1、滾針軸承滾子的自動化感應淬火的工藝研究摘要： 首先介紹滾子的材料、淬火工藝要求、加工節拍。通過對感應器設計、加熱時間、加工電參數的分析，以滿足產品熱處理硬度、淬火層深度、淬火區域等指標，從而對熱處理工藝進行優化設計。最后簡單介紹成熟的滾子熱處理設備案例。 關鍵字：軸承滾子、淬火引言： 隨著經濟和生產技術的飛速發展，汽車、拖拉機、航空、儀表、冶金、國防等工業對零件的要求越來越高。熱處理可以提高零件性能，延長使用壽命，因此，在國民經濟中起著重要的作用，并成為生產過程中一個不可缺少的環節。  感應加熱表面淬火是表面淬火方法中比較好的一種，因此，受到普遍的重視和廣泛應用。本文主要對感應淬火工

2、藝的研究做簡單的介紹。一、滾子的材料、淬火工藝要求、加工節拍1. 滾針材料：SAE52100、GCr15 等2.零件尺寸范圍：滾子直徑：6 - 22mm，滾子長度：10 - 35 mm3.單個零件生產節拍：2.5s/pcs典型案例零件及要求如下圖：二、感應器設計 針對圖示工件的加工要求，如果采用單匝感應器，由于有效圈部阻抗小，不易得到高的功率，加熱時間長；如果改用雙匝感應器，由于有效圈阻抗增大，感應器效率會立即提高。 感應加熱的原理如圖1所示： 感應電動勢的瞬時值為：   式中e 瞬時電勢，V； 零件上感應電流所包圍面積的總磁通，Wb，其數值隨

3、感應器中的電流強度和零件材料的破導率的增加而增大，并與零件和感應器之間的間隙有關。 d/dt為磁通變化率，其絕對值等于感應電勢。電流額率越高，磁通變化率越大，使感應電勢P相應也就越大。中的負號表示感應電勢的方向與d巾dt的變化方向相反。 零件中感應出來的渦流的方向，在每一瞬時和感應器中的電流方向相反，渦流強度決定于感應電勢及零件內渦濰回路的電抗，可表示為 式中  I 渦流電流強度，A；      II  Z自感電抗，；     

4、;  III R零件電阻，；       IV X阻抗， 由于Z值很小，所以I值很大。 零件加熱的熱量為  式中  Q熱能，J；       t加熱時間，s； 該零件采用振蕩功率：30KW；振蕩頻率：80-200KHz的IGBT高頻感應加熱電源，根據公式感應器內徑初定為：11mm。感應器如下圖圖2：圖2該感應器采用雙匝式設計，提高了效率；考慮到工件的加工要求需盡量縮小感應器上下

5、圈的間隙，但是考慮到感應器上下層的絕緣性能，將感應器上下圈間隙設計為1.2mm，并且感應器上下圈之間采用聚四氟乙烯絕緣材料進行絕緣處理。感應器的每匝厚度對工件的熱處理效果有很大的影響，經過多次實驗得出以下數據：感應器單匝厚度為：6.4mm時，試驗結果如下圖3：圖3 如圖所示淬硬層區域出現不對稱，且下方淬硬層區域不滿足工件的加工要求。 感應器單匝厚度為：5.4mm時，試驗結果如下圖4：圖4如圖所示淬硬層區域對稱，且淬硬層區域、硬度滿足工件的質量要求。當感應器單匝厚度為：5mm時，試驗結果如下圖5：圖5 如圖所示淬硬層區域雖然對稱，但是淬硬層區域不滿足工件的加工要求。經過多次試驗論證感應器單匝厚度

6、選取5.4mm左右為最佳，生產出來的產品質量最好且穩定。3、 加工電參數、加熱時間對產品加工質量的影響為保證產品質量的穩定，加熱電源需要采用具有能量監控功能的設備，做到：1、時間控制，對能量的監測； 2、能量控制，對時間進行監測； 3、對超出上下限的產品給出OK或NG判別信號。通過智能化改變加熱時間和功率大小，保證能量輸出的一致性。工件的加熱時間由產品的質量要求和加工節拍的要求決定，在滿足加工質量的前提上提高生產效率以滿足加工節拍要求。加工節拍由加熱時間和輔助時間共同決定，設備設計的輔助時間大約為1s，所以加熱的時間需要控制在1.5s以內，結合能量監控功能經過多次驗證發現加熱1s時質量和效率最

7、好，且幾乎零變形。4、 現代化軸承滾子高頻感應加工中心 圖6 上圖6是一臺技術成熟的現代化軸承滾子高頻感應加工中心，該設備具有：全自動無人操作；全過程數字監測，單件能量控制；合格品自動分揀，熱處理質量無損檢測等功能。該設備針對軸承滾子的生產需求設計而成，通過現代化的檢測、監控技術嚴格控制產品的質量，實現對產品質量的閉環控制。5、 總結國內現在的軸承滾子感應淬火工藝相對于發達國家還存在很多不足之處, 但我們正在努力改善和提高其工藝技術水平，研發并采用更先進的生產技術、監控技術來提高產品質量和生產效率，取代老式的加工方式從而減少材料浪費和不良品過剩的問題。參考文獻： 1 喬 健, 馬梅香. 我國感應熱處理技術發展遠景及實施措施研究 A . 第一屆全國農機感應熱處理學術交流會論文集 C . 洛陽:1989: 1-14.  2 陳再良，閻承沛先進熱處理制造技術M北京：機械工業出版社，2002159-161  3 沈慶通，梁文林.現代感應熱處理技術.北京：機械工業出版