双频加热技术在淬火中的应用

中国汽车工业的发展现状

　　众所周知，中国的汽车工业发展快速。今年来我国的汽车工业克服世界金融危机带来的诸多困难，取得了很好的成绩，2015年汽车产销双双突破2450万辆。可以预计我国的汽车工业将保持快速发展势头，而汽车装配所需的各种零配件的需求也将随之增长。如何在增加产量的同事提高产品的质量，并兼顾节能、降耗、环保成为各汽车零部件生产厂家所必须面对和思考的问题。

热处理工艺现状

　　目前，国内广泛采用的表面热处理方法主要有渗碳、渗氮和碳氮共渗等诸多方法。采用传统渗碳炉进行淬火，由于耗时较长，往往造成工件变形量大，而且能耗大成本高，效率较低。随着科学技术的发展，感应加热技术日益广泛地应用于金属表面热处理。而当今新的同步双频感应加热技术使得节能、降耗、环保的热处理方式成为可能。尽管有许多挑战，我们依然希望寻求一种更高效和提高产量的生产模式。”绿色生产“方式，其需要考虑整个过程，包括产品研发到工艺技术，以及能耗和材料等。基于成本、性能、质量的许多政策，”绿色生产“采用许多经济的解决方案，从而有效地降低成本，节省能源和保护环境。

单频率感应加热的困惑

　　众所周知，与其他传统的热处理方式相比，感应加热淬火具有工件表面硬度高、脆性低、疲劳强度高、工件表面质量好（不易氧化脱碳）、变形小，以及加热温度、淬硬层深度等参数容易控制等特点。然而对于类似齿轮这样具有凹凸表面的结构的工件而言，常规的单频感应加热技术就无法实现令人满意的处理效果。由于齿轮存在凸面和凹面，采用高频感应加热进行齿轮表面淬火（见下图），感应电流产生的热量迅速传导，齿顶得到完全硬化，但是齿根硬化不足。此外，这种处理方法还容易在齿根面上增加残留应力，导致断裂发生。

同样地，采用中频感应加热进行齿轮的表面淬火（见下图），热量在齿根进行传导，由于齿根的凹面形状，热量在传导的过程中以指数形式递减，齿根得到有效的硬化，而齿顶却硬化不足。如何有效地避免这种现象的发生呢？事实证明，采用单频率感应加热是无法实现这样的处理任务；如果不同频率的感应加热分别处理齿轮的齿根和齿顶，往往导致齿轮的轮廓硬化效果不均衡。而采用同步双频感应加热技术，在同一个感应线圈同时输出两种频率进行热处理，这个问题就迎刃而解了。

同步双频感应加热技术在淬火中的应用

　　为了解决单频率感应加热再处理类似齿轮等复杂表面硬化过程中的困惑，通过不断的探索和试验，逐渐出现了同步双频感应加热技术。这是一种真真意义上的齿轮便面感应淬火技术。近年来，国外的同步双频感应加热技发展迅速，已广泛应用于汽车及航空工业领域类似齿轮等复杂表面工件的热处理当中。同步双频感应加热技术就是在一个感应线圈上同时使用两种不同频率（高频和中频）对一个工件进行热处理。同步双频感应加热电源包括正常功率输出的一个HF（高频）和一个MF（中频）电源，采用IGBT技术，在中频震荡基础上叠加高频震荡。而且HF（高频）和MF（中频）的功率能够从2%至100%分别进行连续调试，采用集成PLC控制，具有多个程序时间和功率设定，特别适合处理类似齿轮这样的具有复杂边牧按的作业任务。两个频率的输出比例和在齿根和齿面的硬化深度可以根据工件处理要求进行调节。节省能源、保护资源是我们永恒的目标。减少燃料排放无论何时何地都是我们前行的目标。”绿色“对于制造业而言，不仅仅是责任，更需要我们所有的人付出努力，而降低能耗对于制造厂商而言是发展和提高竞争优势的双赢手段。对于生产厂商而言，不仅是降低生产成本，更重要的是通过采用同步双频感应加热技术，可以很直观的看到对环境影响的减小。而且同步双频感应淬火只对工件需要处理的地方施加尽可能小的能量，从而使得工件只有极小变形。我们的目标是致力于开发新的技术，一边在生产过程中更好的节约能源，保护我们的生态环境，后真正实现”绿色生产“

双频加热技术——巨头公司的新宠

　　美国的波音公司基于对产品品质的要求和对环境保护的坚持，其所用的部分齿轮如直、伞（锥）齿轮选择使用SDF感应淬火技术代替元有的渗碳淬火工艺，实际上部分工件热处理后，类似磨齿的工序将不需要进行。世界著名企业德国宝马（BMW）汽车制造商、德国（大众）汽车制造商、奥迪、BOSCH、西门子等都使用了该项技术。国内已经也有企业在使用。经过同步双频感应加热技术处理过的工件，切片（见图4）可以看到硬化层特别均匀，适合模数6一下的齿轮、蜗杆、准双曲面齿轮轴，汽车转向装置，汽车CV接头和驱动轴，以及直径大小不一的孔断面等很多形状复杂轮廓的零部件。