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凸轮轴感应淬火的发展

2023-10-26 00:00:00    来源:    点击:366    喜欢:0

1930~1940年,凸轮轴使用灰铸铁件。有时凸轮轴不经过热处理,然而,大多数情况下,它们会经过火焰淬火或感应淬火。经过火焰淬火工艺,表面淬火质量问题很多,并且设备需要反复启动来进行工艺控制。通过低热密度来延长淬火时间来避免凸轮表面的过热。延长淬火时间会导致生产率下降。对每个凸轮进行热处理一般需要15s甚至更长时间。这会扩大淬硬层深度,使得热影响区域扩大,并且导致形变。当使用灰铸铁时会出现一定量的残留奥氏体(除非应用低温热处理)

感应淬火技术的应用可以弥补火焰淬火的许多不足。感应淬火技术可以对单轴、多轴甚至整件的凸轮进行淬火。然而,后者会产生不均匀变形。因此,多凸轮快速淬火成为灰铸铁表面淬火的最佳选择。它拥有更好的工序可控性、高质量、变形小、高生产率。考虑到灰铸铁的低韧性和高脆性,必须有短时的淬火延迟来减少淬火初始阶段的热冲击,并避免裂纹的生成,尤其在凸轮尖端部分。

紧接着发展了中碳钢凸轮轴。与灰铸铁相比,成分和微观结构偏析现象减小,孔隙得到消除,韧性提高,有更一致的淬透性。有些例子中,凸轮轴会使用低碳低合金钢进行渗碳。由于周期型工艺的固有劣势,钢制凸轮轴的感应淬火迅速普及开来。因为感应淬火工艺可以一次处理一个零件,它就能够和机械加工机床在线布置。它特别适合高生产率的场合,满足高质量和零件的可追溯性。

后来凸轮轴淬火工艺进一步发展促进了球墨铸铁的应用,提供可以替代钢凸轮的生产工艺。在球墨铸铁中增加珠光体,采用优异的功率密度和加热时间,达到和钢凸轮感应淬火技术相同的工艺。钢和球墨铸铁都可以使用感应淬火。

根据几何形状和生产需要,凸轮轴的感应淬火可以采用单凸轮的扫描加热,或者单/多凸轮的静态或一发法加热。垂直和水平感应淬火的方式在不同设备商那里都有采用。然而垂直主轴设计因其简易性和占地少而得到广泛使用。正火钢凸轮感应淬火过程中,一个凸轮加热平均需要3~5s。调质钢需要的时间更短。由于汽车钢凸轮的具体生产要求,每个凸轮功率水平平均在60~90kW甚至更高。取决于所需淬硬层深度和凸轮几何形状,频率一般为3~40kHz

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