Calentamiento por inducción desde 2000

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La tecnología de tratamiento térmico por inducción del eje de la rueda motriz.

El eje de la rueda motriz IE1671 (consulte la Figura 1) es un eje de baja velocidad y alta torsión. Desempeña un papel importante en la transmisión de par para la rotación de la rueda motriz en el conjunto de transmisión del vehículo y es una parte clave y de seguridad del vehículo. Debido a las características del tratamiento térmico por inducción (calentamiento superficial local), esta parte es propensa a sobrecalentarse cuando se aplica calentamiento por inducción al final de la estría y la esquina afilada del escalón, lo que da como resultado un grano más grueso. Además, debido a la estructura especial del eje de la rueda motriz (se requiere que la capa de endurecimiento de la esquina redonda R sea más profunda que 7 mm; dureza Acuity 47 HRC, la profundidad de la capa de endurecimiento es de 3 ~ 16 mm, hay cinco especificaciones, tamaño de grano y contenido de martensita de 90% o más nivel 5 o más requisitos técnicos múltiples), al mismo tiempo asegúrese de que la profundidad de la capa de endurecimiento sea fácil de sobrecalentar, conduzca a R la parte redondeada de granos gruesos, el extremo del orificio del perno está separado de la raíz de 0.6 mm al endurecimiento, también es fácil hacer que el frío en la velocidad de enfriamiento sea más rápido, la tensión de transformación de fase, la tensión térmica es mayor, además de la templabilidad y el buen material, por lo que cuando se apaga la deformación y la tendencia al agrietamiento es mayor.

Material para el esquema del eje de la rueda motriz IE1671

El material de la figura 1 es el diagrama del eje de la rueda motriz IE1671

Para resolver este problema, para este tipo de eje motriz del proceso de endurecimiento por inducción de frecuencia media se estudió, a través de los parámetros de optimización del proceso de enfriamiento por inducción eléctrica, el diseño de herramientas y accesorios, y una serie de trabajos experimentales, se desarrolló un conjunto adecuado para el eje motriz de producción el mejor proceso, reducir la tasa de rechazo, al mismo tiempo para lograr alta calidad, bajo costo, el bajo consumo de energía de los objetivos de fabricación verde.

1. Requisitos técnicos

Material y proceso: IE1671 es equivalente a 30CrMnMoB en China, y su análisis de composición química se muestra en la Tabla 1. La medición de la dureza y la estructura metalográfica a diferentes profundidades del sitio de muestreo y diferentes ubicaciones se muestran en la FIG. 2 y la figura. 3 respectivamente.

Tabla 1 Composición química del eje de la rueda motriz (fracción de masa) (%)

Composición química del eje de la rueda motriz (fracción de masa)

Diagrama de posición de muestreo de piezas del eje de la rueda motriz

HIGO. 2 Diagrama de posición de muestreo de las piezas del eje de la rueda motriz

Requisitos técnicos: DB4.0.H1, H2, H3 ≥47HRC.Profundidad de la capa de endurecimiento, segmento H1: 7 ~ 16 mm; Sección H2: 7 ~ 12 mm; Sección H3: 3 mm; Posición A ≥ 7 mm.

(a) Medición de la dureza a diferentes profundidades en la posición 1

(a) Medición de la dureza a diferentes profundidades en la posición 1

(b) Medición de la dureza en la posición 2 a diferentes profundidades

(b) Medición de la dureza en la posición 2 a diferentes profundidades

(c) Medición de la dureza en la posición 3 a diferentes profundidades

(c) Medición de la dureza en la posición 3 a diferentes profundidades

(d) Medición de la dureza en la posición 4 a diferentes profundidades

(d) Medición de la dureza en la posición 4 a diferentes profundidades

(e) Estructura metalográfica estándar en la posición 1 (100×)

(e) Estructura metalográfica estándar en la posición 1 (100×)

(f) Estructura metalográfica estándar a 7 mm de la posición 1 (100×)

