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我國(guó)汽車工業(yè)應(yīng)用感應(yīng)熱處理技術(shù)現(xiàn)狀
1、電源
電源是感應(yīng)加熱的關(guān)鍵設(shè)備之一，隨著感應(yīng)加熱技術(shù)的發(fā)展，經(jīng)歷了機(jī)械式中頻發(fā)電機(jī)組和真空管式高頻電源、晶閘管中頻電源及全晶體管電源三個(gè)發(fā)展階段。在20世紀(jì)80年代后期，在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，晶閘管中頻電源已完全取代了中頻發(fā)電機(jī)組，我國(guó)自90年代中期也已逐步取代。
同機(jī)械式中頻發(fā)電機(jī)組相比，晶閘管(SCR)中頻電源具有以下優(yōu)點(diǎn):體積小、重量輕、材料消耗少;電效率高，逆變停止時(shí)幾乎不消耗電能，逆變效率可達(dá)90%以上;無(wú)機(jī)械運(yùn)動(dòng)、噪音小、運(yùn)行可靠、負(fù)載匹配容易，可以根據(jù)負(fù)載情況確定電源的頻率;啟動(dòng)停止方便，頻率能自動(dòng)跟蹤以保持最佳運(yùn)行狀態(tài);產(chǎn)品設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、制造周期短;安裝容易，不需要特殊的基礎(chǔ);維修方便等。
我國(guó)的晶閘管中頻電源的共同特點(diǎn)是全集成化控制線路數(shù)字化程度高于90%、啟動(dòng)成功率幾乎達(dá)到100%、除具有常規(guī)的水壓不足、快熔熔斷、過(guò)流、過(guò)壓等保護(hù)功能外，還具有限流、限壓等保護(hù)功能、功能較齊全的晶閘管電源還配置逆變失敗、水溫監(jiān)視等可選功能，其頻率最高可以作到8kHz，額定功率可以作到1000kW左右，如果在裝配工藝上再進(jìn)一步改進(jìn)的話，可以接近世界先進(jìn)水平。
IGBT應(yīng)用同期，我國(guó)還成功研制出20kW/300kHzMOSFET高頻電源，縮小了同國(guó)際先進(jìn)水平的差距，隨著大功率MOSFET器件的問世，大功率的晶體管高頻電源有望年內(nèi)在感應(yīng)淬火中應(yīng)用。
2、淬火工藝
隨著汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，我國(guó)采用感應(yīng)淬火的零件的種類和品種不斷增加。目前我國(guó)汽車零件感應(yīng)淬火用材料包括:45#、40Cr、55MnVS、40MnB、42CrMo、35#、ZG45、球鐵、合金鑄鐵等。感應(yīng)加熱淬火介質(zhì)包括:水、聚乙烯醇、聚迷水溶性淬火介質(zhì)、UCON、豪富頓251等。所采用的加熱方式及應(yīng)用主要包括:橫向磁場(chǎng)靜止一次加熱淬火(銷軸類零件、凸輪軸);橫向磁場(chǎng)連續(xù)加熱淬火(減振器桿、變速叉軸、扭桿等);橫向磁場(chǎng)多段連續(xù)加熱淬火(起動(dòng)機(jī)軸、空壓機(jī)軸等);縱向磁場(chǎng)整體一次加熱淬火(半軸等);仿形感應(yīng)器零件旋轉(zhuǎn)加熱淬火(球頭銷);感應(yīng)接觸加熱淬火(轉(zhuǎn)向齒條);內(nèi)孔的一次及連續(xù)加熱淬火(輸出法蘭、鐘型殼內(nèi)腔);階梯軸類零件的旋轉(zhuǎn)加熱淬火(小紅旗后輪轂軸、轉(zhuǎn)向節(jié));平面類零件的一次及連續(xù)加熱淬火(鋼板彈簧橫向限位板);薄壁類復(fù)雜零件一次及連續(xù)加熱淬火(前輪轂、滑動(dòng)軸叉);復(fù)雜形狀零件的一次加熱淬火(鐘型殼變截面軸);槽口一次淬火(變速叉);復(fù)雜回線工件旋轉(zhuǎn)一次加熱淬火(曲軸)等。
3、淬火機(jī)床
為了適應(yīng)多品種的批量生產(chǎn)，在汽車生產(chǎn)應(yīng)用中，我國(guó)引進(jìn)的感應(yīng)淬火機(jī)床種類由傳統(tǒng)的專用設(shè)備逐步向柔性化程度較高的通用設(shè)備和專用淬火自動(dòng)生產(chǎn)線發(fā)展。
通用淬火機(jī)床方面，一汽技術(shù)中心開發(fā)的臥式數(shù)控淬火機(jī)床(圖3)主驅(qū)動(dòng)采用交流伺服電機(jī)拖動(dòng)，移動(dòng)速度穩(wěn)定均勻、定位準(zhǔn)確、重復(fù)精度高;零件旋轉(zhuǎn)采用變頻調(diào)速，能適應(yīng)多方面工藝要求;采用能量和數(shù)控技術(shù)對(duì)不同性能要求的不同零件感應(yīng)加熱淬火，甚至在同一零件上實(shí)現(xiàn)多段變功變速，編程容易可操作性強(qiáng)。