用高頻感應(yīng)加熱機(jī)對發(fā)動機(jī)凸輪軸感應(yīng)淬火的電源頻率,現(xiàn)在以8 - 10kHz 為主流,功率則常用200kW左右。凸輪軸高頻感應(yīng)加熱電源頻率的選擇,主取決于凸輪的幾何形狀。早在20世紀(jì)50年代,前蘇聯(lián)高爾基汽車廠曾用2000Hz、200kW機(jī)式發(fā)電機(jī)一次加熱兩根凸輪軸的凸輪。當(dāng)加熱5. 0 - 5. 5s 時(shí),凸輪的圓弧部分高于唱碳鋼的淬火溫度,而桃尖部分加熱不足,必須預(yù)冷4. 5 - 5. 0s,才能使桃尖與圓弧部分溫度均勻,而每根凸輪軸的耗電量為3.25kW.h。當(dāng)采用3600Hz、200kW機(jī)式發(fā)電機(jī)進(jìn)行凸輪加熱時(shí),凸輪加熱時(shí)間為3s,預(yù)冷只需2.Ss,整個(gè)凸輪加熱溫度均勻,每根凸輪軸的能耗降到1.9kW.h。當(dāng)采用8kHz機(jī)式發(fā)電機(jī)時(shí),在175kW功率時(shí),加熱時(shí)間為3s,預(yù)冷/s,冷卻2.0s,生產(chǎn)率明顯上升,而能耗下降。凸輪用不同頻率電源時(shí)的生產(chǎn)率與能耗數(shù)據(jù)
電源頻率/khz 2.0 功率/k 200 加熱時(shí)間/s 5.0-5.5 預(yù)冷時(shí)間/s 4.5-5.0 生產(chǎn)率/件/36 能耗 3.25 特點(diǎn) 桃尖溫度低 備注 采用雙位淬火機(jī),凸輪軸同有兩個(gè)凸輪同時(shí)加熱。電源頻率/khz 3.6 功率/k200 加熱時(shí)間/s 3.3 預(yù)冷時(shí)間/s2.5 生產(chǎn)率/件 60 能耗 1.9 溫度整個(gè)均勻 80. 175 3.0 1.0 2.0 80
凸輪用不同頻率電源時(shí)的生產(chǎn)率與能耗數(shù)據(jù)。
用高頻、超音頻電源加熱凸輪,盡管采取桃尖部加大間隙等措施,凸輪桃尖部溫度仍然明顯高于圓弧部,此種工藝已經(jīng)被淘汰。
(1)凸輪加熱電流頻率的選擇 在沒有計(jì)算機(jī)模擬辦法時(shí),曾推薦f較合適=3800/r(2) Hz, 式中,r為凸輪桃尖的r值(cm)。以4125 發(fā)動機(jī)凸輪軸為例,凸輪圓弧部直徑=34. 9 ,進(jìn)氣門r ≈4. 14,排氣門r ≈6. 16 ,按上式計(jì)算:f較合適=3800/ (0.6)(2)Hz=10555Hz。
這種凸輪,在采用2500Hz加熱時(shí),桃尖溫度明顯低于圓弧部,工藝上靠預(yù)冷勻溫來提高桃尖的溫度,然后進(jìn)行噴液淬火。
(2)凸輪感應(yīng)淬火工藝 基本上有兩類:第一類是鋼制凸輪軸,凸輪與軸頸一般采用分段一次加熱方法。
1)凸輪與軸頸寬度相近時(shí),可以共用一個(gè)感應(yīng)器。解放汽車凸輪軸,凸輪、軸頸、偏心、齒輪四個(gè)不同部分,共用一個(gè)感應(yīng)器,使用效果不錯(cuò)。此工藝的難點(diǎn)在于離軸頸很近的這個(gè)凸輪的淬火加熱,當(dāng)采用8~lOkHz電流時(shí),感應(yīng)器的電磁場一部分會散逸到緊鄰的軸頸,這樣,軸頸局部會回火,而凸輪靠軸頸側(cè)這一部分加熱溫度偏低?,F(xiàn)在凸輪感應(yīng)器兩端已設(shè)計(jì)裝上導(dǎo)磁體,解決了此一難點(diǎn).
2)凸輪軸工藝上碰到的第=個(gè)難點(diǎn),是兩個(gè)相鄰?fù)馆喚嚯x太近,如相距6 -8mm。此時(shí),感應(yīng)器附加導(dǎo)磁體也有困難。解決的辦法是將兩個(gè)相鄰?fù)馆喴黄鸺訜?,但由于感?yīng)器中間磁場較強(qiáng),因此,感應(yīng)器設(shè)計(jì)上要使并聯(lián)的兩個(gè)有效圈在中間部分離得遠(yuǎn)一些,并不完全與凸輪寬度相對應(yīng)。
3)對于轎車合金鑄鐵凸輪軸,一般采用多個(gè)感應(yīng)器串聯(lián)一次加熱整根凸輪軸的工藝。
(3)采用分段一次加熱的凸輪軸采用自回火工藝,此時(shí),淬火工藝應(yīng)設(shè)定為每加熱淬火凸輪軸的一個(gè)部分,下一個(gè)加熱部分應(yīng)位于已淬過火部分下面的位置。這樣能保證已淬過火的部分不必受第=次冷卻,就有可靠的自回火溫度與時(shí)間。
(4)自回火溫度不足 凸輪常因自回火溫度不足,在下一工序前后會發(fā)現(xiàn)凸輪尖端部分崩落,有時(shí)會產(chǎn)生許多件同樣崩落形式的廢品,有時(shí)因感應(yīng)器與加熱部位位置的偏移,也會產(chǎn)生廢品。
(5)凸輪軸的支承軸頸,58mm支承軸頸上,設(shè)計(jì)的鍵槽是半月型的,感應(yīng)淬火后,由于渦流在兩側(cè)集中,兩側(cè)鍵槽端又是矩形直角應(yīng)力集中區(qū),淬火后,發(fā)生裂紋較多。改進(jìn)后鍵槽,將鍵槽改用圓弧銑刀加工成兩端為圓弧形的結(jié)構(gòu),感應(yīng)淬火后,裂紋即消除。
(6)鋼制凸輪軸 由于凸輪軸淬火表面硬度要求較高,因此,比較容易產(chǎn)生裂紋。有些廠家對凸輪軸鋼材含碳量進(jìn)行精選,縮小上下限差,如45鋼,精選w (C) 為0. 42%-0. 47% ,或0. 43% - 0. 48%。/p>
(7)凸輪軸的變形 對于分段一次加熱的凸輪軸,淬火后有彎曲,但易于校正,因?yàn)闂U部未淬硬;但對多個(gè)凸輪一次加熱的凸輪軸,由于未淬硬的桿部較短,在可能條件下,采用校正輥,可減少變形。
(8)用高頻感應(yīng)加熱機(jī)對油泵凸輪軸的感應(yīng)淬火 如果采用兩凸及一個(gè)軸頸一次加熱的三個(gè)有效圈串聯(lián)的感應(yīng)器一個(gè)凸輪軸分兩次淬完,也得到較好的使用效果。
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