渗碳凸轮轴热处理工艺设计(4)
9.1 热处理电阻炉概述 34
9.1.1 周期作业式热处理电阻炉 34
9.1.2 连续作业式电阻炉 34
9.2 炉型的选择 34
9.2.1 炉型的选择依据 34
9.2.1 回火设备的确定 35
9.3 小结 36
10 总结 37
致 谢 38
参考文献 39,3840
1.4 毕业设计的内容及意义
1.4.1 原始条件及数据
本设计采用凸轮轴材料20Cr，凸轮轴技术要求：各轴承档、凸轮淬硬层深度≥1.4mm，硬度58-62HRC。全长弯曲度＜0.40mm。硬化层深度1.5~3mm，过渡层为硬化层的0.4~0.7倍，即0.6~2.1mm。凸轮档厚度为19mm，轴承挡厚度为31mm。凸轮轴加工过程：下料-楔横轧-机加工-渗碳-感应淬硬-机加工-检验-入库，零件图如下。
1.4.2 课题的研究目的与意义
许多零件在扭转、弯曲等交变载荷下工作，有时表面要受摩擦，承受交变或脉动接触应力，有时还承受冲击，例如传动轴。传动齿轮等。这些零件表面承受着比心部高的应力，要求在工件表面的有限深度范围内有高的强度、硬度和耐磨性，而其心部又有足够的塑性和韧性，以承受一定的冲击力。根据这一要求及金属材料淬火硬化的规律，发展了表面淬火工艺。其中应用最为广泛的，就是感应加热表面淬火。
它的原理是将工件放在通有循环冷却水，由空心紫铜管绕成的感应器中。通入交流电，在交变电磁场作用下，工件内部因电磁感应而产生巨大的涡流，并因集肤效应使电流集中在工件表面，是工件在数秒内加热到800~1000℃的淬火温度。不等热传到中心时，立即喷水或喷油进行表面淬火，使表层淬硬为马氏体，而心部仍为淬火前组织。
采用表面淬火处理能够较为理想的解决心部和表面性能不一致的矛盾，即又能保证心部的塑性和韧性又能改善表面强度、硬度和耐磨性，且满足生产技术要求。表面淬火加热方法有很多种，但从淬火质量、加热效率尤其是节能方面，感应加热淬火有着不可取代的优势。
而热处理工艺是整个机器零件和工模具制造工艺的一部分。最佳的热处理工艺方案，应该既能满足设计使用性能的要求，而且具有最高的劳动生产率，最少的工序周转和最佳的经济效益。
2 电流频率的确定
2.1 电流频率选择的原则
1）电流频率选择的首要原则是透入式加热；
2）电流频率选择的第二原则是感应器电效率要高；
3）电流频率选择的第三原则是电流频率不能太低；
4）电流频率的选择还与噪声、震荡系统功率因数、电磁作用有关。
2.2 透入式加热
工件截面内最大密度的涡流由表面向心部逐渐推移，同时自表面向心部依次加热——这种加热方式称为透入式加热。
表2.1 电流频率的电流热透入深度[13]
频段 高频 超音频 中频
频率/kHz 500~600 300~500 200~300 100~200 30~40 8 4 2.5 1
Δ800℃/mm 0.7~0.56 0.9~0.7 1.1~0.9 1.6~1.1 2.9~2.5 5.6 7.9 10 15.8
传导式加热一般是使用电流频率较高的设备进行深层加热时出现，此时，电流热透入深度Δ热小于淬火加热层δ，当失去磁性的高温层已经超过热态电流透入深度．但仍小于δ时，由于表面效应或邻近效应的作用，涡流不再向里面渗入。对淬火加热层的继续加热，基本上是依靠厚度为此的表面层的热量向里面传导，使加热层厚度不断增加，直到使淬火加热层δ全部达到淬火温度。传导式加热温度梯度小，温度分布曲线平缓，因此，加热过渡层久与透入式加热相比明显增厚、而且过热度Δt也比较大，这对零件淬火后的机械性能和淬火性能都是不利的。
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