El principio del calentamiento por inducción de doble frecuencia.
El endurecimiento por inducción de doble frecuencia convencional (tradicional) es que se aplican dos fuentes de alimentación de frecuencia a dos inductores respectivamente, y el engranaje debe precalentarse desde el inductor de baja frecuencia y moverse rápidamente a otro inductor de alta frecuencia para calentar y apagar, como como se muestra en la Figura 1. El endurecimiento por inducción de doble frecuencia utiliza calentamiento de baja frecuencia para difundir la energía térmica hacia el interior y, finalmente, calentamiento de alta frecuencia hacia la superficie, es decir, la característica de "baja frecuencia tiende hacia el interior, alta frecuencia tiende hacia el interior". a la superficie".
Figura 1 Diagrama esquemático del enfriamiento de doble frecuencia de engranajes convencionales
Doble frecuencia endurecimiento por induccion es un calentamiento por inducción y método de enfriamiento para aumentar la profundidad de la capa endurecida y hacer que la distribución de la dureza sea más razonable. Es decir, la capa endurecida distribuida a lo largo del perfil del diente se puede obtener utilizando el método de calentamiento secuencial de frecuencia media-frecuencia alta, y la distorsión del tratamiento térmico del engranaje es pequeña.
Por ejemplo, para un engranaje con un módulo de 4 mm, utilice una corriente de frecuencia media para calentar (2.5~3 s) la ranura del diente y el lado del diente cerca de la raíz del diente, y luego utilice una corriente de alta frecuencia de 250 kHz para calentar (0.6~0.7 s) la parte superior del diente y el diente cerca del lado superior del diente, luego se apaga.
Cuando Guangzhou Automobile Group Co., Ltd. realiza calentamiento y enfriamiento por inducción de doble frecuencia en engranajes hechos de acero 45 y módulo 3, se puede obtener una capa endurecida distribuida uniformemente a lo largo del perfil del diente. Cuando la capa endurecida es de 0.8 mm, el mejor excelente rendimiento de fatiga por flexión, que es básicamente equivalente al rendimiento de fatiga del engranaje carburizado SCM420 (equivalente al acero 20CrMo), y el límite de fatiga puede alcanzar 1450MPa.
Proceso y efecto de calentamiento por inducción de doble frecuencia.
Nihon Electric Industrial Co., Ltd. ha probado el método de extinción de doble frecuencia de engranajes y puede obtener una distorsión más pequeña que el método de extinción de frecuencia única de engranajes y el método de extinción de carburación. El engranaje cilíndrico envolvente (consulte la Figura 2) tiene un módulo de 2 mm y una altura de diente total de 4.7. mm, el número de dientes es 36 y el material es acero S45C (equivalente a acero 45). La superficie del diente se acaba mediante el afeitado y el tratamiento de precalentamiento es para el templado.
Figura 2 Forma del engranaje de prueba
El método de endurecimiento por inducción de doble frecuencia se muestra en la siguiente imagen. Primero coloque el engranaje en el accesorio y luego gire con el eje central a alta velocidad, al mismo tiempo, la fuente de alimentación de inducción (1) envía una corriente de f = 3000 Hz y entra en el inductor (A). ) para el precalentamiento. Cuando el engranaje alcanza la temperatura óptima, la fuente de alimentación (1) se corta y el engranaje cae rápidamente en el inductor de enfriamiento y calentamiento (B), y al mismo tiempo, la fuente de alimentación de alta frecuencia (2) comienza a transmite potencia, la frecuencia f = 140kHz y la superficie del diente del engranaje Enfriamiento rápido y calentamiento de la parte superior del diente, cuando la superficie del diente alcanza la temperatura de enfriamiento, corte la fuente de alimentación de alta frecuencia, reduzca la velocidad de rotación del engranaje y, al mismo tiempo, rocíe agua de enfriamiento desde la camisa de agua de enfriamiento rápido para enfriar rápidamente la superficie del diente, la parte superior del diente y la raíz del diente. Se obtiene una capa endurecida distribuida a lo largo del perfil del diente.
El método de endurecimiento por inducción de doble frecuencia
1. Orificio de rociado de agua 2. Engranaje 3. Sensor de precalentamiento (A) 4. Sensor de calentamiento de alta frecuencia (B) + camisa de agua de extinción 5. Accesorio
Tabla 1: muestra los parámetros de proceso de tres tratamientos térmicos para engranajes.
Los principales parámetros del proceso de doble frecuencia, endurecimiento de frecuencia única y endurecimiento de cementación | ||
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Parámetros del proceso de endurecimiento de doble frecuencia | Parámetros del proceso de endurecimiento de frecuencia única | Parámetros del proceso de endurecimiento por cementación |
Potencia de precalentamiento 100kW | Potencia de calefacción 90kW | Carburación 950℃ |
Frecuencia de precalentamiento 3kHz | Frecuencia 90kHz | 950 ℃ y conservación del calor 2.5 h |
Tiempo de precalentamiento 3.65 s | Tiempo de calentamiento 3.8s | Preenfriamiento hasta 850 ℃ |
Tiempo de enfriamiento del aire 3.85s | Tiempo de precalentamiento 0 s | 850 ℃ durante 20 minutos |
Potencia de entrada de alta frecuencia 900kW | ||
Frecuencia de alta frecuencia 140kHz | Tiempo de pulverización de agua 15s | Medio de enfriamiento de temple - aceite |
Tiempo de calentamiento 0.14s | Tiempo de calentamiento 0.14s | Temperatura de templado 180 ℃ |
Tiempo de pulverización de agua 10s | / | Tiempo de templado 2h |
Caudal de agua pulverizada 100L/min | / | Seguido por refrigeración por aire |
Los resultados de las pruebas de distorsión del engranaje, tensión de compresión residual y tasa de perfilado a lo largo del perfil del diente después de tres procesos se muestran en la Tabla 2. En la Tabla 2 se puede ver que la distorsión del tratamiento térmico del engranaje después del enfriamiento de doble frecuencia es la más pequeña, la precisión es la más alta y la tensión de compresión residual es la más alta.
Tabla 2: Resultados de la distorsión térmica después de la cementación y el temple, el endurecimiento por inducción de frecuencia única y el endurecimiento por inducción de doble frecuencia (μm)
La distorsión térmica resulta después de cementación y enfriamiento, endurecimiento por inducción de frecuencia única y endurecimiento por inducción de doble frecuencia (μm) | ||||
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Asunto | Carburación Enfriamiento + Revenido | Endurecimiento por inducción de frecuencia única | Endurecimiento por inducción de doble frecuencia | Notas |
Error de perfil promedio | 4.26 4.8 ~ | 2.2 3.3 ~ | 3.1 308 ~ | / |
Desplazamiento del perfil del diente | 16 | 8.4 | 6.0 | / |
Agotamiento del diente | 5.867 | 3.103 | 2.198 | / |
Valor promedio del error de dirección del diente | 6.91 | 3.7 4.1 ~ | 3.7 4.1 ~ | / |
Compensación de error de diente | 20 | 4.4 | 4.4 | / |
Agotamiento del diente | 7.51 | 1.855 | 1.584 | / |
Mitad de la raíz del diente Tensión residual/MPa | -27.7 | -51.3 | -778 | / |
Profundidad de la capa endurecida superior del diente / mm | 0.87 | 4.69 | 1.54 | Cuando la profundidad de la capa endurecida en la raíz es de 0.55 mm |
Tasa de perfilado de capa endurecida (%) | 81.5 | 0.2 | 67.2 | / |