(f) Estructura metalográfica estándar a 7 mm de la posición 1 (100×)

(g) Estructura metalográfica estándar en la posición 2 (100×)

(g) Estructura metalográfica estándar en la posición 2 (100×)

(h) Estructura metalográfica estándar a 7 mm de la posición 2 (100×)

(h) Estructura metalográfica estándar a 7 mm de la posición 2 (100×)

(h) Estructura metalográfica estándar a 7 mm de la posición 2 (100×)

(I) Estructura metalográfica estándar en la posición 3 (100×)

(I) Estructura metalográfica estándar en la posición 3 (100×)

(j) Estructura metalográfica estándar a 7 mm de la posición 3 (100×)

(j) Estructura metalográfica estándar a 7 mm de la posición 3 (100×)

(k) Estructura metalográfica estándar en la posición 4 (100×)

(k) Estructura metalográfica estándar en la posición 4 (100×)

(l) Estructura metalográfica estándar a 7 mm de la posición 4 (100×)

(m) Estructura metalográfica estándar en la posición 5 (100×)

(m) Estructura metalográfica estándar en la posición 5 (100×)

(n) estructura metalográfica estándar a 7 mm de la posición 5 (100×)

(n)Estructura metalográfica estándar a 7 mm de la posición 5 (100×)

Figura 3 y XNUMX

2. Parámetros del proceso de enfriamiento por inducción

A. Determinación del plan de proceso

El inductor utilizado es el inductor de anillo, cuya estructura se muestra en la Figura 4. El sensor tiene un diámetro de 178 mm, el sensor con un anillo de rociado de agua.

Eje de la rueda motriz IE1671 si el sensor de enfriamiento por inducción de frecuencia

Figura 4: Eje de la rueda motriz IE1671 si el sensor de enfriamiento por inducción de frecuencia

(1) Profundidad de la capa de endurecimiento

La profundidad de la capa de endurecimiento de las piezas está relacionada con el tamaño de la frecuencia de potencia, la velocidad de movimiento de las piezas, el poder de curación, el tamaño del espacio del sensor y si el sensor está precalentado, etc. La potencia de frecuencia intermedia El equipo utilizado en el enfriamiento de frecuencia intermedia del eje de la rueda motriz IE1671 es de 8000 Hz, 160 kW. La profundidad de la capa de endurecimiento de la pieza de trabajo de enfriamiento por inducción de frecuencia media es generalmente de 2 ~ 4 mm, por lo que el uso de enfriamiento por inducción de frecuencia media del eje de la rueda motriz, para lograr la profundidad de la capa de endurecimiento de 7 ~ 16 mm, con el proceso de enfriamiento tradicional es muy difícil. Por lo tanto, el proceso de enfriamiento solo se puede considerar para resolver el equipo y las piezas en sí mismas no pueden resolver el problema.

(2) Velocidad de movimiento de las piezas

En otras condiciones sin cambios, la velocidad de movimiento de la pieza es inversamente proporcional a la profundidad de la capa de endurecimiento, es decir, cuanto más rápida sea la velocidad de movimiento de la pieza, menor será la profundidad de la capa de endurecimiento; Cuanto más lenta es la velocidad de movimiento, más profunda es la capa de endurecimiento. Para estas piezas, si las piezas de enfriamiento por inducción de frecuencia media deben reducir la velocidad de movimiento, la velocidad de movimiento es demasiado lenta, pero las piezas pueden causar que la temperatura de enfriamiento de las piezas sea demasiado alta, la organización del enfriamiento de las piezas es voluminosa, el problema de grietas de enfriamiento fácil de spline, la razón debe ser a través del pruebe, depure una velocidad de movimiento de piezas adecuada, para cumplir con la profundidad de la capa de endurecimiento de 7 ~ 16 mm de los requisitos técnicos.

