合理使用感應(yīng)加熱淬火技術(shù)解決生產(chǎn)難題
盡管滲碳淬火工藝在獲得硬化層的均勻分布及淬火質(zhì)量的穩(wěn)定性、可靠性方面有著無可比擬的優(yōu)勢(shì)，但在實(shí)際的生產(chǎn)過程中卻存在生產(chǎn)周期長(zhǎng)、熱處理變形大、機(jī)加困難、清潔性差、耗能等缺點(diǎn)。 而滲碳淬火工藝的這些缺陷，則正是感應(yīng)加熱淬火技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。因此，如何合理使用感應(yīng)加熱淬火技術(shù)，是一個(gè)亟待解決的課題。
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)介入滲碳過程，滲碳淬火爐內(nèi)碳?xì)夥盏玫搅司_控制，從而使得滲碳淬火后的硬化層均勻性、硬化層的深度、淬火質(zhì)量的穩(wěn)定性及可靠性得以保證。加之國(guó)內(nèi)，尤其是重型制造行業(yè)大規(guī)模引進(jìn)數(shù)控成形磨齒機(jī)，齒輪的表面強(qiáng)化方式越來越傾向于采用滲碳淬火的熱處理方式。而以前常用的感應(yīng)熱處理方式，因淬火強(qiáng)化效果不穩(wěn)定，淬火開裂傾向較大，難以獲得沿齒廓分布的硬化層，齒根強(qiáng)化效果差；中頻加熱電源的頻率和功率可調(diào)性差，難于實(shí)現(xiàn)感應(yīng)加熱淬火參數(shù)的實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)。因此近年來在齒輪上的應(yīng)用越來越少。
為此，中國(guó)齒輪專業(yè)協(xié)會(huì)齒輪熱處理工作委員會(huì)于2006年9月在太原召開了齒輪感應(yīng)加熱淬火技術(shù)專題討論會(huì)，筆者有幸參與了此次盛會(huì)。與會(huì)代表各自總結(jié)了近年來感應(yīng)加熱淬火技術(shù)在齒輪表面強(qiáng)化上的應(yīng)用成果及成功經(jīng)驗(yàn)，使我們看到了感應(yīng)加熱淬火在齒輪強(qiáng)化上的應(yīng)用前景。筆者作為多年來在專業(yè)齒輪制造廠從事感應(yīng)熱處理工作的技術(shù)人員，在此，結(jié)合本行業(yè)的一些實(shí)際情況，談?wù)劯袘?yīng)加熱淬火技術(shù)在齒輪強(qiáng)化技術(shù)上的一些心得體會(huì)。
盡管滲碳淬火工藝在獲得硬化層的均勻分布及淬火質(zhì)量的穩(wěn)定性、可靠性方面有著無可比擬的優(yōu)勢(shì)，但在實(shí)際的生產(chǎn)過程中卻存在生產(chǎn)周期長(zhǎng)、熱處理變形大、機(jī)加困難、清潔性差、耗能等缺點(diǎn)。就拿我集團(tuán)公司生產(chǎn)的各類軋線設(shè)備主傳動(dòng)裝置上的主減速機(jī)、齒輪機(jī)座中的大模數(shù)（m＞25以上）的齒輪、齒輪軸產(chǎn)品來說，由于存在非滲碳面的保護(hù)問題，雖然在滲碳過程中對(duì)非滲碳部位采取了用防滲涂料進(jìn)行保護(hù)，但效果不顯著，使得齒輪、齒輪軸磨削前的半精車，精車工序困難，增加刀具消耗，導(dǎo)致我們不得不在滲碳后增加一道去非滲部位的滲碳層的加工工序，無形中增加了生產(chǎn)周期。更主要的還是熱處理變形大，在實(shí)際加工中造成齒面的硬化層分布不均勻，齒部尺寸超差，磨齒后精度降低，影響其正常的使用要求。如果采取增加留量的措施加以解決，首先就要增加滲碳層深度，這樣就會(huì)延長(zhǎng)滲碳周期，同時(shí)引起滲碳層的脆性增大，影響產(chǎn)品的使用質(zhì)量。滲碳淬火工藝的這些缺陷，則正是感應(yīng)加熱淬火技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。因此，如何合理使用感應(yīng)加熱淬火技術(shù)，是一個(gè)亟待解決的課題。筆者根據(jù)多年感應(yīng)熱處理的工作實(shí)踐認(rèn)為，采用感應(yīng)加熱沿齒溝淬火工藝，可以在保證齒輪零件的正常使用下完全解決上述所遇到的問題，前提是要解決沿齒溝淬火工藝中存在的以下問題：
（1）沿齒溝淬火感應(yīng)器的設(shè)計(jì)和制造。
（2）對(duì)已淬硬齒面的保護(hù)即如何防止齒面“回火”。
（3）淬火冷卻方式的合理選擇。
為此，在為八鋼1750軋機(jī)，國(guó)豐1450軋機(jī)及漣鋼1750軋機(jī)精軋部位主傳動(dòng)裝置中的鼓形齒接軸產(chǎn)品的內(nèi)齒圈強(qiáng)化方式上，我分廠做了用沿齒溝淬火工藝代替原來的的滲碳淬火工藝方面的嘗試，取得了顯著效果。
值得注意的是，21世紀(jì)的熱處理向高效、節(jié)能、精密、清潔方向發(fā)展，提倡“少無污染、少無畸變、少無（質(zhì)量）分散、少無浪費(fèi)、少無氧化、少無脫碳、少無人工、少無廢品”的理念。而我國(guó)的“十、一五”計(jì)劃也明確提出了環(huán)境友好型、節(jié)約能源型的經(jīng)濟(jì)發(fā)展方針。這些都表明，作為一種清潔、節(jié)能的熱處理工藝，只要解決其潛在的弱點(diǎn)，感應(yīng)加熱淬火技術(shù)在齒輪上的應(yīng)用就具有一定的生命力。隨著全頻固態(tài)IGBT逆變電源技術(shù)應(yīng)用的日益成熟，加熱電源頻率和功率的可調(diào)性問題得到完全解決，感應(yīng)加熱淬火參數(shù)的實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)和控制得到完全保證，加上數(shù)控淬火機(jī)床的廣泛應(yīng)用，感應(yīng)加熱淬火的淬火質(zhì)量、強(qiáng)化效果的穩(wěn)定性及可靠性將得到進(jìn)一步保證。由于電源的頻率在50～100Hz范圍內(nèi)可調(diào)，硬化層深度范圍完全可滿足齒輪類零件的使用要求，而且淬火層的深度可達(dá)10mm以上，這是現(xiàn)在的滲碳淬火工藝所無法實(shí)現(xiàn)的。未來的冶軋、艦船、起重和礦山等重載齒輪，必然向深層發(fā)展，而深層滲碳（＞5mm）在目前階段，我國(guó)還不具備成熟的工藝，主要表現(xiàn)在：
（1） 適合深層滲碳的用鋼還得研究；
（2） 滲碳周期長(zhǎng)，淬火變形的問題急需要解決；
（3） 如何保證滲層的質(zhì)量，而感應(yīng)加熱淬火技術(shù)無疑在這方面占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。
筆者認(rèn)為，廣大從事感應(yīng)熱處理工作者只要通過努力，針對(duì)其在齒輪強(qiáng)化上存在的弱點(diǎn)，進(jìn)行廣泛、深入的研究，并找到解決的辦法，相信未來感應(yīng)加熱淬火技術(shù)在齒輪上的應(yīng)用會(huì)有更加美好的前景。