forhøre

Induktionsslukningsproces til indvendige splines med lille diameter

Testobjekter og tekniske krav

  Strukturen af ​​den indre spline er vist i figur 1, modulet af den indre spline er m=3 mm, den termiske retentionsstørrelse af den bratkølede indre spline er 69.38 mm, og materialet er 42CrMo.

Struktur af indre spline aksel

FIG. 1 Struktur af indre spline aksel

Tekniske krav: splinehårdhed 40 ~ 45HRC, hærdet lagdybde > 1.2 mm.

Induktionsspoledesign

(1) Valg af induktions kobberrør

Opvarmningseffektiviteten af ​​det firkantede kobberrør er højere end det runde kobberrørs, så det firkantede kobberrør er valgt. Da udstyrsfrekvensen er omkring 10 kHz, er den tilsvarende tykkelse af kobberrøret 1.5 mm. I betragtning af den lille diameter af den indre spline er størrelsen af ​​det firkantede kobberrør 10 mm × 12 mm × 1.5 mm. For at forbedre induktorens opvarmningseffektivitet skal den cirkulære retning af induktorens firkantede kobberrør til den interne spline var indsat med et magnetisk styrelegeme. Tykkelsen blev valgt til 0.2 mm i henhold til den valgte frekvens.

(2) Design af vandsprøjtehuller

For generel overfladeafkøling er sprøjtetætheden 0.01 ~ 0.015 l/cm2•s, diameteren af ​​sprøjtevæskehullet til scanning bratkøling er 2.5 mm, hullernes afstand er 3 mm krydsfordeling, og vinklen mellem midterlinjen og den nye akse for sprøjtevæskehullet er 45°.

(3) Design af induktorens udvendige diameter

Når det indre hul er opvarmet, er afstanden mellem den effektive ring og emnet generelt 2.0 mm ~ 2.5 mm. I betragtning af den lille diameter af den indre spline er mellemrummet designet efter 3 mm, og den effektive ringdiameter af den indre spline er valgt til at være 68 mm. Strukturen af ​​den interne spline-sensor er vist i figur 2.

Intern spline sensor struktur

Figur 2 Intern spline-sensorstruktur

Valg af procesparametre

(1) Frekvensvalg

Det primære princip for valg af den aktuelle frekvens er permeabel opvarmning. Det vil sige, at indtrængningsdybden af ​​strømmen d er større end dybden af ​​hærdet lag Ds, og gennemtrængningsopvarmningsmetoden er vedtaget. Den termiske energi på overfladen af ​​emnet genereres hovedsageligt ved hvirvelinduktion. Sammenlignet med varmeledningsopvarmningsmetoden er denne opvarmningsmetode energibesparende, med høj opvarmningseffektivitet, og arbejdsemnets overfladeoverhedning er lille. Når dybden af ​​hærdningslaget er 1.2 mm, vælges generelt frekvensen f=10kHz.

(2) Valg af varmeeffekt

Teoretisk beregning af den nødvendige varmeeffekt, P=P0 Dh, hvor P er udstyrets udgangseffekt (kW), P0 er udstyrets specifikke effekt (kW/cm2), koefficienten er generelt 0.6 ~ 2.0, h er højden af ​​induktoren, D er emnets diameter (cm). Ifølge erfaring, når frekvensen er 10kHz, er koefficienten generelt 1.6 ~ 2.0, og den udgangsværdi, der kræves af teoretisk beregning, er 44 ~ 55kW. Under testen udføres quenching-testen med procesparametre i tabel 1. Under testen standses emnet først med at opvarme i et stykke tid og sprøjtes derefter (3 ~ 5s) og scannes og quenches opad med en vis fart.

