产品在线感应淬火、感应回火工艺

2013-08-28博格华纳中国技术中心上海200241

金属加工(热加工) 2013年21期

博格华纳中国技术中心（上海 200241）郭昊

浙江双环传动股份有限公司（台州 317600）郝丰林

感应热处理因其节能、环保、高效等特点应用越来越多。对零件进行感应淬火后，一般是把工件放到炉中回火，但这样能源消耗大，工艺周期长，不能实现在线生产，产品在工序间容易磕碰。由于回火不及时，有时会造成产品裂纹，给企业带来损失。在EFD感应设备上，采用同一个线圈感应淬火、感应回火，这样可以“一个流”进行生产。设备带有质量监控系统“RTM”，处理的产品质量可靠，不但节能还提高产品质量。

1.在线感应淬火、感应回火工艺调研

我公司在为一国外客户开发汽车变速器中的输入轴和输出轴时，客户要求采用感应淬火工艺，并且要求感应回火。我公司对于感应回火方面了解得不多，根据要求我们询问了易孚迪，他们认为要采用两个电源，淬火的频率高一点，回火的频率低一点。淬火的频率根据产品的硬化层选择，回火的频率根据淬火后的硬化层选择，回火的加热深度至少是淬火加热深度的1.2～1.5倍。我们把易孚迪的建议与客户沟通，客户告诉我们其在国外也使用类似的易孚迪设备，感应淬火、感应回火使用一个电源一个感应器。对于我们来说是个好消息，可以减少设备投资，又可以保证质量。于是我们采用现有的EFD设备进行试制，设备带有质量监控系统“RTM”，对于产品的加工参数可以在线记录，保证产品质量。

通过和客户交流，得知他们采用感应淬火、在线感应回火工艺已经多年，已是一个成熟的热处理工艺。他们认为在线感应回火的优点，不但可以实现“一个流”生产，更重要的是可以提高产品的使用寿命。感应回火的优点主要是：对于沟槽，R角属于浅回火位置，这样回火温度低，工件在此处的硬度高，残留压应力大，对于产品使用较好。工件失效都是在这些区域，因而可以提高产品的使用寿命。客户曾经做过试验，工件要求的表面硬度一样，一种采用感应回火，另一种采用炉内回火。这两种工件做台架试验，感应回火的寿命明显高于炉内回火。根据客户的经验，对于感应淬火和感应回火采用同一台机床，同一个感应器是可以实现的。感应淬火采用的功率大，感应回火采用的功率小。采用的功率大时，加热的频率较高；采用的功率低，加热的频率也低。因此，可以用一台感应设备。

2.工艺试验

这里只介绍一根输出轴，图1是装夹照片。轴的技术要求感应淬火区域最小硬度55HRC，硬化层2～4mm(40HRC），热处理参数见图2、图3。

图1 装夹照片

图2 感应淬火功率、频率、电压、电流值

图3 感应回火功率、频率、电压、电流值

根据图2、图3的结果可以看出，淬火的频率高于产品回火的频率，这样回火的加热深度大于淬火的加热深度，符合感应回火的要求。

为了验证客户的观点，我们专门做了炉内回火与感应回火的比较。一根轴采用感应淬火+感应回火的工艺，另一轴采用感应淬火+炉内回火的工艺，并检测了其硬度。工件感应淬火后硬度64～66HRC，感应回火后硬度61～62.5HRC，而炉内回火温度155℃，回火时间是2h，回火后硬度61～63HRC，没有太大区别。图4～图6是感应回火后金相组织，图7～图9是炉内回火后金相组织。在普通显微镜下看不出太多的差别，但是检测显微硬度梯度，感应回火的硬度明显高于炉内回火（见图10），主要做了杆部T1、R角位置T5两个位置显微硬度的比较。根据图示明显可以看出，感应回火的硬度值明显高于炉内回火的硬度值。