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某動(dòng)力部軸要求對(duì)軸外花鍵部位進(jìn)行感應(yīng)淬火處理,因花鍵模數(shù)小,淬火時(shí)如工藝參數(shù)選擇不當(dāng),容易出現(xiàn)整齒淬透情況,造成使用時(shí)出現(xiàn)斷齒現(xiàn)象。本文通過優(yōu)化感應(yīng)淬火工藝參數(shù),使花鍵淬火后達(dá)到齒面硬度42~47HRC,齒側(cè)淬硬層深度≥1mm,齒根部位不淬火,從而滿足花鍵軸的使用要求。
1)外花鍵軸直徑為175m m,使用單圈側(cè)噴外花鍵感應(yīng)器,感應(yīng)器與花鍵齒頂單邊間隙為5~6mm。
2)技術(shù)要求:齒面硬度42~47HRC,齒根部位不淬火,淬硬層深度≥1mm。
選擇設(shè)備額定功率為250kW,淬火工藝參數(shù)見表1?;ㄦI淬火方案如圖1、圖2所示。
表1 外花鍵淬火工藝參數(shù)
圖1為采用方案一工藝參數(shù)進(jìn)行感應(yīng)加熱淬火,目測判斷出齒根部位已加熱至淬火溫度,具體齒根部位淬火情況,需切片后進(jìn)行測定。圖2為采用方案二工藝參數(shù)進(jìn)行感應(yīng)加熱淬火,目測判斷出齒根部位未加熱至淬火溫度,具體齒根部位是否已淬火,需切片后進(jìn)行測定。
圖1 花鍵淬火方案一
(1)變形情況 采用方案一、方案二工藝參數(shù)進(jìn)行淬火后,對(duì)試驗(yàn)件淬火前后花鍵棒間距進(jìn)行檢測,結(jié)果見表2,淬火后變形均滿足技術(shù)要求。
表2 變形情況 (mm)
(2)淬硬層深度及硬度 對(duì)淬火后花鍵采用里氏硬度計(jì)檢測表面硬度,方案一花鍵淬火后齒頂表面硬度為49.0~53.9HRC,方案二花鍵淬火后齒頂表面硬度為44.0~46.9HRC。對(duì)淬火部位采用線切割進(jìn)行取樣,經(jīng)4%硝酸酒精腐蝕后宏觀形貌如圖3、圖4所示。從切片宏觀形貌可看出,采用方案一工藝參數(shù)進(jìn)行淬火后,齒根部位已淬火,采用方案二工藝參數(shù)進(jìn)行淬火后,齒根部位未淬火,對(duì)采用兩種方案淬火后齒部位進(jìn)行顯微硬度檢測,圖3檢測部位為齒根,圖4檢測部位為齒側(cè),檢測結(jié)果如圖5所示。
圖3 方案一花鍵淬火后切片宏觀形貌
圖4 方案二花鍵淬火后切片宏觀形貌
圖5 外花鍵顯微硬度趨勢
從圖5檢測結(jié)果得出,采用方案一工藝參數(shù)進(jìn)行淬火后,齒根部位淬硬層深度為0.9mm,其余部位淬硬層深度大于1mm,采用方案二工藝參數(shù)淬火后,齒側(cè)部位淬硬層深度為1.1mm,采用方案一和方案二工藝參數(shù)淬火后,硬度均滿足技術(shù)要求。
1)在頻率為10kHz左右,針對(duì)直徑為175mm的小模數(shù)外花鍵,采用掃描淬火方法,通過調(diào)整感應(yīng)淬火移動(dòng)速度可得到理想的淬硬層深度和淬火區(qū)域,且淬火后花鍵棒間距變形較小,變形趨勢均為棒間距增大,可通過內(nèi)控尺寸的方式保證圖樣技術(shù)要求。
2)通過采用目測法觀察花鍵齒面及齒根淬火情況,有一定的參考性,但對(duì)操作者技能要求較高,為了確保感應(yīng)淬火區(qū)域準(zhǔn)確性,需采用實(shí)體切片破壞檢測淬火區(qū)域及淬硬層深度。