凸轮轴感应热处理工艺如何?

凸轮轴感应热处理工艺如何？

引擎凸轮轴感应淬火的电源频率，目前以8~lOkHz为主流，功率一般在200kW左右。凸轮轴电源频率的选择，主要取决于凸轮的几何形状。早在20世纪50年代，前苏联高尔基汽车厂就使用了2000Hz,200kW的发电机，一次性加热了两个凸轮轴的曲轮。加热5.0~5.5s时，凸轮的圆弧部分高于中碳钢的淬火温度，而桃尖部分加热不足，必须预冷4.5~5.Os，使桃尖和圆弧部分的温度均匀，每个凸轮轴的功耗为3.25kW.h。使用3600Hz和200kW发电机加热凸轮时，凸轮加热时间为3s，预冷只需2.5s，整个凸轮加热温度均匀，每个凸轮轴的能耗降至1.9kW.h。使用8kHz机型发电机型时，加热时间为3s，预冷却时间明显降低。

采用高频、超音频电源加热凸轮，尽管采取桃尖部间隙增大等措施，但凸轮桃尖部温度仍明显高于圆弧部，该工艺已被淘汰。

(1)凸轮加热电流颇率的选择在没有计算机模拟方法的情况下，曾推荐佳(Hz)的计算方式为：=3800/r2，其中r为凸轮桃尖的r值(cm)。就拿4125引擎凸轮轴来说，凸轮弧部直径为34.9mm，进气门r14.14mm，排气门r16.16mm，按上式计算：佳=3800/(0.6)2Hz=10555Hz。

该凸轮采用2500Hz加热时，桃尖温度明显低于圆弧部，技术上通过预冷均匀温度提高桃尖温度，进行喷液淬火。

(2)凸轮感应淬火工艺基本有两种:分段一次加热和整个凸轮轴一次加热。

钢制凸轮轴，凸轮和轴颈一般采用分段一次加热的方式。当凸轮和轴颈宽度接近时，可共用一个传感器。解放牌汽车凸轮轴，凸轮，轴颈，偏心，齿轮四个不同部分，共用一个传感器，使用效果很好。这一过程的难点在于这个凸轮在离轴颈很近的情况下进行淬火加热，当使用8~lOkHz电流时，传感器的电磁场部分会散逸到相邻的轴颈，这样，轴颈部分就会回火，而凸轮靠轴颈部部分的加热温度就会降低。如今凸轮传感器的两端都设计有导磁体，解决了这个难题。

凸轮轴工艺中遇到的第二个难点是两个相邻凸轮之间的距离太近，比如相距6-8毫米。这时，传感器很难附加导磁体。解决方案是一起加热两个相邻的凸轮。然而，由于传感器的中间磁场较强，传感器的设计应使并联的两个有效圈远离中间部分，并且不完全与凸轮的宽度相对应。

2)对于汽车合金铸铁凸轮轴，一般采用串联多个传感器，一次加热整个凸轮轴的工艺。

(3)回火采用分段一次加热的凸轮轴，通常采用自回火工艺。此时，淬火工艺应设置为每个加热淬火凸轮轴的一部分，下一个加热部分应位于淬火部分下方。这样可以保证淬火部分不需要第二次冷却，有可靠的自回火温度凸轮部分崩溃时间。凸轮由于自回火温度不足，在下一道工序前后会发现凸轮部分崩溃，如图5-18所示。有时候会产生很多同样崩溃形式的废物，有时候会因为传感器和加热部分的位置偏移而产生废物。

(4)淬火由于钢凸轮轴淬火表面硬度要求高，容易产生裂纹。一些制造商选择凸轮轴钢的碳含量，以缩小上下限差。例如，45钢，选择训练(C)为0.42%~0.47%，或0.43%~0.48%。

(5)凸轮轴的变形对于分段一次加热的凸轮轴，淬火后会发生弯曲，但由于杆没有淬硬，所以容易校正，但是对于多个凸轮一次加热的凸轮轴，由于未淬硬的杆极短，在可能的情况下，采用校正辊，可以减少变形。