凸轮轴高频感应淬火

fujunhua-2008

请看附件。
说明：
1）
阴影部分为感应淬火要硬化的部分。淬火要硬化的部分包括滚道面和耳朵。
2）
退刀槽不能被硬化到。
3）
耳朵硬化位置到滚道的距离有要求，不同型号大小的零件距离要求如下表：
   

表A
零件型号	指定距离（最大）
MCF-22	0.80 MM
MCF-30	1.00 MM
MCF-35	1.00 MM
MCF-40	1.10 MM
MCF-47	1.10 MM
MCF-62	1.40 MM

4）淬硬层厚度的要求：型号MCF-22 MCF-30 MCF-35 MCF-40 滚道面最小硬化层深：0.51mm
                        MCF-47 MCF-62滚道面最小硬化层深：0.64mm

最小硬化层深判定标准：维氏硬度550HV。
4）
硬度要求：回火后滚道面58-62HRC。耳朵位置最小50HRC。
5）
金相要求：滚道面残余奥氏体量小于14%。即回火后金相组织为细小回火马氏体和均匀分布的碳化物及少量残余奥氏体。


我公司现在做出来的问题是：滚道头部硬度不到，淬火后只有62HRC。而滚道面油孔位置硬度很高。回火后，170C回头部只有58.5HRC，油孔有62.0HRC。
大型号的零件MCF-35、40、47、62感应淬火机，频率为30KHz，功率为100KW。采用两次加热，第一位预热，第二次为加热。


我想出现这种现象应该与感应线圈有关，想修改感应线圈，但不知道怎么修改才能提高头部硬度而油空处又不过热？

luodan1661

1、零件材质是什么？铸铁吗？
2、镶嵌的样片尺寸如何？
3、你们是单件淬的还是如样片一样两件合淬？
4、淬火的时候油孔处采取措施保护没有？
5、淬火介质是什么呢？如何冷却的呢？（我看感应器似乎没有喷水孔）
6、根据你提供的层深要求，耳朵部位的层深似乎不能太浅，只要保证退刀槽不淬硬可以尽量深是吧？可以这样理解不？
7、耳朵部位的硬度如何呢？
8、你这个零件在感应器中的位置是怎样的呢？（虽然附了图片，仍然看不清楚感应器有效圈的内部结构）

YJC

1,附件为标准样件吗?
2,油孔不屏蔽恐怕会轻微过热
3,能否提供感应器剖面图及淬火检测数据(硬化层形状,硬度梯度)以便修改
4,耳朵是否已淬透?
5,材料是什么?要求硬度高啊!
6,有频率高些的设备(200KHZ)
7,我们干过带退刀槽的(56-60HRC层深1-2mm)效果可以(250KHZ高频)

fujunhua-2008

1) 材料材质为GCr15。
2）镶埋样为MCF 22型，尺寸：滚道直径为11.65mm，滚道面长度8.17mm。
3）为单件淬，旋转盘机械手臂上料。
4）油孔没有采取保护措施。如果有严重过热，有时会用石棉赛油孔以防开裂或过热。
5）淬火介质为水溶性淬火液，好富顿的，浓度为折射计8%。冷却采用喷射冷却，感应器有孔，只是相片没拍到，不好意思。
6）是的，只要能保证退刀槽不淬硬，可以尽量深，但不能延伸到轴中心。
7）耳朵部位硬度要求较低，只要50HRC就可以，这个很容易到达。
8）零件在感应器位置我又附上了图。

luodan1661

询问情况：
原始短消息: 问个问题引用:
你的凸轮轴滚道头部和孔部的残余奥氏体量大概是多少呢？（淬火后及回火后）
老兄，你问的太对了！
头部基本看不到残余奥氏体，我想应该在8%左右，而一般油孔处会在20%左右或之上，有时油孔还会形成带状组织。
我想油孔加热温度一定太高。想不对油孔堵赛，而从感应线圈修改防止油孔过热，但怎么修感应线圈就是一个难题，因为本人不懂感应器的设计。

