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产品常识

凸轮轴感应热处理工艺是怎样的?

远拓机电 人气:350 发表时间:2019-04-11 09:32:34

凸轮轴感应热处理工艺是怎样的?

    发动机凸轮轴感应热处理的电源频率,现在以8~10KHz为主流,功率则常用200KW左右。凸轮轴电源频率的选择,主要取决于凸轮的几何形状。早在20世纪50年代,前苏联高尔基汽车厂曾用2000Hz、200kW机式发电机,一次加热两恨凸轮轴的凸轮。当加热5.0~5.5s时,凸轮的圆弧部分高于中碳钢的淬火温度,而桃尖部分加热不足,必须预冷4.5~5.0s,才能使桃尖与圆弧部分温度均匀,而每根凸轮轴的耗电量为3.25 kW·h。当采用3600Hz、200kW机式发电机进行凸轮加热时,凸轮加热时间为3s,预冷只需2.5s,整个凸轮加热温度均匀,每根凸轮轴的能耗降到1.9kW·h。当采用8kHz机式发电机时,在175 kW功率时,加热时间为3s,预冷1s,冷却2.0 s,生产率明显上升,而能耗下降。凸轮用不同频率电源时的生产率与能耗数据见表5-7

5-7   凸轮用不同频率电源时的生产率与能耗数据

电源频率/kHz

功率

/kW

加热

时间/s

预冷

时间/S

冷却

时间//s

生产率

/(/h)

 

能耗/(kW·h/

特点

 

备注

 

2.0

200

5.0~5.5

4.5~5.0

5.0

36

3.25

桃尖温度低

 

采用双位淬火机凸轮轴共有两个凸轮同时加热

 

3.6

200

3.0

2.5

2.5

60

1.9

温度整个均匀

 

8.0

175

3.0

1.0

2.0

80

1.6

桃尖温度略高

 

    用高频、超音频电源加热凸轮,尽管采取桃尖部加大间隙等措施,凸轮桃尖部温度仍然明显高于圆弧部,此种工艺已经被淘汰。 

    (1)凸轮加热电流频率的选择  在没有计算机模拟办法时,曾推荐F最佳(Hz)的计算为:F最佳3800,式中,r为凸轮桃尖的r值(cm)。以4125发动机凸轮轴为例,凸轮圆弧部直径=34.9mm,进气门r=4.14mm,排气门r=6.16mm,按上式计算:F最佳=3800/0.6Hz=10555Hz。

这种凸轮,在采用2500Hz加热时,桃尖温度明显低于圆弧部,工艺上靠预冷匀温来提高桃尖的温度,然后进行喷液淬火。

(2)凸轮感应悴火,基本上有两类:分段一次加热方法和整根凸轮轴一次加热方法。

    1)钢制凸轮轴,凸轮与轴颈一般采用分段一次加热方法。凸轮与轴径宽度相近时,可以共用一个感应器。解放牌汽车凸轮轴,凸轮、轴颈、偏心、齿轮四个不同部分,共用一个感应器,使用效果不错。此工艺的难点在于离轴颈很近的这个凸轮的淬火加热,当采用8~10kHz电流时,感应器的电磁场一部分会散逸到紧邻的轴颈,这样,轴颈局部会回火,而凸轮靠轴颈侧这一部分加热温度偏低。现在凸轮感应器两端已设计装上导磁体,解决了此一难点。

    凸轮轴感应热处理工艺上碰到的第二个难点,是两个相邻凸轮距离太近,如相距6~8mm。此时,感应器附加导磁体也有困难。解决的办法是将两个相邻凸轮一起加热,但由于感应器中间磁场较强,因此,感应器设计上要使并联的两个有效圈在中间部分离得远一些,并不完全与凸轮宽度相对一应。

 2)对于轿车合金铸铁凸轮轴,一般采用多个感应器串联、一次加热整根凸轮轴的工艺。

(3)回火  采用分段一次加热的凸轮轴,常采用自回火工艺。此时,淬火工艺应设定为每加热淬火凸轮轴的一个部分,下一个加热部分应位于已淬过火部分下面的位置。这样能保证已淬过火的部分不必受第二次冷却,就有可靠的自回火温度与时间。凸轮常因自回火温度不足,在下一工序前后会发现凸轮尖端部分崩落,如图5-18所示。有时会产生许多件同样崩落形式的废品,有时因感应器与加热部位位置的偏移,也会产生废品。

(4)淬裂  由于钢制凸轮轴淬火表面硬度要求较高,因此,比较容易产生裂纹。有些厂家对凸轮轴钢材碳含量进行精选,缩小上下限差,如45钢,精选u(C)0.42%~0.47,或0.43%~0.48%

(5)凸轮轴的变形  对于分段一次加热的凸轮轴,淬火后有弯曲,但易于校正,因为杆部未淬硬;但对多个凸轮一次加热的凸轮轴感应热处理,由于未悴硬的杆部极短,在可能条件下,采用校正棍,可减少变形。



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