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曲軸感應(yīng)熱處理【設(shè)備】

信息編輯：鄭州高氏發(fā)布時(shí)間：2012-03-02

曲軸不僅是將活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，還必須能吸收由于交替循環(huán)的燃料爆炸而產(chǎn)生的振動(dòng)。在發(fā)動(dòng)機(jī)的整個(gè)壽命期間，曲軸一直承受扭矩和周期性的正弦彎曲，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，這個(gè)關(guān)鍵件將承受連續(xù)的高強(qiáng)度的應(yīng)力循環(huán)，因而在設(shè)計(jì)時(shí)要考慮其臨界的疲勞強(qiáng)度，曲軸可能是發(fā)動(dòng)機(jī)中承受力較大的零件。這個(gè)特殊的和復(fù)雜的功能決定了曲軸結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，從而導(dǎo)致了復(fù)雜的熱處理工藝。這就是為什么感應(yīng)淬火技術(shù)越來越多的應(yīng)用于這些復(fù)雜零件的熱處理之中。

EFD從20世紀(jì)60年代就開始主要從事于這個(gè)特殊的熱處理領(lǐng)域，隨著材料（鋼或鑄鐵）的發(fā)展，EFD用設(shè)備展示了先進(jìn)的技術(shù)。除了不同的材料之外，變形控制在曲軸的制造中也是一個(gè)主要的因素，市場(chǎng)上對(duì)于變形控制的要求促使越來越多新技術(shù)方案的誕生，并應(yīng)用在設(shè)備當(dāng)中。

客戶要求對(duì)曲軸的每個(gè)主軸頸和連桿頸進(jìn)行精確的輪廓熱處理。在熱處理過程中，由于加工工藝而使工件產(chǎn)生變形，因此，這就要求曲軸淬火機(jī)不僅僅是對(duì)工件進(jìn)行淬火，而且還要進(jìn)行監(jiān)控和修正。現(xiàn)在的制造加工，要求“即時(shí)性”和單件生產(chǎn)，這個(gè)變化使我們遠(yuǎn)離了批量生產(chǎn)和過去長(zhǎng)時(shí)間的爐式熱處理。此外，更小的占地面積也是感應(yīng)熱處理設(shè)備被首選的主要原因。

因此，EFD集團(tuán)結(jié)合了在汽車、重型載貨汽車和其他重型設(shè)備工業(yè)的要求，研發(fā)了一種新型的設(shè)備。

用于曲軸圓角淬火的新機(jī)型

一些曲軸的設(shè)計(jì)要求對(duì)曲軸的圓角區(qū)域進(jìn)行淬火。EFD設(shè)計(jì)了一種全新的感應(yīng)器并申請(qǐng)了專利，這種加熱效率極高的感應(yīng)器的熱量分布與熱處理的要求完全一致。

除了進(jìn)行正確的感應(yīng)器設(shè)計(jì)之外，功率必須要隨著曲軸旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行調(diào)整。EFD新型的的曲軸淬火機(jī)床設(shè)計(jì)有一個(gè)用于工件旋轉(zhuǎn)控制的NC軸，從而使功率能按照曲軸的角度位置而變化。

EFD還開發(fā)了一種用于曲軸變形控制的獨(dú)特工藝，通過對(duì)前一次加熱導(dǎo)致的曲軸變形的測(cè)量，接下來的淬火過程將根據(jù)上一次測(cè)量出的變形值自動(dòng)地進(jìn)行調(diào)整。這個(gè)過程是在設(shè)備控制中來完成的，不會(huì)計(jì)入到設(shè)備加工時(shí)間之內(nèi)。通過這個(gè)調(diào)整，對(duì)于四缸鋼制曲軸而言，變形值能夠控制在0.15mm以內(nèi)。
回火EFD在感應(yīng)回火工藝方面做了大量的研究工作。對(duì)于感應(yīng)回火，有兩種常用的解決方案：第一種方案是再次感應(yīng)加熱工件，第二種方案是使用淬火工程中的余熱。對(duì)于感應(yīng)加熱回火，工件是在淬火之后使用小功率進(jìn)行二次加熱。這種工藝的優(yōu)點(diǎn)是不論淬火介質(zhì)的質(zhì)量和溫度如何，都可以完全控制回火溫度。用余熱進(jìn)行回火（或稱為自回火）是通過縮短淬火時(shí)間，用剩下的余熱進(jìn)行回火。這種工藝的風(fēng)險(xiǎn)是必須將淬火過程中的淬火冷卻速率控制得非常精確，淬火冷卻的溫度、時(shí)間、流量和淬火介質(zhì)的濃度都必須進(jìn)行保持和監(jiān)控，使工件具有一致的出口溫度，其明顯優(yōu)勢(shì)就是節(jié)省成本和提高節(jié)拍?！　o論使用哪種回火工藝，都必須要有冷卻工位，以使工件在下料前能冷卻到室溫。質(zhì)量監(jiān)控 EFD專門開發(fā)了稱作RTM的淬火質(zhì)量控制的軟件（如圖1所示）。RTM實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)能在連續(xù)變化中記錄和識(shí)別工件的每個(gè)熱處理區(qū)域。一個(gè)可選功能是：通過工廠的信息系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)連接存檔數(shù)據(jù)以便追溯。使用這個(gè)系統(tǒng)可以減少在質(zhì)量控制中所需要的破壞性試驗(yàn)的次數(shù)。

曲軸淬火機(jī)床的新概念 EFD開發(fā)了一種新型曲軸淬火機(jī)（如圖2所示），其設(shè)計(jì)的原理是基于一個(gè)模塊化的概念，可加工工件的長(zhǎng)度范圍在300～1500mm。模塊化設(shè)計(jì)的目的有兩個(gè)：一方面可以減少設(shè)備的交貨期，另一方面可以縮短安裝調(diào)試所需要的時(shí)間。這樣，設(shè)備就可以很容易從歐洲的制造工廠運(yùn)輸?shù)绞澜绺鞯?。柔性化的設(shè)計(jì)使我們可以用標(biāo)準(zhǔn)模塊裝配出很多種機(jī)型，例如：?jiǎn)喂の换螂p工位、圓角淬火、手動(dòng)或自動(dòng)上下料（頂置機(jī)械手或機(jī)器人）、集成清洗工位等等.模塊化設(shè)計(jì)非常適合于按照用戶的工廠布置要求來進(jìn)行設(shè)計(jì).新的感應(yīng)技術(shù) 感應(yīng)加熱是EFD技術(shù)核心。當(dāng)然，新設(shè)備是與新的感應(yīng)電源結(jié)合在一起的。EFD新型感應(yīng)電源（如圖3所示）更為緊湊、牢固，采用模塊化設(shè)計(jì)以及恒定的大于0.95的功率因數(shù)cos（phi）。同時(shí)也集成了如外部診斷和清除文本信息等一些新功能。當(dāng)這些新產(chǎn)品投放市場(chǎng)時(shí)，EFD重新設(shè)計(jì)了全套的曲軸淬火機(jī)的電源電路，實(shí)現(xiàn)了減少匹配箱尺寸約70%的目標(biāo)，維護(hù)更加方便，設(shè)備利用率大大提高。