楼主的硬度低是加热温度低造成。改感应器结构是最好的选择。楼主也是行家呀。羡慕楼主的单位呀！楼主是HONGKONG人？
附件为感应器更改方案简图：
备注：1、其他部位结构是估计的，不做参考。
          2、就是在孔对应的有效圈部位开一个槽，把槽边倒圆。槽口与孔边的距离1mm左右。深度可以先加工2mm试试。
          3、挖槽的槽内不要有喷水孔。

[ 本帖最后由 luodan1661 于 2008-9-5 11:40 编辑 ]

fujunhua-2008

我想也是头部加热不足的问题，但怎么能使头部加热充足？这是个问题。

昨天刚注册在这个论坛，是级别低才看不到附件？

在下在福建，不过我们公司的IP是直接连到HongKong。公司就我一个光杆技术，没有支持，悲惨啊。没想像的那么幸福。所，很多问题还请多多指教。

luodan1661

1、加大孔部的间隙。该处因为有孔，所以温度要升得快些，越到后面温度越高。增大间隙后可以使该处温升速度稍微低些，尽量与滚道头部一致最好。
2、提高滚道头部加热温度。孔部温升速度控制了后，就可以采取更高的功率和频率，使头部的温升速度提高，这样既提高了头部的温度，又能保证头热层深度不至到达退刀槽低部。头部温度提高后奥氏体的合金度自然提高了，回火后的硬度就不会降那么多了。温度高不一定要很高，不然残余奥氏体多了就又麻烦了。温度大概在你原来的孔部温度稍低的程度，但比原来头部的温度高。
3、其他部位和位置没必要变。
4、加工内槽，可以将感应器夹持在立钻、立铣、镗床上直接用镗刀加工，加工后去净毛刺即可。

楼主是否可以将零件与感应器的相对位置用图和尺寸来说明一下呢？就象我的图一样，画出相对位置和标出相关尺寸。

[ 本帖最后由 luodan1661 于 2008-9-5 12:08 编辑 ]

wangqinghua196

加工芯棒屏蔽油孔,感应器是无法改变孔周边磁通密度高的。工件小硬化层浅最好用200kHZ以上 高频.。此淬火层一次加热成型对感应器要求高，使用数控对轴头稍延长加热时间。感应器做得很好，有效圈形状也对，恐怕也只需修改曲面弧度及上下口径就可以。试一试应该成。

fujunhua-2008

我们公司有两台高频淬火机，大型号一台为30KHz，小型号一台为400KHz。但，不论大型号还是小型号工件都存在头部硬度不足的问题。对于感应器，正如各位所说，在中间开了一个槽来防止油孔过热。

此外，还有一个很重要的信息是：以前我们公司用20CrMn钢渗碳缓冷后再高频，硬化层、硬度、金相都很好，不存在油孔过热和头部硬度不足。现在换材料了，直接用Gr15钢高频，就存在此类问题。
后来，线圈经过重新设计，再慢慢的试，发现有几个重要参数：
1、工件与感应线圈的距离。Gr15相对比低碳钢渗碳后距离要大。
2、工件耳朵突出在线圈上部，与线圈有一段距离，这个间隙也很重要。
3、高频机输出功率越高，头部硬度越高。但，会有开裂倾向。

