[实用新型]一种用于低速大扭矩驱动轮轴的淬火感应器

说明书

技术领域

本实用新型涉及感应热处理技术领域，尤其是一种用于低速大扭矩驱动轮轴的淬火感应器。

背景技术

低速大扭矩驱动轮轴（材料42CrMo钢）是大马力（160马力以上）轮式拖拉机上的关键、安全性零件，为满足拖拉机在不同工况下耕作及运输的需求，驱动轮轴的结构设计相对复杂，且结构形式不可随意更改，否则会使部分功能丧失，降低拖拉机的使用性，严重者甚至影响到整机的安全性。该驱动轮轴在低速大扭矩工作过程中承受的载荷主要是弯曲／扭转交变载荷，使得它的表层承受着比心部更高的应力，同时，因使用条件恶劣，极易产生裂纹，导致早期断裂。为提高该类驱动轮轴的使用寿命，目前设计要求该零件热处理为调质+中频感应淬火，感应淬火层要求较深且连续，并对零件的齿条、键槽、花键底部及各台阶处的感应淬火层深提出了明确的要求，必须有相当的淬硬层深，以期取得良好的机械性能。

目前，与低速大扭矩驱动轮轴相关的轴类零件的感应热处理方法分析如下：

1、带齿条轴类零件的感应热处理方法

（1）接触式感应热处理，对齿条类零件进行局部淬火处理，其淬硬层在2mm以下，淬火质量好。

但不足之处在于：该方法无法实现同时拥有齿条、键槽、多台阶及花键四种结构类型的驱动轮轴感应热处理的要求，也不能实现很深的淬硬层。

（2）分段淬火，可实现零件不同区域的表面强化，满足齿条各部位表面强化的技术要求，提高零件的实用性。

但不足之处在于：分段式感应热处理方法使零件各区域中间存在淬火过渡区，该区感应淬火层是薄弱环节，即感应淬火层不连续。

2、台阶轴类零件的感应热处理方法

（1）矩形回线感应器整体一次加热法，可以保证花键和凸台与杆部硬化层均匀连续。整体加热工艺性较好，零件变形小，便于实现自动化，生产率较高。

但不足之处在于：这种感应热处理方法需要相当大的电源功率，因条件限制难于在大马力拖拉机用低速大扭矩驱动轮轴感应热处理中采用。

（2）圆环形连续加热淬火方式成功的解决了大变径台阶轴类零件的感应热处理要求，在100马力以下拖拉机的驱动轮轴、动力输出轴等零件得到良好运用，并取得良好经济效益。

但不足之处在于：该方法无法实现同时拥有齿条、键槽、多台阶及花键四种结构类型的低速大扭矩驱动轮轴感应热处理的要求，而且由于感应热处理的集肤效应原理，直接运用此法，会造成零件诸如齿条底部达不到淬火温度，而其尖部已过热的现象，不能实现预期目的。

3、半轴的感应热处理方法

（1）圆环形感应器连续热处理方法，其感应器通过特殊设计，提高其加热效率，降低凸台面的过热程度，以保证各截面加热均匀。

该技术方案主要解决了法兰盘圆弧面的强度，提高了半轴的性能，但不足之处在于：此感应热处理方法若用于加热齿条，将无法实现齿面温度均匀，从而产生质量事故。

（2）较大的半轴厂为提高生产率，往往选择矩形感应器一次热处理方法，该方法需要选用大功率变频电源，为此研究人员设计了能量控制器，从而控制热处理质量。

但不足之处在于：矩形感应器一次热处理方法，需较大的电源且配套设施复杂，成本高，不适宜于大马力轮式拖拉机用低速大扭矩驱动轮轴的感应热处理。

从技术角度分析，齿条、键槽、台阶及花键部位的表面强化是感应热处理难点，然而大马力轮式拖拉机用低速大扭矩驱动轮轴零件基本上都同时拥有齿条、键槽、台阶及花键四种结构类型，且尺寸较大（长度大于等于800mm，轴径大于等于60mm），零件的感应热处理难度更大。这些结构的存在导致零件在感应加热时由于集肤效应、尖角效应的原因致使部分区域温度不均匀，局部温度难以达到淬火温度，导致淬火层不连续，且零件表面波动大，淬火时淬裂倾向加大，同时这类零件要求的淬硬层较深，技术含量高、感应淬火难度大，其淬火质量难以保证，属感应加热疑难问题。

针对上述问题，本申请人已申请了“一种低速大扭矩驱动轮轴的感应热处理方法”的发明专利，内容为：选用合适的感应淬火装置，利用现有的设备，采用连续预热+连续加热淬火的方法，采取首先把零件预热一遍，对零件难加热的区域，采用多输入能量的方法，第二遍加热且淬火冷却时，适当调整零件移动速度和停留时间，既保障了光轴表面和各结构及结构转变过渡区的淬硬层连续，获得了较深的淬硬层，又不至于易产生淬火裂纹的齿条、键槽、花键等产生热处理应力的区域出现裂纹，避免了因冷却问题造成的淬硬层深变化陡峭与软带的产生，而且保证了整根轴，特别是齿条、键槽、各轴径台阶处、花键底部淬硬层深符合要求。