按行程比例自动调整中频电源输出功率，使工件齿轮感应加热时按位置自动调整到需要的预先设定的淬火功率。

本发明方法对齿端部使用的淬火功率为齿中部恒功率的50％，加热数控装置用于大齿轮逐齿淬火，可以在入齿端时逐渐加大功率缓慢加热，出齿端时逐渐减少功率缓慢停止加热，有效抵消齿轮感应淬火时齿端的尖角效应，使齿端和齿中部温度均匀，消除淬火盲区，达到全齿廓淬硬(100％齿高范围)，金相检查齿端部和齿中部可达5级马氏体，硬度HRC55。能有效提高齿轮的使用寿命。

凡具有可用数学方程式表达曲面的工件，均可使用本发明进行加热淬火。本发明特别适用于大齿轮逐齿感应淬火，能将齿轮全齿廓淬硬。

附图说明

图1为本发明大齿轮感应淬火设备实施例结构框图；

图2为进行内齿逐齿淬火时，淬火机床相关构件位置示意图；

图3本发明逐齿两端淬火工艺曲线示意图；

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

参照图1，本发明大齿轮感应淬火设备实施例包括淬火机床、数控设备，所述淬火机床包括控制设备运动电机6、中频电源7、变压器8，所述数控设备包括预存有大齿轮逐齿感应淬火工艺参数曲线的可编程控制器3、手动/自动选择开关1、启动开关11、位移传感器10、故障报警器4、信号接口板5，手动/自动选择开关1和启动开关11、位移传感器10输出端与可编程序控制器3输入端连接，可编程控制器3输出端与故障报警器4、信号接口板5和控制设备运动电机6输入端连接，信号接口板5输出端与淬火机床中频电源7输入端连接，中频电源7输出端与淬火机床变压器8输入端连接，淬火机床变压器8输出端分别与位移传感器10输入端和感应器9输入端连接，控制设备运动电机6输出端与淬火机床变压器8输入端连接；人机界面2与可编程控制器3双向连接。

所述感应淬火工艺参数曲线(参见图3)系根据本发明大齿轮中频感应淬火方法及通过实验确定的具体工艺参数(包括淬火功率、感应器9移动速度)绘制而成；由于每一种规格齿轮、每一个感应器，其淬火工艺参数都不一样，因此，对每一种型号规格的齿轮进行淬火时，感应器与齿沟间隙的具体尺寸、淬火功率大小、感应器移动速度快慢等淬火工艺参数必须通过实验确定(现有技术也是如此)；齿端部淬火功率为齿中部恒功率的50％，感应器移动进入入齿端6mm位置时，以50％淬火功率点火，逐渐增大，运行8mm后增大到100％淬火功率；距出齿端10mm时逐渐降低淬火功率，当感应器移动出出齿端16mm时断火。

参照图2，工作时，将工件齿轮12放置于淬火机床的托板14上，通过淬火机床之齿轮定位装置20对中夹紧；调整好感应器9与齿沟的距离；将位移传感器10安装于淬火机床的外壳21上，顺着齿轮的齿向方向。

当淬火机床的托板14带动工件齿轮12上下移动时，淬火机床的运动竿13跟着移动，带动淬火机床的碰块15触动安装于行程开关安装板17上的行程开关16启动加热淬火程序，同时通过连动竿18带动位移传感器10在工件齿轮12的齿向方向进行工件齿轮12位移长度值采样，可编程控制器3将采样过来的长度信号进行A/D转换；A/D转换后得到的位移实时数据保存到可编程控制器3之数据存储器中，由于可编程控制器3之数据存储器中事先已经预存有淬火功率变化点的数据(即淬火工艺参数，每一种规格齿轮、每一个感应器，其淬火工艺参数都不一样，须通过试验确定)，可编程控制器3运行软件经过对此两种数据进行分析和判定，将判定结果数据进行D/A转换，得到预先设定的工艺要求功率曲线所需的电压信号；该电压信号经过信号接口板5转换为中频电源7的励磁电流信号进入中频电源7的励磁电源程序控制器19中，通过励磁电源程序控制器19调整中频电源7的输出功率，达到按工艺要求功率曲线控制中频电源7输出功率的目的；中频电源7输出通过淬火机床变压器8作用到感应器9对工件齿轮12齿沟进行上下移动加热、淬火；预先设定的感应淬火工艺参数曲线(图3)在中频感应逐齿淬火时在进齿端处和出齿端处一段距离内，淬火功率按行程比例以线性或非线性输入方式逐渐加大和逐渐减少，使启动时进齿端小功率逐渐加大缓慢加热，齿中间部分淬火时功率保持恒定，结束时出齿端逐渐减小功率，缓慢停止。通过淬火功率的变化抵消齿轮进、出口端的尖角效应。

本实施例通过淬火功率的变化抵消齿轮进、出口端的尖角效应，改善了齿端部和齿中部加热温度的均匀性，消除了淬火盲区，达到了全齿廓淬硬(100％齿高范围)，金相检查齿端部和齿中部均为马氏体5级，硬度HRC55。有效提高了齿轮的使用寿命。

一条齿沟淬完火后，淬火机床旋转构件自动将齿轮旋转某一角度，重复自动进行第二条齿沟淬火，如此循环，直到全部齿沟淬完火。

Claims

1.一种大齿轮逐齿中频感应淬火方法，其特征在于：(1)在入齿端，感应器移动进入齿端5-7mm位置时，以50％淬火功率点火，然后逐渐增大功率，运行7-9mm后增大到100％淬火功率加热；(2)在齿中部以100％淬火功率恒功率加热；(3)在感应器移动至距出齿端8-12mm时逐渐减少淬火功率，当感应器移动出距出齿端16-18mm时，以50％淬火功率熄火；所述淬火功率、感应器移动速度通过实验确定。

2.根据权利要求1所述的大齿轮逐齿中频感应淬火方法，其特征在于：(1)在入齿端，感应器移动进入入齿端6mm位置时，以50％淬火功率点火，然后功率逐渐增大，运行8mm后增大到100％淬火功率加热；(2)然后，在齿中部以100％淬火功率恒功率加热；(3)在感应器移动至距出齿端9-11mm时逐渐减少淬火功率，当感应器移动出距出齿端16-18mm时，以50％淬火功率熄火。

3.一种大齿轮中频感应淬火设备，包括淬火机床，所述淬火机床包括控制设备运动电机、中频电源、变压器、齿轮定位、齿轮升降装置、齿轮旋转装置、感应器，其特征在于：还设有数控装置，所述数控装置包括输入工件加热工艺曲线或调整加热工艺参数的人机界面，预存有大齿轮逐齿感应淬火工艺参数曲线的可编程序控制器、手动/自动选择开关、启动开关、故障报警器、信号接口板，以及位移传感器。手动/自动选择开关和启动开关，位移传感器输出端与可编程序控制器输入端连接，可编程控制器输出端与故障报警器、信号接口板和控制设备运动电机输入端连接，信号接口板输出端与淬火机床中频电源输入端连，淬火机床中频电源输出端与淬火机床变压器输入端连接，淬火机床变压器输出端分别与所述位移传感器输入端和感应器输入端连接，控制设备运动电机输出端与淬火机床变压器输入端连接；；所述感应淬火工艺参数曲线系根据权利要求1所述大齿轮中频感应淬火方法及通过实验确定的淬火功率和感应器移动速度绘制而成。