车轴感应淬火技术的发展

车轴是机车车辆中的部件之一，它直接关系到铁道车辆行车安全。从19世纪中到20世纪初，各国对车轴的疲劳断裂进行了大量的研究，如科学家Ｗｈｏｌｅｒ和Ｈｏｇｅｒ用全尺寸车轴进行车轴疲劳断裂的研究，日本也对实物车轴进行了大量的试验研究。对车轴疲劳强度和疲劳断裂机理已研究很清楚，但铁路车辆车轴疲劳断裂依然存在。例如，在俄罗斯仅1993年在运用的220～250万根车轴中，因疲劳裂纹而报废的就达6800根。法国在高速铁路系统的定期检修中，将轮座磨去0.5mm深，以防止再次裂纹萌生。在日本新干线使用的所有车轴，运行 45万公里后，用磁粉探伤仪进行检查，每年进行磁粉探伤的车轴总数约2万根。随着高速铁路在世界各国的兴起和不断发展，对车轴的安全使用性能提出了更高的要求。强化车轴表面，是提高车轴断裂的重要措施。无论是法国、日本还是德国对高速运行下的车轴都进行了大量的研究和应用，日本、法国均采用低碳钢制造车轴，并进行表面感应淬火处理。日本新干线的使用结果表明，这种车轴经表面感应淬火后，克服了车轴的断裂，确保了行车安全。车轴材料我国的机车、车辆均采用碳素钢车轴，纵观总体情况，应该说碳素钢车轴是成熟的、可靠的。对于高速列车车轴材料是选碳素钢还是合金钢，我国还没有成熟的技术。由于各国的国情不同 ，技术观点不同 ，选用的车轴材料不尽相同，但都属于低碳钢范畴。

感应淬火低碳钢车轴表面采用感应淬火是提高其疲劳寿命为经济而有效的方法。日本对此进行了详细的试验研究 ，并成功地运用在高速铁路上。日本新干线在这方面工作早在 1948年就开始了 ，碳素钢经调质处理后 ，再沿车轴纵向进行表面感应加热淬火 ，内齿轮淬火设备供应商，在淬硬层内获得非常细的马氏体*** ，使其表面硬度显著增加。

在轴类零件中的应用轴类感应淬火

一般是对轴表面进行局部淬火，材料为45钢或40Cr，淬火的硬度可根据材料直径大小设定感应电流和加热时间。淬火的硬度层深度，取决于感应设备的频率和加热时间，频率越高或加热时间越短，硬度层深度越低。在实际生产过程中，经常对轴的中心部有硬度要求，一般需要到***的热处理生产厂家进行热处理，这样就带来了加工周期长、成本高等不足。如果用感应淬火使轴的中心部达到规定的硬度要求，那就要求感应设备加热深度必须达到轴的中心部，而且中心部的温度要达到临界温度以上。现以直径20mm的电机转子为例进行说明，电机转子端面中心部有一个滑长槽，滑长槽的作用是负责传递电机输出的动力，如果没有硬度或者硬度达不到规定的要求:37HRC~45HRC，装配好的产品很快就因滑长槽失效而失去动力，因此滑长槽的硬度直接影响整机产品质量。感应电流高、加热时间短，轴伸表面硬度偏高而心部硬度偏低;感应电流低、加热时间长，轴伸表面和心部硬度都偏高。如果要使转子轴心部淬火硬度达到规定要求，必须要按淬火工艺进行感应回火。回火就是将淬火后的工件重新加热到临界以下回火温度后，保温一定时间，然后取出冷却到室温的热处理工艺。常用的回火方法:低温回火(回火温度为150~250℃)、中温回火(回火温度为350~500℃)、高温回火(回火温度为500~680℃)。

带偏心轮凸轮轴的感应加热淬火

凸轮轴是广泛应用于汽车、工程机械、拖拉机等发动机的重要零件，它与挺杆组成一对摩擦副，其主要作用是保证气阀定时开启和关闭。由于发动机的高速运转以及气门挺杆的冲击和磨损，在工作中除承受一定的弯曲和扭转载荷外，还要求具有良好的强度和表面耐磨性等。凸轮轴材料的选用主要取决于其在发动机中的工作条件、使用状况等。目前制造凸轮轴的材料、工艺种类较多，可分为钢和铸铁两大类。凸轮轴感应淬火机床必须对偏心轮表面淬硬。淬火机床具有两个工位，淬火变压器、感应器共两套，每个工位各一套。双工位可单独执行淬火程序，可对凸轮轴的各轴承档、凸轮档、偏心轮档单独进行加热、淬火。加热电源系统设备采用晶体管感应加热电源，输出功率范围可调。淬火机床控制部分该控制系统由西门子S840D数控系统构成，是该设备的核心部分，对淬火过程的凸轮轴运动、感应器移动、能量控制、冷却水和淬火介质的冷却、供给等进行控制，并具有自动监测和报警功能，能将故障编码和主要内容显示在主菜单上。可通过主菜单上的按钮进行操作，并对程序中各参数进行修改、保存，实现不同的淬火工艺。

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