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感应淬火技术在风电增速齿轮箱内齿圈上的应用

在齿轮的强化方法中，感应淬火与调质、渗碳、渗氮一起构成四大基础工艺。考虑到生产实际，在风电增速箱内齿圈的批量生产中采用渗氮或感应淬火工艺可以获得比较高的生产效率及较低的生产成本。具体采用何种工艺主要由客户要求、自身工艺控制水平及生产效率成本等因素而定。根据ISO6336标准，对于模数大于16的齿轮件就不再推荐使用氮化工艺提高表面硬度，故对模数大于16的内齿圈推荐采用感应淬火工艺进行加工。

1.感应淬火工艺

风电增速箱内齿圈一般采用逐/隔齿沿齿沟扫描技术进行感应淬火。采用设计制造合理的感应器，配合的工艺参数控制，可以生产质量优良、稳定的感应淬火齿圈。

2.感应淬火的优缺点

将感应淬火技术应用于风电增速箱内齿圈上，不仅具有生产、节约能源、环境污染小以及易于实现自动化等感应淬火共有优点，还具有以下特点：

（1）相比于氮化，其对基体硬度和***要求可以适当放宽。

（2）相比于渗碳淬火，工件不是整体加热，变形较小，故相应磨量较小，设计放模量可减少，且后续生产加工成本较低。

（3）批量生产时交货期短，满足一些客户需求。

（4）便于机械化和自动化，设备紧凑，使用方便，劳动条件好。

但使用感应淬火技术对内齿圈进行加工，尚有以下困难及缺点待克服：新齿形产品工艺试验周期较长，感应器设计/相关工艺参数选择需要慎之又慎；不能实现全齿宽淬硬。目前可满足设计上80%齿宽高符合工艺要求，这一点也是未来需要改进和克服的地方；批量生产时，发生批量事故风险较大，需要严格的质量控制体系和较高的质量控制水平来进行控制。

汽车半轴局部感应加热感应器的类型

等直径变匝距感应器 当变截面圆柱体毛坯加热时，例如带台阶的变径毛坯，在同一加热时间内，必须保证在各个区段上析出不同的能量，传动轴淬火机***，能量也就是单位长度上的功率与直径区段相对应。这一点靠各区段上磁场强度的相应分布便可做到，为此感应器应做成变匝距的。直径的区段上的匝距而磁场强度。为此要确定各个区段上的单位功率， 平均单位功率和平均单位匝数，感应器的分段长度。

以上这种变截面圆柱体毛坯加热，感应器设计为变匝距，优点是感应器可做成等直径，不必仿型。

缺点是感应器设计制作较复杂，对于相对较细的直径来说感应加热的效率偏低。而且设备调试也较复杂。

因此目前在半轴二火补温加热时更多得采用仿型感应器。感应器设计为等匝距。

等匝距仿型感应器 仿型感应器加热的基本原理是根据感应加热的电效率与感应器线圈内径与坯料外径之比有一定的函数关系来考虑的。

1.仿型的矩形感应器形式

矩形感应器又可称为椭圆截面感应器，与这种仿型的矩形感应器配套的机械装置常见的推料方式有3种情况:利用气缸或液压缸移动坯料;链式或板式输送带移动坯料;自动旋转装置移动坯料。

仿型的矩形感应器存在以下问题:由于坯料形状的特殊性，向感应器进料和出料时，坯料在感应器内移动困难等问题。虽然感应器制作工艺较简单，但机械动作较复杂，这种方式较少采用。

2.仿型的U型感应器形式

仿型的U型感应器是坯料端部感应加热又一种常用的加热方法。仿型的U型感应器常见的坯料移动方式，也有3种形式:利用气缸推动坯料;利用链(板)式移动坯料;自动旋转装置移动坯料。

这种仿形的U型感应器的机械动作虽然比较矩形感应器简单一些，但感应器的制作太复杂，人们也较少采用，另外，U型感应器的效率也相对。

变速器换档叉轴感应淬火

换档叉轴结构独特，技术要求高，采用常规的感应淬火工艺难以达到技术要求。热处理技术要求及零件结构特点零件材料为45钢，要求波形槽部分感应淬火，硬度≥55HRC，有效硬化层深≥2ｍｍ。

采用一般的多匝外圆感应器淬火时，由于尖角效应，棱边棱角部分的加热速度比其它部分快，在波形槽温度还未达到淬火温度时，盲孔出口平台的棱角棱边就已过热，甚至被烧熔。我们曾经试过在盲孔中插入铜塞，以屏蔽盲孔及出口处的棱边棱角。虽然解决了棱边棱角过热过烧，但由于零件整个圆柱面被加热，盲孔受到热影响产生变形，无法保证尺寸要求。采用平面感应器对波形槽单边加热时，由于平面感应器的功率损耗大，电效率低，加热速度慢，在加热波形槽过程中，热量已向盲孔传导，再加上平面感应器磁力线逸散入盲孔，当波形槽温度达淬火温度时，盲孔也已被加热，无法达到盲孔精度要求。

改进工艺方案为零件预先反弯曲变形→屏蔽感应加热淬火→回火→校直→磨外圆。(1)用紫铜管制造屏蔽套。其作用是把不需加热的地方全部屏蔽，只露出波形槽部分，这样，在波形槽感应加热淬火过程中可地减少盲孔受到的热影响。 (2)感应器仍采用电的圆柱形感应器。(3)为减少淬火变形，采用聚乙烯醇冷却液。(4)在零件感应加热前进行预先反变形处理。

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