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摘要:為解決內燃機車運行過程中柴油機彈性聯軸器的彈簧片與花鍵軸嚙合使用時因硬度不均而斷裂的問題，采用中頻感應淬火工藝代替原激光表面淬火工藝，設計了新的中頻淬火感應器，并制定了相應的單面感應淬火工藝，裝車后運用效果良好。

關鍵詞:彈簧片;中頻感應淬火;感應器

東風4D型內燃機車彈性聯軸節的彈簧片在機車運行過程中出現與花鍵軸相互嚙蝕現象，造成彈簧片斷裂，產生廢品，對公司經濟效益影響大，為此公司決定采用中頻感應淬火工藝代替原激光表面淬火工藝［1］。在無現成中頻感應器及淬火工藝條件下，設計了一種適合單面局部淬火的彈簧片中頻感應器，并制定了最佳的工藝參數，將其應用于彈簧片上，完全達到彈簧片的使用要求，并減少了廢品的產生，取得了滿意效果，現已裝車運用。

1技術現狀及工藝要求

公司現有與花鍵軸嚙合的彈性聯軸節的彈簧片采用激光表面淬火工藝進行單面淬火，該工藝能夠實現零件的局部淬火而保持其他部位的性能不變。但是，由于激光器的加熱斑點過小，需要對彈簧片的表面進行多道掃描作業。在這種作業過程中，前面一道掃描會對后面的掃描部位產生預熱作用，而后面一道掃描又會對前面的掃描部位產生再次加熱作用，這種再次加熱勢必會使淬火搭接區附近產生不同程度的回火現象，形成“軟帶”，從而使處理后的彈簧片表面硬度不均，達不到預期的技術效果。該彈簧片材質為50CrVA鋼，呈130mm×205mm矩形，厚度8．7mm，技術要求簧片頭部20mm范圍內(與花鍵軸嚙合處)單側表面淬火，淬火硬度55～60HRC，硬化層≥0．5mm，簧片淬火帶兩側距邊各13mm范圍內硬度≥42HRC。

2感應器設計和工藝制定

感應加熱表面淬火是通過感應器來實現的，表面淬火的質量及設備的效率，在很大程度上取決于感應器的結構設計［2-3］。由于感應器只需對彈簧片嚙合面單面局部均勻感應加熱，因此針對彈簧片單面局部淬火的感應器設計為非對稱結構。彈簧片單面局部淬火的中頻淬火感應器主要由匯流板、連結機構、冷卻裝置、施感導體和導磁體組成。圖1為彈簧片中頻淬火感應器結構圖。匯流板1和2通過連接螺栓、螺母、螺釘構成了回路，加強了感應器的整體性。匯流板1和2的右端互為鏡象L形斷面，通過U形口及螺栓與中頻淬火變壓器的輸出端連接。兩匯流板之間設有絕緣板。螺栓和螺母之間設有絕緣套、絕緣墊和墊片，螺釘上設有墊圈。匯流板1上焊有外置冷卻水腔1，與一進一出的冷卻水管構成了匯流板1的冷卻循環水路。外置冷卻水腔1的端部設有堵，通過焊接方法與外置冷卻水腔1結合。匯流板1上設有兩個冷卻水管連接孔，與冷卻水管連接，連接處設有玻璃套，一進一出的冷卻水管與施感導體的腔體構成施感導體的冷卻水路，以保證施感導體自身的冷卻。匯流板1上設有一個緊固螺釘通孔，用來通過螺釘緊固導磁體。匯流板2上焊有外置冷卻水腔2，與一進一出的冷卻水管構成了匯流板2的冷卻循環水路，以提高感應器的冷卻能力。外置冷卻水腔2端部設有堵，通過焊接方法與外置冷卻水腔2結合。工字形施感導體處采用紫銅焊接，周圍鑲有凹型硅鋼導磁體片，有效減少了磁力線的逸散，提高了感應器的加熱效率。硅鋼導磁體片中間加有天然云母絕緣層，導磁體與匯流板1間設有電木絕緣層，施感平面高出匯流板2的右端平面。冷卻噴油管焊接在施感導體一側下方，以提高淬火過程中的冷卻能力，進而保證了彈簧片連續淬火效果，得到均勻硬度。圖2為彈簧片單面中頻淬火工藝示意圖。如圖2所示，固定中頻淬火感應器，其施感平面垂直于水平面且下半部分浸入冷卻油中。彈簧片待處理面的下端與中頻淬火感應器的施感平面平行貼近。中頻淬火感應器通電，對貼近的彈簧片表面進行感應加熱，同時彈簧片垂直向下勻速連續移動，彈簧片表面上剛被加熱過的部位不斷進入冷卻油中，感應器下方的冷卻油管噴口不斷循環注入冷卻油，直到需要淬火的所有部位全部處理完為止。通過控制彈簧片連續移動，使經過感應器的彈簧片待處理面漸進連續進行淬火處理，最后完成彈簧片所需單面局部淬火處理。圖2彈簧片單面中頻淬火工藝示意圖Fig．2Schematicofmediumfrequencyunilateralquenchingprocessofspringlamination所述淬火步驟中，彈簧片待處理面的下端與中頻淬火感應器的施感平面平行貼近的間隙為2．5mm，中頻淬火感應器的通電電壓為400V，電流70A，彈簧片向下移動速度為淬火速度11mm/s，冷卻油管的噴油壓力為0．05MPa。冷卻油管噴口不斷循環注入冷卻油，使感應器下方的冷卻油溫度變化范圍保持在30～80℃。

3結論

利用該中頻淬火工藝及其感應器淬火處理后的彈簧片嚙合面，各處硬度均能夠滿足工藝要求，避免了“軟帶”的形成，可以獲得硬度均勻的淬硬層，加強了彈簧片的硬度和耐磨性，提高了彈簧片的使用壽命，解決了其與花鍵軸嚙合使用時因硬度不均而斷裂的問題。

參考文獻:

［1］張銀鳳．花鍵軸感應淬火工藝的研究與應用［J］．鐵道機車車輛，2011，31(S1):371-373．

［2］譚文理，黃偉能．單齒埋油淬火感應器的設計［J］．金屬熱處理，2003，28(4):65-67．

［3］沈慶通．感應器節能與制造技術［J］．金屬熱處理，2003，28(8):38-44．

作者：梁博 姚洪瀚 胡曉飛 孫曉庭 單位：中車大連機車車輛有限公司