凸輪軸感應(yīng)淬火的發(fā)展

1930~1940年，凸輪軸使用灰鑄鐵件。有時凸輪軸不經(jīng)過熱處理，然而，大多數(shù)情況下，它們會經(jīng)過火焰淬火或感應(yīng)淬火。經(jīng)過火焰淬火工藝，表面淬火質(zhì)量問題很多，并且設(shè)備需要反復啟動來進行工藝控制。通過低熱密度來延長淬火時間來避免凸輪表面的過熱。延長淬火時間會導致生產(chǎn)率下降。對每個凸輪進行熱處理一般需要15s甚至更長時間。這會擴大淬硬層深度，使得熱影響區(qū)域擴大，并且導致形變。當使用灰鑄鐵時會出現(xiàn)一定量的殘留奧氏體(除非應(yīng)用低溫熱處理)。

感應(yīng)淬火技術(shù)的應(yīng)用可以彌補火焰淬火的許多不足。感應(yīng)淬火技術(shù)可以對單軸、多軸甚至整件的凸輪進行淬火。然而，后者會產(chǎn)生不均勻變形。因此，多凸輪快速淬火成為灰鑄鐵表面淬火的最佳選擇。它擁有更好的工序可控性、高質(zhì)量、變形小、高生產(chǎn)率。考慮到灰鑄鐵的低韌性和高脆性，必須有短時的淬火延遲來減少淬火初始階段的熱沖擊，并避免裂紋的生成，尤其在凸輪尖端部分。

緊接著發(fā)展了中碳鋼凸輪軸。與灰鑄鐵相比，成分和微觀結(jié)構(gòu)偏析現(xiàn)象減小，孔隙得到消除，韌性提高，有更一致的淬透性。有些例子中，凸輪軸會使用低碳低合金鋼進行滲碳。由于周期型工藝的固有劣勢，鋼制凸輪軸的感應(yīng)淬火迅速普及開來。因為感應(yīng)淬火工藝可以一次處理一個零件，它就能夠和機械加工機床在線布置。它特別適合高生產(chǎn)率的場合，滿足高質(zhì)量和零件的可追溯性。

后來凸輪軸淬火工藝進一步發(fā)展促進了球墨鑄鐵的應(yīng)用，提供可以替代鋼凸輪的生產(chǎn)工藝。在球墨鑄鐵中增加珠光體，采用優(yōu)異的功率密度和加熱時間，達到和鋼凸輪感應(yīng)淬火技術(shù)相同的工藝。鋼和球墨鑄鐵都可以使用感應(yīng)淬火。

根據(jù)幾何形狀和生產(chǎn)需要，凸輪軸的感應(yīng)淬火可以采用單凸輪的掃描加熱，或者單/多凸輪的靜態(tài)或一發(fā)法加熱。垂直和水平感應(yīng)淬火的方式在不同設(shè)備商那里都有采用。然而垂直主軸設(shè)計因其簡易性和占地少而得到廣泛使用。正火鋼凸輪感應(yīng)淬火過程中，一個凸輪加熱平均需要3~5s。調(diào)質(zhì)鋼需要的時間更短。由于汽車鋼凸輪的具體生產(chǎn)要求，每個凸輪功率水平平均在60~90kW甚至更高。取決于所需淬硬層深度和凸輪幾何形狀，頻率一般為3~40kHz。

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