(3) Potencia de calentamiento

En otras condiciones sin cambios, cuanto mayor sea el poder de calentamiento de la pieza, mayor será la profundidad de la capa de endurecimiento; Por el contrario, cuanto menor sea el poder de calentamiento de la pieza (bajo la premisa de que la pieza puede alcanzar la temperatura de temple), menor será la profundidad de la capa de endurecimiento.

(4) El tamaño del espacio del sensor

Cuanto mayor sea la holgura del sensor, más lenta será la velocidad de calentamiento y más tiempo tardará la pieza en alcanzar la temperatura de transición de fase, por lo que la capa de endurecimiento será más profunda. Por el contrario, la profundidad de la capa de endurecimiento es menor.

(5) Otros

El calentamiento de las piezas se obtiene mediante la transferencia de calor desde la superficie hacia el centro durante el enfriamiento, mientras que el enfriamiento por inducción de frecuencia intermedia se obtiene mediante la transferencia de calor desde la superficie secundaria hacia la superficie exterior durante el enfriamiento. Si el primer precalentamiento y luego la implementación del enfriamiento continuo por calentamiento, esto puede hacer que las piezas se extiendan durante el tiempo de combustión, la capa de endurecimiento será más profunda y la temperatura de la superficie no será demasiado alta.

B. Determinación de parámetros eléctricos

(1) Relación de transformación

De acuerdo con la estructura y la experiencia práctica del inductor, se seleccionó 20:1 después de la prueba de optimización del proceso.

(2) Parámetros eléctricos

Después de la prueba de optimización del proceso, el voltaje de la fuente de alimentación: U = 500 ~ 600 V; Corriente: I = 100 ~ 120 A; La capacitancia C se establece en el engranaje 1, 3 y 6 (desde la izquierda); Factor de potencia: cos Ф = 1. Potencia tamaño: P spline set 60kW;P eje óptico es 65kW;Índice del medidor de potencia: 9:40.Presión del agua: la lectura del medidor es 10 bares.Base (cero): -534 (80kW).

(3) método de enfriamiento

Elija el enfriamiento por calentamiento continuo, el enfriamiento por enfriamiento por aspersión. Se usó alcohol polivinílico al 1% como medio de enfriamiento.

(4) Después de la optimización del eje de la rueda motriz, la programación del proceso es la siguiente (el número de programación de prueba es 1001, los detalles son los siguientes):

N10 T7

N20 G0 X-86

N30 T2

N40 G4F3.2

N50 G1 X-152 F300

N60 G1 X-196 F400

N70 G1 X-293 F300

N80 G1 X-485 F400

N90 G4F0.7

N100 G1 X-534 F500

N110 T2

N120 G4F19

N130 T4

N140 G4F16

N150 T2

N160 G4F19

N170 T4

N180 G4F16

N190 T2

N200 G4F24

N210 G1 X-479 F400

N220 G4F1

N230 G1 X-472 F185

N240 T5

N250 G1 X-337 F185

N260 G4F0.5

N270 G1 X-293 F185

N280 G4F1.5

N290 G1 X-152 F185

N300 G4F2

N310 G1 X-128 F270

N320 G1 X-86 F250

N330 G4F1.2

N340 T4

N350 G1 X-50 F500

N360 G4F13

N370 G1 X-80 F500

N380 G4F28

N390 T6

N400 T8

N410 G0 X0

N420 M2

3. Detección de estructuras metalográficas después del enfriamiento

Después de templar las piezas mediante pruebas no destructivas de polvo magnético, no se encontraron defectos. Los resultados de detección de la profundidad de la capa de endurecimiento de las piezas endurecidas se muestran en la Tabla 2 y la Figura 5.

Tabla 2 Profundidad de la capa de endurecimiento del eje de transmisión

Profundidad de la capa de endurecimiento del eje de transmisión

posición 1

(a) Posición 1

posición 2

(b) Posición 2

posición 3

(c) Posición 3

posición 4

(d) Posición 4

Figura 5 y XNUMX

Los resultados de la prueba de dureza de las piezas endurecidas se muestran en la Tabla 3.

