汽油機(jī)凸輪軸感應(yīng)加熱表面淬火有兩種工藝方法，一種是逐個凸輪加熱冷卻，另一種是全部凸輪同時加熱冷卻。目前國內(nèi)生產(chǎn)廠家都采用前一種，一方面，由于受到設(shè)備條件的限制，另一方面這種工藝方法更適合于多品種小批量的生產(chǎn)方式。我廠利用臥式淬火機(jī)床配國內(nèi)新開發(fā)的大功率可控硅中頻電源，對EQ491發(fā)動機(jī)鑄鐵凸輪軸的8個凸輪一次感應(yīng)加熱淬火，滿足了產(chǎn)品圖紙的技術(shù)質(zhì)量要求。

1 凸輪軸表面淬火的技術(shù)要求

EQ491發(fā)動機(jī)凸輪軸的材料為鉻鉬合金鑄鐵，其化學(xué)成分如表1。

　

　

表1 鉻鉬合金鑄鐵的化學(xué)成分 w（%）

C	Si	Mn	S	P	Cr	Mo
3.36	2.34	0.87	0.12	0.053	0.87	0.39

鉻鉬合金鑄鐵凸輪軸加熱前的金相組織為B型石墨+細(xì)珠光體+網(wǎng)狀碳化物。

凸輪毛坯在鑄態(tài)進(jìn)行感應(yīng)加熱淬火，淬火的技術(shù)要求是表面硬度50-60HRC，桃尖硬化層深度為4.6mm-10.0mm，基圓硬化層深度為1.5mm-8.0mm。

2 感應(yīng)加熱淬火設(shè)備

用于EQ491發(fā)動機(jī)凸輪軸感應(yīng)加熱淬火的設(shè)備是臥式淬火機(jī)床和可控硅中頻裝置。

臥式淬火機(jī)床主要由裝料輥1、托架5等組成，其中尾架9和頭架10由同一長活塞桿帶動，沿兩平行的圓導(dǎo)軌左右移動，其作用是將推桿4送來的工件送入和退出感應(yīng)器3，托架5將受熱后的工件傳遞到滾筒7的頂尖位置，滾筒上對稱分布著4對頂尖，其中一對頂尖頂住工件后帶動工件自轉(zhuǎn)，同時滾筒轉(zhuǎn)動90°，將工件送入淬火介質(zhì)。當(dāng)?shù)?對處于待工位置的頂尖頂住下—受熱工件后，滾筒再轉(zhuǎn)動90°，第1對頂尖松開，工件落在運輸機(jī)6上，運輸機(jī)將它提出液面并送往下道工序。

用于加熱的感應(yīng)器由8個有效圈并聯(lián)而成，有效圈通水冷卻。

機(jī)床側(cè)邊安裝有熱交換器，用于降低淬火介質(zhì)的溫度。淬火介質(zhì)通過高壓泵在淬火介質(zhì)箱與熱交換器之間循環(huán)，經(jīng)過 熱交換器冷卻后的淬火介質(zhì)以0.4MPa的壓力在淬火介質(zhì)箱中向加熱后的工件噴出。

工件在機(jī)床內(nèi)的傳遞由活塞油缸實現(xiàn)。 淬火機(jī)床的全部動作由FX2-128MR PC機(jī)控制，當(dāng)手動調(diào)至總零位燈亮?xí)r，自動循環(huán)工作開始。

3 感應(yīng)加熱淬火工藝

淬火機(jī)床的結(jié)構(gòu)確定后，8個凸輪感應(yīng)加熱淬火的工藝方法隨之確定了，這一工藝方法就是工件進(jìn)入感應(yīng)器中，一次通電加熱，工件退出感應(yīng)器后轉(zhuǎn)入淬火介質(zhì)，浸液冷卻淬火。淬火所采用的工藝參數(shù)如表2。

表2 凸輪軸感應(yīng)加熱淬火工藝參數(shù)

電 參 數(shù)							時間參數(shù)/s		淬火介質(zhì)
直流電壓/V	直流電流/A	中頻電壓/V	有效功率/kW	電容量/uF	變壓器匝比	中頻電頻率/kHz	加熱	預(yù)冷	濃度（%）	溫度/℃	攪動泵出口壓力/MPa
380	800	620	350	180	18/1	3.7	13	2	11	10-40	0.4

淬火后的工件露出液面時要有一定的余熱，以便利用余熱回火，消除淬火應(yīng)力。控制工件出液溫度高低的方法有兩種，一種是調(diào)整工件在淬火介質(zhì)中的停留時間，可以通過改變運輸機(jī)6間歇運動時間的長短來實現(xiàn)。另一種方法是改變淬火介質(zhì)的濃度。我們使用的淬火劑是今禹8-20水溶性淬火劑，其冷卻能力隨濃度的提高而下降。

4 感應(yīng)加熱淬火質(zhì)量

8個凸輪一次感應(yīng)加熱浸液冷卻后，硬化層的深度和淬火硬度如表3。從表3可以看出兩項指標(biāo)都達(dá)到產(chǎn)品圖的技術(shù)要求。從凸輪淬火部位剖面圖中可以看出，硬化層均勻，位置正確。

表3 凸輪軸淬火硬度、硬化層深度

凸輪序號	淬火硬度HRC	硬化層深度/mm
		尖部	基圓
1	51 53.5 55	7.8	5.7
2	52 54 54	7.2	6.0
3	55 55.5 53	10.0	6.5
4	53 53 56	7.5	6.4
5	50 51 52.5	9.6	7.3
6	56 55 56	10.3	7.5
7	54 52 54	10.8	7.7
8	52 50 52	9.5	7.0

凸輪軸淬火后，徑向跳動增加值經(jīng)測試為0.15mm，可以不經(jīng)校直滿足下道工序的要求。淬火介質(zhì)的溫度在l0℃-40℃范國內(nèi)，淬火后的凸輪經(jīng)熒光探傷檢查無淬火裂紋。

5 結(jié)論

(1)凸輪軸臥式淬火機(jī)床配用大功率的可控硅中頻電源可以實現(xiàn)汽油機(jī)凸輪軸一次感應(yīng)加熱，浸液冷卻，余熱回火的工藝方法。不僅淬火質(zhì)量穩(wěn)定，面且自動化程度高，有利于大批量生產(chǎn)。

(2)采用今禹8-20水溶性淬火劑，可以控制工件在低溫階段的冷卻速度，即使淬火介質(zhì)的溫度為10℃，合金鑄鐵凸輪軸淬火也不產(chǎn)生淬火裂紋，這是用自來水冷卻達(dá)不到的。

(3)用紫鋼板焊接的8個并聯(lián)有效圈感應(yīng)器不僅結(jié)構(gòu)簡單，而且安裝可靠，使用壽命長。