雙頻加熱技術(shù)——國際巨頭公司的新寵
美國的波音公司基于對產(chǎn)品品質(zhì)的要求和對環(huán)境保護的堅持,其所用的部分齒輪如直、傘(錐)齒輪選擇使用SDF感應淬火技術(shù)代替元有的滲碳淬火工藝,實(shí)際上部分工件熱處理后,類(lèi)似磨齒的工序將不需要進(jìn)行。世界名企業(yè)德國寶馬(BMW)汽車(chē)制造商、德國(大眾)汽車(chē)制造商、奧迪、BOSCH、西門(mén)子等都使用了該項技術(shù)。國內已經(jīng)也有企業(yè)在使用。經(jīng)過(guò)同步雙頻感應加熱技術(shù)處理過(guò)的工件,切片(見(jiàn)圖4)可以看到硬化層特別均勻,適合模數6一下的齒輪、蝸桿、準雙曲面齒輪軸,汽車(chē)轉向裝置,汽車(chē)CV接頭和驅動(dòng)軸,以及直徑大小不一的孔斷面等很多形狀復雜輪廓的零部件。
雙頻感應加熱技術(shù)介紹
由于趨膚效應的存在,軸類(lèi)高頻熱處理,使得在工件熱處理中很難通過(guò)單一頻率對類(lèi)似于齒輪這樣表面凹凸工件進(jìn)行均勻加熱。如果采用中頻進(jìn)行加熱,感應電流透入深度會(huì )很大,高頻熱處理感應器,齒輪上產(chǎn)生的感應電流只通過(guò)齒底,不通過(guò)齒頂,齒底比齒頂升溫快,從而導致齒底硬化良好而齒頂硬化不足;而如果采用高頻加熱,由于感應電流透入深度較小,只能對齒輪的齒頂進(jìn)行加熱,齒底比齒頂升溫慢,從而導致齒頂硬化良好而齒底硬化不足。
單一頻率加熱齒輪受熱不均勻,易產(chǎn)生較大變形或裂紋,合格率低。
圖3 齒輪單一頻率加熱效果左(中頻)右(高頻)
因此單一頻率加熱,無(wú)論采用高頻還是中頻都很難得到理想的加熱效果。如果可以將高頻和中頻結合起來(lái)對齒輪加熱,就可以很好地解決該問(wèn)題,雙頻感應加熱在這種情況下便具有了獨特的優(yōu)勢。雙頻感應加熱采用高頻加熱齒頂,中頻加熱齒根來(lái)達到對齒輪類(lèi)工件表面均勻加熱的目的。使用雙頻加熱時(shí)齒輪加熱效果如圖4所示,這時(shí)齒頂和齒根都能得到有效硬化,得到較好的仿形淬硬層。
6 操作步驟
表面準備:去除工件表面的氧化膜及油污
工件的定位:工件進(jìn)行定位、支撐、固定,高頻熱處理,保證批量生產(chǎn)時(shí),工件與感應器的相對位置不變,釬料制成環(huán)狀加在待焊部位。
加熱過(guò)程:使用之前設定好的參數,操作人員只需摁一下啟動(dòng)按鈕,設備會(huì )自動(dòng)執行完之前設定的參數從而對工件進(jìn)行焊接,并在焊接完成后停止加熱。
釬焊后處理:直接將工件放入水中或用其他化學(xué)劑清洗
7 能耗對比
表一 火焰釬焊與感應釬焊能源消耗對比
火焰釬焊感應釬焊
能源名稱(chēng)液化氣氧氣電
每小時(shí)消耗量4.7kg4立方米4度
工作時(shí)間比例100%100%60%
核算單價(jià)8.68元/kg0.8元/立方米1元/度
日花費(8小時(shí))352元32元
年花費(300天)10.6萬(wàn)9600元
表二 手工焊接與感應釬焊焊料消耗對比
焊材手工焊接高頻焊接
焊料形態(tài)條狀環(huán)狀
每公斤所焊數量約2800個(gè)約4000個(gè)
以上數據來(lái)自客戶(hù)使用現場(chǎng)統計數據
(1)焊接工藝設備化,降低對人工技術(shù)的依賴(lài),高頻感應熱處理的特點(diǎn),可由普通操作工代替持證火焰焊工,減少安全和持證年審對企業(yè)的負擔。
(2) 在小工件,少管路時(shí),感應釬焊優(yōu)勢并不明顯。但是感應釬焊焊接過(guò)程是設備自動(dòng)焊接人工無(wú)需操作,利用焊接時(shí)間可以操作另一臺設備,從而一人可以同時(shí)操作兩臺焊機。這樣可以進(jìn)一步提高產(chǎn)品質(zhì)量。
(3)根據上圖中的數據每年可節能10.6-9600=10萬(wàn)元
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