Prinsip pemanasan induksi frekuensi ganda
Pengerasan induksi frekuensi ganda konvensional (tradisional) adalah bahwa dua catu daya frekuensi diterapkan masing-masing ke dua induktor, dan roda gigi perlu dipanaskan terlebih dahulu dari induktor frekuensi rendah dan dengan cepat dipindahkan ke induktor frekuensi tinggi lainnya untuk pemanasan dan pendinginan, seperti ditunjukkan pada Gambar 1. Pengerasan induksi frekuensi ganda menggunakan pemanasan frekuensi rendah untuk menyebarkan energi panas ke dalam, dan akhirnya pemanasan frekuensi tinggi ke permukaan, yaitu fitur "frekuensi rendah cenderung ke dalam, frekuensi tinggi cenderung ke permukaan”.
Gambar 1 Diagram skematis quenching frekuensi ganda roda gigi konvensional
Frekuensi ganda pengerasan induksi adalah induksi pemanas dan metode pendinginan untuk meningkatkan kedalaman lapisan yang mengeras dan membuat distribusi kekerasan lebih masuk akal. Artinya, lapisan keras yang didistribusikan di sepanjang profil gigi dapat diperoleh dengan menggunakan metode pemanasan berurutan frekuensi menengah-frekuensi tinggi, dan distorsi perlakuan panas roda gigi kecil.
Misalnya, untuk roda gigi dengan modulus 4mm, gunakan arus frekuensi sedang untuk memanaskan (2.5~3 detik) alur gigi dan sisi gigi di dekat akar gigi, lalu gunakan arus frekuensi tinggi 250kHz untuk memanaskan (0.6~0.7 detik) bagian atas gigi dan gigi di dekat sisi atas gigi, lalu dipadamkan.
Ketika Guangzhou Automobile Group Co., Ltd. melakukan pemanasan dan pendinginan induksi frekuensi ganda pada roda gigi yang terbuat dari 45 baja dan modulus 3, lapisan keras yang didistribusikan secara merata di sepanjang profil gigi dapat diperoleh. Ketika lapisan yang dikeraskan adalah 0.8 mm, kinerja kelelahan tekukan yang sangat baik, yang pada dasarnya setara dengan SCM420 (setara dengan baja 20CrMo) kinerja kelelahan roda gigi karburasi, dan batas kelelahan dapat mencapai 1450MPa.
Proses dan efek pemanasan induksi frekuensi ganda
Nihon Electric Industrial Co., Ltd. telah menguji metode pendinginan frekuensi ganda roda gigi dan dapat memperoleh distorsi yang lebih kecil daripada metode pendinginan frekuensi tunggal roda gigi dan metode pendinginan karburasi. Roda gigi silinder involute (lihat Gambar 2) memiliki modulus 2 mm dan tinggi gigi penuh 4.7. mm, jumlah gigi 36, dan bahannya baja S45C (setara dengan 45 baja). Permukaan gigi diselesaikan dengan mencukur, dan perawatan pemanasan awal untuk tempering.
Gambar 2 Bentuk gigi uji
Metode pengerasan induksi frekuensi ganda ditunjukkan pada gambar di bawah ini. Pertama-tama pasang roda gigi pada perlengkapannya, lalu putar dengan poros tengah dengan kecepatan tinggi, pada saat yang sama, catu daya induksi (1) mengirimkan arus f = 3000Hz, dan memasuki induktor (A). ) untuk pemanasan awal. Ketika roda gigi mencapai suhu optimal, catu daya (1) terputus, dan roda gigi dengan cepat jatuh ke induktor pendinginan dan pemanas (B), dan pada saat yang sama, catu daya frekuensi tinggi (2) mulai bekerja. daya pancar, frekuensi f = 140kHz, dan permukaan gigi roda gigi Pendinginan cepat dan pemanasan bagian atas gigi, ketika permukaan gigi mencapai suhu pendinginan, potong catu daya frekuensi tinggi, kurangi kecepatan putaran roda gigi , dan pada saat yang sama semprotkan air pendingin dari quenching water jacket untuk mendinginkan permukaan gigi, bagian atas gigi, dan akar gigi dengan cepat. Lapisan mengeras yang didistribusikan di sepanjang profil gigi diperoleh.