Tabla 3 Valor de dureza del eje de la rueda motriz:

Valor de dureza del eje de la rueda motriz


Después del templado, la estructura metalográfica de las piezas se muestra en la Tabla 4 y la Figura 6.

Tabla 4 Estructura metalográfica de las partes templadas del eje de la rueda motriz:

Estructura metalográfica de las partes templadas del eje de la rueda motriz

(a) Estructura metalográfica real en la posición 1

(a) Estructura metalográfica real en la posición 1

(b) estructura metalográfica real a 7 mm de la posición 1

(b) estructura metalográfica real a 7 mm de la posición 1

(c) Estructura metalográfica real en la posición 2

(c) Estructura metalográfica real en la posición 2

(d) estructura metalográfica real a 7 mm de la posición 2

(d) estructura metalográfica real a 7 mm de la posición 2

(e) Estructura metalográfica real en la posición 3

(e) Estructura metalográfica real en la posición 3

(f) estructura metalográfica real a 7 mm de la posición 3

(f) estructura metalográfica real a 7 mm de la posición 3

(g) Estructura metalográfica real en la posición 4

(g) Estructura metalográfica real en la posición 4

(h) estructura metalográfica real a 7 mm de la posición 4

(h) estructura metalográfica real a 7 mm de la posición 4

(I) Estructura metalográfica real en la posición 5

(I) Estructura metalográfica real en la posición 5

(j) estructura metalográfica real a 7 mm de la posición 5

(j) estructura metalográfica real a 7 mm de la posición 5

Figura 6.

4. Conclusión

(1) Se tomaron muestras aleatorias de 85 piezas de enfriamiento por inducción de 425 piezas de piezas del eje de la rueda motriz, y la dureza del enfriamiento se midió como 51 ~ 54 HRC; La profundidad de la capa endurecida es de 3 ~ 16 mm (requisitos de rango de 5 partes), tamaño de grano ≥5 grado, contenido de martensita ≥90%, en línea con el dibujo del producto para el tratamiento térmico de los requisitos técnicos de las piezas.

(2) el éxito del proceso de enfriamiento, el equipo y los conjuntos completos de dispositivos de enfriamiento, se pueden aplicar en el eje impulsor similar del endurecimiento por inducción de frecuencia media y la programación, operación conveniente y práctica, el proceso de enfriamiento es simple, confiable, una vez que el proceso , el proceso de enfriamiento tiene una reproducibilidad confiable, puede garantizar los resultados del enfriamiento y la estabilidad de la calidad del enfriamiento, al mismo tiempo, la aplicación en expansión del equipo de inducción ha mejorado aún más.

(3) A través de la investigación sobre el proceso de enfriamiento por inducción del eje de la rueda motriz, se encontró que cuando el material es de marca extranjera IE1671 (equivalente a 30CrMnMoB), la templabilidad es fuerte cuando wCr = 0.5%, lo que afecta directamente la profundidad de la capa de endurecimiento, es decir, la templabilidad es proporcional a la profundidad de la capa de endurecimiento; Bajo la condición del mismo material con la misma profundidad de capa, el corto tiempo de aclaramiento de calentamiento y enfriamiento hará que la dureza sea demasiado alta y que la estructura sea gruesa. Según la prueba de composición química, la wC de esta muestra es 0.31%. De acuerdo con la desviación del contenido de carbono en diferentes lotes del eje de transmisión de carter de 3309 y 3310 en este proyecto, la dureza de enfriamiento se ve directamente afectada, es decir, el contenido de carbono en el mismo estado y proceso es proporcional a la dureza.

(4) Los resultados de la investigación se pueden atribuir a que el campo del enfriamiento por inducción ha sido un gran avance en el trabajo experimental. En el proceso de producción de tratamiento térmico, la máquina herramienta de temple se usa cada vez más, lo que nos permite producir piezas de alta calidad que cumplen con los requisitos de protección ambiental y seguridad bajo un control de calidad más eficiente y preciso.

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