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感应淬火件的回火有哪几种方法?
作者: 发布日期:2018/09/29 关注次数:385

    感应淬火工件的主要目的是降低淬火应力,避免产生淬火裂纹,有时回火是为了降低硬度以达到工件技术要求。
      工件感应后的回火,大致有以下三种方式:
      (1)自回火
      工件淬火时,冷却不进行到底而提前中断,使邻近悴硬层的心部的残留热量传到淬硬层,从而使淬硬层再次加热,达到一定的回火温度,使淬硬层得到所要求的组织与性能。这种方法,早期被用于工具凿子、钢轨等的淬火。
      前苏联早在20 世纪50 年代,就开始应用于感应淬火工件,如曲轴轴颈、齿轮、销子等许多汽车零件,其过程可以用图1 来表示。

 
感应加热、淬火、自回火、再冷却的过程示意图
注1~2 段感应力加热,2~3 段表面冷却,3~4 段自回火,4~5段再次冷却。
      在有些自回火工艺中, 4 - 5 段是用再次喷水冷却,而大部分自回火, 4-5 段是让工件在空气中自然冷却。
      自回火工艺的优点是省掉了一套回火设备。以曲轴轴颈淬火为例,在汽车制造厂由于采用此工艺,使生产线上节省了一台100kw 的回火炉与30m2的生产面积。此外,还节省了电能及维修等费用。但是,自回火工艺也存在不足之处,因此,其应用受到了限制。
      1 )自回火工艺只适用于加热后工件心部有足够残留热量的工件,并且此残留热传到淬硬层各点应该是均匀的,否则,工件自回火后,淬火表面各区硬度不一致,甚至个别区域没有进行自回火。例如,汽车飞轮齿圈一次加热淬火后,要求48~56hrc ,采用自回火取得很好的效果,齿圈各部自回火温度是均匀的。但对曲轴轴颈、淬火时,对中间主轴颈及靠法兰侧的主轴颈出现了所谓边缘效应,即轴颈中间段自回火温度高,而两侧过渡区靠近曲柄,该部分因邻近未加热金属而散热快,自回火温度低。因此,整个区段的中段硬度相对低,而两侧过渡区段硬度相对高,而此段又正是拉应力区,是最易产生淬火裂纹的区段。
      边缘效应可用图2来说明,试样中间段自回火效果好,两侧效果差,产生硬度差别约5hrc 。试验证明,自回火适用于加热工件直径大、热容量大的加热方式,即d >d,热效率高的方式,不适于热传导加热方式及直径小、心部热量过小的工件。
 
图2 自回火产生边缘效应的试样

      2) 自回火工艺的另外一大优点是它的及时性。众所周知,感应淬火工件,一般要求及时回火,以防止在回火前产生裂纹。自回火在生产实践中,证明由于及时回火,对凸轮轴的凸轮崩裂及其他一些在回火前易产生裂纹的工件,有较好的防止开裂的效果。
(2) 感应回火
      在现代感应加热装置中,感应回火应用日趋扩大,其理由是可以在线生产, 缩短生产周期,并且弥补了自回火未能解决的一些困难点。
      感应回火因简便,可以在线生产,并且解决了自回火存在边缘效应等缺点而为现代生产所采用。感应回火一般有两种方式:
      1 )利用原来淬火加热用电源,在原感应器装备下,用降低功率的办法来进行感应回火。这种方法的优点是一次装卸完成了淬火与回火工序,但因为占用了淬火工位,所以降低了生产率。
      这种工艺应用于摩托车曲柄等这些小零件上。半轴扫描摔火后,也曾使用同感宝器用悴火工艺中频电压的1 /5 - 1/6 进行扫描感应回火。其缺点是在回火低温条件采用原来淬火加热的电源,其电流频率必然是高于正常频率,因此,淬硬层的回火完全靠热传导,其热效率较低。
      2) 采用合适的较低频率的另一套电源与感应器进行回火,现在广泛采用这种方法。因为感应淬火件的回火温度都低于居里点,而绝大部分低于300℃,此时,在低温下的电流透入深度常是800 ℃下电流透入深度的1 / 10~1/4 。因此,回火工件选用的电流频率要比淬火加热时的电流频率要低许多,习惯上采用1000 ~4000hz ,有些直接采用工频,如气缸套与飞轮齿圈等。
      回火感应器一般采用多匝,有效圈与工件的间隙加大,而且回火部分的面积常比洋火区域为大。轮载回火感应器,如图3 所示。
 
图3 轮毅回火感应器

      半轴采用扫描淬火工艺时,其回火亦采用感应回火,此时, 采用另一种较低频率的电源,用多臣感应器,进行一次加热回火。
3) 感应回火的优点:
      ① 加热时间短,生产率高,感应低温回火升温速度为4~20℃/ s ,中高温回火升温速度为5~30℃/ s , 气缸套用工频回火, 一次3 件, 220℃回火时间在30~40s 。
      ② 能得到稳定与较好的力学性能。
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