Induktionsabschreckprozess für Innenverzahnungen mit kleinem Durchmesser
Testobjekte und technische Anforderungen
Die Struktur der Innenverzahnung ist in Abbildung 1 dargestellt, der Modul der Innenverzahnung beträgt m = 3 mm, die Wärmerückhaltegröße der abgeschreckten Innenverzahnung beträgt 69.38 mm und das Material ist 42CrMo.
FEIGE. 1 Aufbau der inneren Keilwelle
Technische Anforderungen: Keilhärte 40 ~ 45 HRC, gehärtete Schichttiefe > 1.2 mm.
Induktionsspulen-Design
(1) Auswahl an Induktionskupferrohren
Die Heizeffizienz des quadratischen Kupferrohrs ist höher als die des runden Kupferrohrs, daher wird das quadratische Kupferrohr ausgewählt. Da die Gerätefrequenz bei etwa 10 kHz liegt, beträgt die entsprechende Dicke des Kupferrohrs 1.5 mm. In Anbetracht des kleinen Durchmessers des Innenkeils beträgt die Größe des quadratischen Kupferrohrs 10 mm × 12 mm × 1.5 mm. Um die Heizeffizienz des Induktors zu verbessern, ist die kreisförmige Richtung des quadratischen Kupferrohrs des Induktors für den Innenkeil wurde mit einem magnetischen Führungskörper eingesetzt. Die Dicke wurde entsprechend der ausgewählten Frequenz zu 0.2 mm gewählt.
(2) Design von Wassersprühlöchern
Für das allgemeine Oberflächenabschrecken beträgt die Sprühdichte 0.01 ~ 0.015 l / cm2•s, der Durchmesser des Sprühflüssigkeitslochs zum Scannen des Abschreckens beträgt 2.5 mm, der Abstand der Löcher beträgt 3 mm Querverteilung und der Winkel zwischen der Mittellinie und die neue Achse des Sprühflüssigkeitslochs beträgt 45°.
(3) Design des Außendurchmessers des Induktors
Wenn das Innenloch erhitzt wird, beträgt der Spalt zwischen dem effektiven Ring und dem Werkstück im Allgemeinen 2.0 mm ~ 2.5 mm. Unter Berücksichtigung des kleinen Durchmessers der Innenverzahnung wird der Spalt auf 3 mm ausgelegt und der wirksame Ringdurchmesser der Innenverzahnung mit 68 mm gewählt. Der Aufbau des internen Spline-Sensors ist in Bild 2 dargestellt.
Abbildung 2 Interne Spline-Sensorstruktur
Auswahl von Prozessparametern
(1) Frequenzauswahl
Das primäre Prinzip für die Auswahl der Stromfrequenz ist die durchlässige Erwärmung. Das heißt, die Eindringtiefe des Stroms d ist größer als die Tiefe der gehärteten Schicht Ds, und es wird das Eindringheizverfahren angewendet. Die thermische Energie an der Oberfläche des Werkstücks wird hauptsächlich durch Wirbelinduktion erzeugt. Im Vergleich zum Wärmeleitungsheizverfahren ist dieses Heizverfahren energiesparend, mit hoher Heizeffizienz und die Oberflächenüberhitzung des Werkstücks ist gering. Wenn die Tiefe der Härtungsschicht 1.2 mm beträgt, wird im Allgemeinen die Frequenz f = 10 kHz gewählt.
(2) Auswahl der Heizleistung
Theoretische Berechnung der erforderlichen Heizleistung, P=P0 Dh, wobei P die Ausgangsleistung des Geräts (kW), P0 die spezifische Leistung des Geräts (kW/cm2) ist, der Koeffizient im Allgemeinen 0.6 ~ 2.0 beträgt, h ist die Höhe des Induktors, D ist der Werkstückdurchmesser (cm). Erfahrungsgemäß beträgt der Koeffizient bei einer Frequenz von 10 kHz im Allgemeinen 1.6 bis 2.0, und die nach theoretischer Berechnung erforderliche Ausgangsleistung beträgt 44 bis 55 kW. Während des Tests wird der Abschrecktest mit den Prozessparametern in Tabelle 1 durchgeführt. Während des Tests wird das Werkstück zunächst für einen bestimmten Zeitraum nicht mehr erhitzt und dann besprüht (3 ~ 5 s) und dann bei einem bestimmten Wert gescannt und nach oben abgeschreckt Geschwindigkeit.
