[實用新型]一種用于低速大扭矩驅動輪軸的淬火感應器

有效

• 申請號: 201520813540.1
• 申請日: 2015-10-21
• 公開（公告）號: CN205329121U
• 公開（公告）日: 2016-06-22
• 發明（設計）人: 孔春花;薛青;馬戈;張沈潔;李瑞卿;馬春慶;焦鳳菊;白翎
• 申請（專利權）人: 第一拖拉機股份有限公司
• 主分類號: C21D9/30
• 分類號: C21D9/30;C21D1/10
• 代理公司: 洛陽市凱旋專利事務所 41112
• 代理人: 蔡佳寧

技術領域

本實用新型涉及感應熱處理技術領域，尤其是一種用于低速大扭矩驅動輪軸的淬火感應器。

背景技術

低速大扭矩驅動輪軸（材料42CrMo鋼）是大馬力（160馬力以上）輪式拖拉機上的關鍵、安全性零件，為滿足拖拉機在不同工況下耕作及運輸的需求，驅動輪軸的結構設計相對復雜，且結構形式不可隨意更改，否則會使部分功能喪失，降低拖拉機的使用性，嚴重者甚至影響到整機的安全性。該驅動輪軸在低速大扭矩工作過程中承受的載荷主要是彎曲／扭轉交變載荷，使得它的表層承受著比心部更高的應力，同時，因使用條件惡劣，極易產生裂紋，導致早期斷裂。為提高該類驅動輪軸的使用壽命，目前設計要求該零件熱處理為調質+中頻感應淬火，感應淬火層要求較深且連續，并對零件的齒條、鍵槽、花鍵底部及各臺階處的感應淬火層深提出了明確的要求，必須有相當的淬硬層深，以期取得良好的機械性能。

目前，與低速大扭矩驅動輪軸相關的軸類零件的感應熱處理方法分析如下：

1、帶齒條軸類零件的感應熱處理方法

（1）接觸式感應熱處理，對齒條類零件進行局部淬火處理，其淬硬層在2mm以下，淬火質量好。

但不足之處在于：該方法無法實現同時擁有齒條、鍵槽、多臺階及花鍵四種結構類型的驅動輪軸感應熱處理的要求，也不能實現很深的淬硬層。

（2）分段淬火，可實現零件不同區域的表面強化，滿足齒條各部位表面強化的技術要求，提高零件的實用性。

但不足之處在于：分段式感應熱處理方法使零件各區域中間存在淬火過渡區，該區感應淬火層是薄弱環節，即感應淬火層不連續。

2、臺階軸類零件的感應熱處理方法

（1）矩形回線感應器整體一次加熱法，可以保證花鍵和凸臺與桿部硬化層均勻連續。整體加熱工藝性較好，零件變形小，便于實現自動化，生產率較高。

但不足之處在于：這種感應熱處理方法需要相當大的電源功率，因條件限制難于在大馬力拖拉機用低速大扭矩驅動輪軸感應熱處理中采用。

（2）圓環形連續加熱淬火方式成功的解決了大變徑臺階軸類零件的感應熱處理要求，在100馬力以下拖拉機的驅動輪軸、動力輸出軸等零件得到良好運用，并取得良好經濟效益。

但不足之處在于：該方法無法實現同時擁有齒條、鍵槽、多臺階及花鍵四種結構類型的低速大扭矩驅動輪軸感應熱處理的要求，而且由于感應熱處理的集膚效應原理，直接運用此法，會造成零件諸如齒條底部達不到淬火溫度，而其尖部已過熱的現象，不能實現預期目的。

3、半軸的感應熱處理方法

（1）圓環形感應器連續熱處理方法，其感應器通過特殊設計，提高其加熱效率，降低凸臺面的過熱程度，以保證各截面加熱均勻。

該技術方案主要解決了法蘭盤圓弧面的強度，提高了半軸的性能，但不足之處在于：此感應熱處理方法若用于加熱齒條，將無法實現齒面溫度均勻，從而產生質量事故。

（2）較大的半軸廠為提高生產率，往往選擇矩形感應器一次熱處理方法，該方法需要選用大功率變頻電源，為此研究人員設計了能量控制器，從而控制熱處理質量。

但不足之處在于：矩形感應器一次熱處理方法，需較大的電源且配套設施復雜，成本高，不適宜于大馬力輪式拖拉機用低速大扭矩驅動輪軸的感應熱處理。

從技術角度分析，齒條、鍵槽、臺階及花鍵部位的表面強化是感應熱處理難點，然而大馬力輪式拖拉機用低速大扭矩驅動輪軸零件基本上都同時擁有齒條、鍵槽、臺階及花鍵四種結構類型，且尺寸較大（長度大于等于800mm，軸徑大于等于60mm），零件的感應熱處理難度更大。這些結構的存在導致零件在感應加熱時由于集膚效應、尖角效應的原因致使部分區域溫度不均勻，局部溫度難以達到淬火溫度，導致淬火層不連續，且零件表面波動大，淬火時淬裂傾向加大，同時這類零件要求的淬硬層較深，技術含量高、感應淬火難度大，其淬火質量難以保證，屬感應加熱疑難問題。

針對上述問題，本申請人已申請了“一種低速大扭矩驅動輪軸的感應熱處理方法”的發明專利，內容為：選用合適的感應淬火裝置，利用現有的設備，采用連續預熱+連續加熱淬火的方法，采取首先把零件預熱一遍，對零件難加熱的區域，采用多輸入能量的方法，第二遍加熱且淬火冷卻時，適當調整零件移動速度和停留時間，既保障了光軸表面和各結構及結構轉變過渡區的淬硬層連續，獲得了較深的淬硬層，又不至于易產生淬火裂紋的齒條、鍵槽、花鍵等產生熱處理應力的區域出現裂紋，避免了因冷卻問題造成的淬硬層深變化陡峭與軟帶的產生，而且保證了整根軸，特別是齒條、鍵槽、各軸徑臺階處、花鍵底部淬硬層深符合要求。