我将会画一个详细的线圈尺寸与工件位置的图。

luodan1661

希望给你的参考答案你能满意！
1、为什么距离要大？为什么20CrMn油孔不过热而且头部能保证高硬度？
    我想答案就是：GCr15和20CrMn渗碳的淬火温度不一样，GCr15常规热处理的淬火温度为850～860的样子，而20CrMn渗碳后的淬火温度810～820就可以了。相应的感应淬火温度也要差几乎50～100（感应淬火温度要比常规的淬火温度高50～100）。所以，如果用差不多的工艺参数处理的话，GCr15的加热速度要尽量慢点，容易控制温度，不然不是偏低就是偏高，偏低头部硬度不够，偏高就容易裂。另20CrMn需要的温度低得多，油孔还没达到过热的程度，头部的温度也能达到正常淬硬（奥氏体的合金及碳含量足够，保证了回火后不降硬度）。
2、为什么耳朵突出的距离重要（原来以为你们是把耳朵的部分也放进感应器里了，我看图片后一直有疑问，不相信耳朵处的层深和温度怎么能保证的那样好，现在明白你们采取措施了的）？
    因为耳朵比较薄，加热的时候热量无处散失，而且这个部位较突出，磁力线也比较集中，加热的时候加热的速度比滚道要快，距离越近，这个效果越明显。距离远了又怕保证不了层深。所以这个距离很重要，要通过试验来确定。
3、为什么高频功率越高开裂倾向大？
    频率越高，加热升温的速度就越快，如果功率再高的话，加热速度会很快的，加热温度的把握比较有难度。头部硬度达到了是因为头部的温度高了。具体点就会体现出高频功率越高，淬火温度就越高，淬裂的倾向当然要大。

望楼主早点把位置图传上来，大家学习学习！

YJC

由于不知道图纸如何放到帖子中,因此画好了也不能得到大家的指教,遗憾!(I'm a green hand) 教教我吧,多谢!!!
另外,想知道感应器是否自制,做得好漂亮,我们的能否委托你们加工。
对于感应器凹槽我认为是保证硬化层直线度的，同意9#意见，紫铜芯棒屏蔽。
解决头部硬度低1）线圈稍加高，线圈上端口径适当缩小。次法须多次修改。2）利用数控程序先停等加热待耳朵及下部（靠近退刀槽外圆）成型后，向上变速扫描（下快上慢）。多试几次一定会OK。（次法线圈高度无须大，下端面平，内壁倒锥形）

[ 本帖最后由 luodan1661 于 2008-9-5 20:20 编辑 ]

luodan1661

要放图纸的话，最好先转化为PDF或JPG格式，然后点主题页的“回复帖子”而不要在最下面的“快速回复主题”里回复。快速回复主题里没有附件上传操作，上面的回复帖子里有。
另外，YJC你的方案描述得不是很清楚，还是把你的图纸传上来好！

[ 本帖最后由 luodan1661 于 2008-9-5 20:25 编辑 ]

fujunhua-2008

同意1点和3点的观点。对于第二点，由于我还没有详细说明感应器与工件的位置，所以我说明的还不是很清楚。其实，这个距离第一是为了保证耳朵被硬化，第二是为了避开退刀槽，让那个位置不被硬化。我将尽快上传感应器的图。

fujunhua-2008

我们的线圈也是委外加工的，是洛阳升华。不过，线圈接口与图纸是美国总公司设计的。其实，这个线圈洛阳升华只是做了一个模型，还要修改。

luodan1661

我不是很同意楼主关于第二点的分析。
1、退刀槽不用担心感应磁力线加热，这个部位的温度是管道头部传导过去的。磁力线是优先集中于菱角边而不是R槽底。
2、相对于滚道外圆而言，耳朵的升温速度要慢些，因为圆环效应的缘故。但同时由于耳朵很薄，加热的时候热量不易散失，所以在温升速度上又会补偿一些圆环效应的弱势。
3、楼主说的理由和分析只是一个巧合。巧合在R槽不大、不是很深。如果把这个槽变大，变深点，再来看的话，你就明白位置重要的原因了。

fujunhua-2008

R槽的确不容易被加热到，有时会稍微有点感应，硬度在400HV（原质为球化退火态，硬度在180HV左右）。

我还做了一个实验，是上海交大的一个教授建议的，将球化后的Gr15钢正火处理，再去高频感应淬火。试验的结果是：头部硬度上去了，与尾部硬度一样都很高，淬火后在840HV，但耳朵出开裂。按照常理，原是组织为球化态最利于高频，但为何原始组织不一样，对加热也有影响？