Metode pengerasan induksi frekuensi ganda
1. Lubang semprotan air 2. Roda gigi 3. Sensor pemanasan awal (A) 4. Sensor pemanas frekuensi tinggi (B) + jaket air pendingin 5. Fixture
Tabel 1: menunjukkan parameter proses dari tiga perlakuan panas untuk roda gigi.
| Parameter proses utama frekuensi ganda, pengerasan frekuensi tunggal dan pengerasan karburasi | ||
|---|---|---|
| Parameter proses pengerasan frekuensi ganda | Parameter proses pengerasan frekuensi tunggal | Parameter proses pengerasan karburasi |
| Daya pemanasan awal 100kW | Daya pemanas 90kW | Karburasi 950 ℃ |
| Frekuensi pemanasan awal 3kHz | Frekuensi 90kHz | 950 ℃ dan pelestarian panas 2.5 jam |
| Waktu pemanasan awal 3.65 detik | Waktu pemanasan 3.8 detik | Precooling ke 850 ℃ |
| Waktu pendinginan udara 3.85 detik | Waktu pemanasan awal 0 detik | 850 ℃ selama 20 menit |
| Daya input frekuensi tinggi 900kW | ||
| Frekuensi frekuensi tinggi 140kHz | Waktu semprotan air 15 detik | Quenching media pendingin - minyak |
| Waktu pemanasan 0.14 detik | Waktu pemanasan 0.14 detik | Suhu temper 180 ℃ |
| Waktu penyemprotan air 10 detik | / | Waktu temper 2 jam |
| Laju aliran semprotan air 100L / mnt | / | Dilanjutkan dengan pendinginan udara |
Hasil pengujian distorsi roda gigi, tegangan tekan sisa dan laju profiling sepanjang profil gigi setelah tiga kali proses ditunjukkan pada Tabel 2. Dari Tabel 2 terlihat bahwa distorsi perlakuan panas pada roda gigi setelah dual-frequency quenching adalah yang paling kecil, presisi adalah yang tertinggi, dan tegangan tekan sisa adalah yang tertinggi.
Tabel 2: Hasil distorsi termal setelah karburasi dan quenching, pengerasan induksi frekuensi tunggal dan pengerasan induksi frekuensi ganda (μm)
| Hasil distorsi termal setelah karburisasi dan pendinginan, pengerasan induksi frekuensi tunggal dan pengerasan induksi frekuensi ganda (μm) | ||||
|---|---|---|---|---|
| Barang | Pendinginan Karburasi + Tempering | Pengerasan Induksi Frekuensi Tunggal | Pengerasan Induksi Frekuensi Ganda | Catatan |
| Kesalahan profil rata-rata | 4.26 ~ 4.8 | 2.2 ~ 3.3 | 3.1 ~ 308 | / |
| Profil gigi diimbangi | 16 | 8.4 | 6.0 | / |
| Kehabisan gigi | 5.867 | 3.103 | 2.198 | / |
| Nilai rata-rata kesalahan arah gigi | 6.91 | 3.7 ~ 4.1 | 3.7 ~ 4.1 | / |
| Offset kesalahan gigi | 20 | 4.4 | 4.4 | / |
| Kehabisan gigi | 7.51 | 1.855 | 1.584 | / |
| Tengah akar gigi Tegangan sisa/MPa | -27.7 | -51.3 | -778 | / |
| Kedalaman lapisan keras atas gigi / mm | 0.87 | 4.69 | 1.54 | Ketika kedalaman lapisan pengerasan akar adalah 0.55mm |
| Tingkat pembuatan profil lapisan keras (%) | 81.5 | 0.2 | 67.2 | / |