■ 葉小飛，易亮，朱百智

感應加熱淬火與傳統(tǒng)普通淬火相比，具有工藝簡單，工件變形小，高效節(jié)能環(huán)保，以及易于實現(xiàn)機械自動化等優(yōu)點，成為一種常用的表面熱處理技術。內(nèi)齒圈作為風電齒輪箱傳動機構的重要組成部分，常采用感應淬火硬化方式進行加工。但隨著齒圈模數(shù)的增大，既要滿足隨之增加的有效硬化層深度，又要預防裂紋，難度相當高。因此，在實際生產(chǎn)中，部分大型內(nèi)齒圈的感應淬火裂紋問題，導致了巨大的經(jīng)濟損失及交貨期延遲。本文通過優(yōu)化感應淬火工藝，解決了裂紋問題，穩(wěn)定了質(zhì)量。

1. 大型內(nèi)齒圈技術參數(shù)

內(nèi)齒圈加工技術要求見表1。

2. 裂紋影響因素

感應淬火裂紋的主要質(zhì)量影響因素包括：原材料、預備熱處理、銑齒和感應淬火工藝等方面。例如材料的淬透性，成分偏析，預備熱處理組織狀態(tài)，以及銑齒工序齒部余量的分配等，都在一定程度上影響著感應淬火質(zhì)量穩(wěn)定性。感應淬火工藝主要影響因素有加熱速度、淬冷烈度、淬火溫度等。本文著重通過調(diào)節(jié)加熱功率、掃描速度、噴淋流量等工藝參數(shù)來優(yōu)化感應淬火工藝，降低淬火過程中的組織應力和熱應力導致的淬火裂紋。

表1 內(nèi)齒圈加工技術要求

3. 工藝參數(shù)優(yōu)化

（1）參數(shù)優(yōu)化 為降低裂紋風險，工藝優(yōu)化思路如下：減緩加熱速度可以減少淬硬層的溫度差，避免次表層過熱導致晶間強度降低形成微裂紋，以及減小次表層后發(fā)生轉(zhuǎn)變體積膨脹產(chǎn)生的組織應力；淬冷烈度降低，使得零件在馬氏體轉(zhuǎn)變區(qū)緩冷，獲得比體積均勻一致的馬氏體組織；降低淬火溫度，以降低隨后淬火冷卻過程中產(chǎn)生的熱應力及組織應力。

優(yōu)化方案：如前所述，在滿足感應淬火層深技術要求的前提下，可通過降低加熱功率、掃描速度、噴淋流量，以及延遲淬火時間等方法對感應淬火工藝進行優(yōu)化，以解決齒圈裂紋問題。工藝參數(shù)優(yōu)化見表2。

（2）生產(chǎn)驗證 對優(yōu)化的A、B、C、D四組工藝進行小批量實踐生產(chǎn)驗證，結果見表3。在優(yōu)化工藝的小批量實踐生產(chǎn)中，前面三組A、B、C三種工藝依然發(fā)現(xiàn)有齒圈開裂，磁痕顯示如附圖所示。

而第D組工藝在小批量試生產(chǎn)未發(fā)生齒圈裂紋現(xiàn)象。后續(xù)采用該優(yōu)化的D工藝生產(chǎn)了36件齒圈，未發(fā)現(xiàn)齒圈裂紋。小批量生產(chǎn)結果表明，優(yōu)化的感應淬火工藝（功率降低24%、掃描速度降低25%，噴淋流量降低15%，淬火延遲8s），降低了齒圈的開裂風險。

表2 大型內(nèi)齒圈感應淬火工藝方案

表3 大型內(nèi)齒圈感應淬火小批量實踐生產(chǎn)結果

4. 推廣應用

優(yōu)化后的工藝已推廣應用于數(shù)千件齒圈，未發(fā)生開裂情況，感應淬火齒圈質(zhì)量可靠性得到提高。

大齒圈裂紋磁痕顯示圖

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