外花鍵軸感應淬火工藝探討

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某動力部軸要求對軸外花鍵部位進行感應淬火處理，因花鍵模數小，淬火時如工藝參數選擇不當，容易出現整齒淬透情況，造成使用時出現斷齒現象。本文通過優化感應淬火工藝參數，使花鍵淬火后達到齒面硬度42～47HRC，齒側淬硬層深度≥1mm，齒根部位不淬火，從而滿足花鍵軸的使用要求。

1 試驗材料及方法

1.1 試驗材料及技術要求

1）外花鍵軸直徑為175m m，使用單圈側噴外花鍵感應器，感應器與花鍵齒頂單邊間隙為5～6mm。

2）技術要求：齒面硬度42～47HRC，齒根部位不淬火，淬硬層深度≥1mm。

1.2 試驗參數及方法

選擇設備額定功率為250kW，淬火工藝參數見表1?；ㄦI淬火方案如圖1、圖2所示。

表1 外花鍵淬火工藝參數

圖1為采用方案一工藝參數進行感應加熱淬火，目測判斷出齒根部位已加熱至淬火溫度，具體齒根部位淬火情況，需切片后進行測定。圖2為采用方案二工藝參數進行感應加熱淬火，目測判斷出齒根部位未加熱至淬火溫度，具體齒根部位是否已淬火，需切片后進行測定。

圖1 花鍵淬火方案一

2 試驗結果與分析

（1）變形情況 采用方案一、方案二工藝參數進行淬火后，對試驗件淬火前后花鍵棒間距進行檢測，結果見表2，淬火后變形均滿足技術要求。

表2 變形情況 （mm）

（2）淬硬層深度及硬度 對淬火后花鍵采用里氏硬度計檢測表面硬度，方案一花鍵淬火后齒頂表面硬度為49.0～53.9HRC，方案二花鍵淬火后齒頂表面硬度為44.0～46.9HRC。對淬火部位采用線切割進行取樣，經4%硝酸酒精腐蝕后宏觀形貌如圖3、圖4所示。從切片宏觀形貌可看出，采用方案一工藝參數進行淬火后，齒根部位已淬火，采用方案二工藝參數進行淬火后，齒根部位未淬火，對采用兩種方案淬火后齒部位進行顯微硬度檢測，圖3檢測部位為齒根，圖4檢測部位為齒側，檢測結果如圖5所示。

圖3 方案一花鍵淬火后切片宏觀形貌

圖4 方案二花鍵淬火后切片宏觀形貌

圖5 外花鍵顯微硬度趨勢

從圖5檢測結果得出，采用方案一工藝參數進行淬火后，齒根部位淬硬層深度為0.9mm，其余部位淬硬層深度大于1mm，采用方案二工藝參數淬火后，齒側部位淬硬層深度為1.1mm，采用方案一和方案二工藝參數淬火后，硬度均滿足技術要求。

3 結束語

1）在頻率為10kHz左右，針對直徑為175mm的小模數外花鍵，采用掃描淬火方法，通過調整感應淬火移動速度可得到理想的淬硬層深度和淬火區域，且淬火后花鍵棒間距變形較小，變形趨勢均為棒間距增大，可通過內控尺寸的方式保證圖樣技術要求。

2）通過采用目測法觀察花鍵齒面及齒根淬火情況，有一定的參考性，但對操作者技能要求較高，為了確保感應淬火區域準確性，需采用實體切片破壞檢測淬火區域及淬硬層深度。