luodan1661

1、正火是层状珠光体。奥氏体化的转变要比球状的快些，也比较容易粗大。同样的加热参数，这种原始组织要比球状的转变后奥氏体含碳量和合金度高些，硬度自然要上去，而且回火后也不容易降。
2、教授的建议针对感应淬火而言有一定的道理，不愧为教授，这么细节的东西都注意了。但对于整体常规加热淬火的是万万不行的，请楼主要注意区分。
3、对于为什么耳朵开裂，我的分析是，耳朵部位的应力大了，而且耳朵部位的硬度应该也很高，与头部硬度起来是一个道理。造成开裂的原因有多种，包括你所说的距感应器距离，冷却状态等，与原始组织状态也有联系，但必然的联系还不是很强。


作为热处理论坛的表面热处理版主，我能尽力而为的为会员及时的解答和交流各种技术问题，尤其是求助，我感到无比荣幸和自豪！当然，人无完人，知识也是无界和无限的，我虽然在这方面有些心得，但也还很不够。欢迎各位的赐教！在此我无比感谢！

如果楼主有兴趣，请帮我解决下http://www.rclbbs.com/viewthread.php?tid=20730&extra=page%3D3，
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                                                 http://www.rclbbs.com/viewthread.php?tid=20718&extra=page%3D7。
欢迎赐教！

[ 本帖最后由 luodan1661 于 2008-9-6 02:59 编辑 ]

fujunhua-2008

请看附件，为感应器与工件位置图。具体尺寸我还没有标出来，望大家见谅。这只是一个大概，因为最近实在很忙，我还要测绘感应器，这周会上传一个详细的图上去。

望大家能给点意见。怎么去修改线圈才能使头部加热充分，硬度上去？

非常非常感谢大家。

凌云谷

贴主：
以下方法不妨试试：
1、小孔钻孔后倒角以减弱尖角效应降低温度和开裂倾向，这个办法比塞铜柱简单，关键是冷加工多了一道工序，但效果明显。
2、头部硬度低的原因，也不是说的很清楚，但以下措施或许有用：
1）在感应器头部焊接一块铜片，厚2mm向内靠近2mm，可以用锉刀减薄、扩孔来调整最终所需。
2）从感应器喷水孔的布置来看，孔大而稀疏，在头部位置也没有喷水孔，感应器制造水平还有待提高，怀疑喷水孔钻孔没有按照原感应器图纸的设计执行。
建议用进口1.0-1.2的钻头在数控带分度头的镗床上钻孔，孔的角度和数量需要设计计算，保证瞬时的流量和压力。
3）怀疑设备的淬火液的流量不够：大流量、均匀喷液（多大喷液孔）有利于淬火硬度提高的同时，不增加开裂倾向。
设备上可以增加淬火液增压泵旁路，在淬火时可以瞬时打开旁路以获得较大的流量，我看你们的淬火液回路采用的是硬连接，应该能接入增压泵以提高流量。
注：小孔喷液的感应器，建议定期烧除垃圾。

luodan1661

针对楼主这个问题而言，好象不具备实际解决问题的意义，不过还是多谢楼上的积极参与，你的经验非常值得我们学习。楼上把滚道面头部搞反了，是上面那个部位。楼上感应器改进方案中的内环槽太宽了，这样孔周边的温度是降低了，但这个圆柱带的温度也会被降低很多，说不定这个圆环带除了孔周遍硬度可以以外，会出现楼主描述的滚道头部的情形。
楼主的喷水孔确实太少了点，你的进水管也不是很小呀，只要避开那个小孔，应该多开些，采用棋盘布置，最好再均匀开10个孔，淬火的时候还可以把压力降低点，这样冷却更及时和充分，而且更利于控制余热。