PlanBevægelseshastighed (mm/min)Rotationshastighed (r / min)Varmeeffekt (%)Indstilling af tid(er)Koncentration af bratkølevæske (%)
1504050518
2604055318
3

60

4060318
4604070518

Tabel 1 Intern spline quenching procesparametre

Eksperimentelle resultater og analyse

1. Der er problemer med udformningen af ​​den indre splinestruktur

Ved at bruge den konstruerede sensor indvendige spline til bratkøling, ved justering af sprøjtetryksensorerne, er der fundet en løsning, at varmekølingsprocesparametrene, ud fra den forudsætning, at sprøjtetrykket garanteres, kan bratkølingsvæsken ikke udtømmes i tide, påvirker opvarmningseffekten af ​​spline, For at løse dette problem sikrer i bunden af ​​den indvendige spline fra 20 mm hulstørrelse øget til 30 mm efter at strukturen er forbedret, at bratkølingsvæsken kan udelukkes i tide.

2. Testresultater

Efter at den indre splinestruktur er forbedret, bruges ovenstående fire skemaer til opvarmning og bratkøling, og resultaterne er vist i tabel 2.

Plan(KW)Hårdhed efter bratkøling (HRC)Størrelse efter bratkøling (mm)Deformation (mm)
140Lav varmetemperatur--
24835 ~ 40--
36045 ~ 5069.22-0.16
475---

Tabel 2 Intern spline quenching procesparametre

3. Resultat og analyse

(1) Skema 1 blev anvendt til testen. Når varmeeffekten var indstillet til 50%, var den faktiske effekt 40kW. På grund af den lave effekt under induktionsopvarmning kunne opvarmningstemperaturen ikke nå den temperatur, der kræves ved bratkøling.

(2) Plan II blev vedtaget til testen. Når varmeeffekten var sat til 55 %, var den faktiske effekt 48kW. Den visuelle induktionsopvarmningstemperatur var omkring 800 ℃. Hovedårsagen til den utilstrækkelige bratkølingshårdhed er, at opvarmningstemperaturen på den indre spline er lav. Selvom varmeeffekten når den teoretisk beregnede effekt, er den faktiske varmeeffekt, der kræves af den indre spline, højere end den for det indre hul, fordi opvarmningsoverfladearealet af den interne spline er større.

(3) Skema 3 blev anvendt til testen. Når varmeeffekten var indstillet til 60 %, var den faktiske effekt 60 kW. Den visuelle induktionsopvarmningstemperatur var omkring 870 ℃. For spline i denne struktur, fordi væggen er tynd, er deformationen stor under bratkøling. For at sikre at størrelsen opfylder tegningskravene efter bratkøling, anbefales det at øge størrelsen af ​​stangafstanden til 0.2 mm i efterfølgende processer.

(4) Plan 4 blev vedtaget til testen. Når varmeeffekten var indstillet til 70%, var den faktiske effekt 75kW. På grund af den høje varmeeffekt kunne den indvendige spline ikke passere kølevandet inden for 5 sekunder, når opvarmningen blev stoppet, hvilket fik sensoren til at brænde ud.

Konklusion

(1) Med hensyn til design af indvendig splinestruktur, for at sikre, at den kølende bratkølingsvæske kan fjernes rettidigt under opvarmning, bør størrelsen af ​​proceshullet af bratkølingsvæske udformes i overensstemmelse med mængden af ​​bratkølingsvæske, der udledes af varmespline-induktoren. Generelt anbefales det, at størrelsen af ​​proceshullet skal overstige 30 mm.

(2) I den teoretiske beregning af den nødvendige effekt til opvarmning er den nødvendige effekt til intern spline quenching ca. 10 % højere end den teoretiske beregning. Ved udvælgelsen af ​​teknologiske parametre skal en mindre effekt først vælges til testen og derefter gradvist øges til den nødvendige effekt for at undgå situationen med brændende induktor forårsaget af valget af for høj varmeeffekt.

(3) Den interne spline-inducerede bratkølingsdeformation er relativt kompleks, hvilket er relateret til strukturen af ​​opvarmningsemnet (bratkølingsdelens vægtykkelse), sensorstrukturen og opvarmningsprocesparametrene osv. Når hvert arbejdsemne er bratkølet, den specifikke analyse bør foretages i overensstemmelse med det specifikke emne, og en rimelig bearbejdningstillæg kan kun bestemmes efter flere bratkølingstest.

Del denne artikel til din platform:

fejl:

Få et citat