| Plan | Bewegungsgeschwindigkeit (mm/min) | Rotationsgeschwindigkeit (U / min) | Heizleistung(%) | Uhrzeit(en) einstellen | Konzentration der Abschreckflüssigkeit (%) |
| 1 | 50 | 40 | 50 | 5 | 18 |
| 2 | 60 | 40 | 55 | 3 | 18 |
| 3 | 60 | 40 | 60 | 3 | 18 |
| 4 | 60 | 40 | 70 | 5 | 18 |
Tabelle 1 Interne Spline-Abschreckprozessparameter
Experimentelle Ergebnisse und Analyse
1. Es gibt Probleme bei der Gestaltung der internen Spline-Struktur
Unter Verwendung des entworfenen internen Splines des Sensors zum Abschrecken wird beim Einstellen der Sprühdrucksensoren eine Lösung gefunden, dass die Parameter des Wärmeabschreckprozesses unter der Prämisse, den Sprühdruck zu garantieren, die Abschreckflüssigkeit nicht rechtzeitig ablassen kann, die Heizwirkung des Splines beeinflussen. Um dieses Problem zu lösen, wird am unteren Ende der Innenverzahnung die Lochgröße von 20 mm auf 30 mm erhöht, nachdem die Struktur verbessert wurde, um sicherzustellen, dass die Abschreckflüssigkeit rechtzeitig ausgeschlossen werden kann.
2. Testergebnisse
Nachdem die interne Spline-Struktur verbessert wurde, werden die obigen vier Schemata zum Erhitzen und Abschrecken verwendet, und die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.
| Plan | Power (kw) | Härte nach dem Abschrecken (HRC) | Größe nach dem Abschrecken (mm) | Verformung (mm) |
| 1 | 40 | Heiztemperatur niedrig | - | - |
| 2 | 48 | 35 ~ 40 | - | - |
| 3 | 60 | 45 ~ 50 | 69.22 | -0.16 |
| 4 | 75 | - | - | - |
Tabelle 2 Interne Spline-Abschreckprozessparameter
3. Ergebnis und Analyse
(1) Schema 1 wurde für die Prüfung übernommen. Wenn die Heizleistung auf 50 % eingestellt wurde, betrug die tatsächliche Leistung 40 kW. Aufgrund der geringen Leistung während der Induktionserwärmung konnte die Erwärmungstemperatur nicht die zum Abschrecken erforderliche Temperatur erreichen.
(2) Plan II wurde für den Test angenommen. Wenn die Heizleistung auf 55 % eingestellt wurde, betrug die tatsächliche Leistung 48 kW. Die Temperatur der visuellen Induktionsheizung betrug etwa 800℃. Der Hauptgrund für die unzureichende Abschreckhärte ist, dass die Erwärmungstemperatur der Innenverzahnung niedrig ist. Obwohl die Heizleistung die theoretisch berechnete Leistung erreicht, ist die tatsächliche Heizleistung, die von der Innenverzahnung benötigt wird, höher als die des Innenlochs, da die Heizfläche der Innenverzahnung größer ist.
(3) Schema 3 wurde für die Prüfung übernommen. Wenn die Heizleistung auf 60 % eingestellt wurde, betrug die tatsächliche Leistung 60 kW. Die Temperatur der visuellen Induktionsheizung betrug etwa 870℃. Für den Spline in dieser Struktur ist die Verformung während des Abschreckens groß, da die Wand dünn ist. Um sicherzustellen, dass die Größe nach dem Abschrecken den Ziehanforderungen entspricht, wird empfohlen, die Größe des Stababstands in nachfolgenden Prozessen auf 0.2 mm zu erhöhen.
(4) Plan 4 wurde für den Test angenommen. Wenn die Heizleistung auf 70 % eingestellt wurde, betrug die tatsächliche Leistung 75 kW. Aufgrund der hohen Heizleistung konnte der interne Spline das Kühlwasser nicht innerhalb von 5 Sekunden passieren, wenn die Heizung gestoppt wurde, was dazu führte, dass der Sensor durchbrannte.
Fazit
(1) In Bezug auf das Design der internen Keilstruktur sollte die Größe des Prozesslochs der Abschreckflüssigkeit entsprechend der Menge der abgelassenen Abschreckflüssigkeit ausgelegt werden, um sicherzustellen, dass die Kühlflüssigkeit während des Erhitzens rechtzeitig entfernt werden kann durch den Heizkeilinduktor. Im Allgemeinen wird empfohlen, dass die Größe des Prozesslochs 30 mm überschreiten sollte.
(2) Bei der theoretischen Berechnung der zum Heizen benötigten Leistung ist die zum Abschrecken der internen Verzahnung benötigte Leistung etwa 10 % höher als die theoretische Berechnung. Bei der Auswahl der technologischen Parameter sollte zuerst eine kleinere Leistung für den Test ausgewählt werden und dann allmählich auf die erforderliche Leistung erhöht werden, um die Situation eines brennenden Induktors zu vermeiden, der durch die Auswahl einer zu hohen Heizleistung verursacht wird.
(3) Die durch interne Splines induzierte Abschreckverformung ist relativ komplex, was mit der Struktur des Erwärmungswerkstücks (der Wanddicke des Abschreckteils), der Sensorstruktur und den Erwärmungsprozessparametern usw. zusammenhängt. Wenn jedes Werkstück abgeschreckt wird, Die spezifische Analyse sollte gemäß dem spezifischen Werkstück erfolgen, und eine angemessene Bearbeitungszugabe kann erst nach mehreren Abschrecktests bestimmt werden.
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