曲轴采用高频感应退火机进行表面淬火的工艺分析及感应圈的特点

曲轴作为内燃机的重要零件，它与汽缸、活塞和连杆等零件组成了发动机的动力装置。因此，曲轴要求具有高强度、高耐磨性和高使用寿命。为了满足曲轴的这些性能要求，需对曲轴进行热处理。那么，曲轴采用哪种感应加热设备进行热处理较好类？曲轴的热处理一般采用淬火、高频感应加热淬火和火焰淬火。今天，我们就介绍一下高频感应加热淬火。感应淬火是一种节能的热处理技术，能明显提高热处理的工作效率，按生产节拍组织生产，因此可称为成本低的热处理技术。

一、曲轴采用高频感应退火机进行热处理的技术

高频感应加热淬火和冷却采用曲轴轴径轮流淬火，分别进行表面淬火，曲轴的淬火温度为860～900℃，感应器（圈）的内壁圆周上钻有供应冷却水的小孔，其直径大小为1.5~2.5mm，水的压力通常为0.15～0.35MPa。加热75～150℃/s。在300℃进行自回火处理，而采用炉内的回火工艺则为(180~220)℃×(1.5～2)h，回火后硬变为52 -57HRC。曲轴表面淬火热处理的工艺及技术要求见下表。

曲轴表面淬火热处理的工艺及技术要求

曲轴经高频感应退火机淬火后，其轴径和曲柄连接的圆角R处未淬火处理，因此会产生较大的拉应力，降低了曲轴的疲劳强度。对于大功率的汽车曲轴采用轴径和圆角同时淬火的热处理工艺方法，该方法的特点为在原半圆感应器的基础上，将有效弧形段截面的厚度加以改变，并捆上导磁体，目的是使曲轴圆角R和轴径同在同在较强的感应器下被加热淬火，获得理想的淬火效果和一定的残余压应力。一般使用的淬火冷却介质有水、PAG和油等，PAG用作42CrMoA、50CrMoA等材料的淬火介质，处理后曲轴具有表面硬度均匀、硬化层深、淬火开裂和磨削裂纹少等特点。大多数回火采用自回火方法，一般在热风炉或低温电阻炉中加热温度(140~180)℃×2h回火即可。

二、曲轴感应器的特点：

曲轴的感应加热表面淬火是热处理工艺中的重要工序，为曲轴轴径硬化的必备措施。常见的曲轴感应器有两类，一种是整圈分开式感应器，用于曲轴在静止不动条件下的表面淬火，另一种是半圈淬火感应器，曲轴在感应器内旋转运动。频率的选择是根据轴径的直径而定。一般直径小于50mm为8000HZ，大于50mm则为2500Hz即可。 

曲轴的加热温度为860～900℃（以45钢为例）。加热时间一般与功率的大小有关，冷却时间为加热时间的0.9一1.2倍。此时水压0.015一0.4MPa，水温在18-50℃。球墨铸铁曲轴采用的加热温度为900～950℃，在300℃左右进行自行回火后，仍需在180～220℃补充一次回火处理。

曲轴的半圈感应器是最常用的、应用范围广。它是由有效圈、外护板、定位块和淬火冷却装置四个主要部分组成。其构造中有效圈是用异性紫铜管焊层，用焊成一个串联呈“8”字形半圆施感导体，其有效圈的形状是由四根轴向导线和四根圆弧导线组成两个“口”字形线圈，然后将其串联起来，构成一个‘吕”形，围成半圆弧形扣在轴径上，8根有效导线与轴径表面的间隙为1.5～2mm。依靠四根轴线导线产生横向磁场，产生的轴线方向感应电流来加热轴径，曲轴以60一100r/min 旋转，喷水冷却，一般在导线上装有“Ⅱ”形硅钢片导磁体。该半圈具有以下特点：

1.硬化层深度和区域宽度均匀一致，曲柄臂没有受到加热；

2.调整硬化层的分布曲线，实现轴径圆角的淬火。

3.减少或消除了淬火裂纹，尤其是斜油孔的存在极易产生裂纹，使产生的轴向电流与油孔平行后，则可较大减少发生淬火裂纹的倾向；

4.减少了曲轴的淬火变形。

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