EFD感應(yīng)熱處理技術(shù)

易孚迪感應(yīng)設(shè)備（上海）有限公司客戶中心總經(jīng)理 黃壯飛

EFD公司是1996年由歐洲多家歷史悠久的感應(yīng)設(shè)備、感應(yīng)電源公司合并成立。EFD擁有60多年的感應(yīng)熱處理設(shè)備和工藝經(jīng)驗(yàn)，在全球銷售的熱處理設(shè)備超過了2萬臺，是歐洲最大的感應(yīng)熱處理設(shè)備制造商，可以提供很多的熱處理經(jīng)驗(yàn)與客戶分享。EFD總部在挪威希恩市，感應(yīng)淬火機(jī)床技術(shù)中心在德國弗萊堡市。

易孚迪感應(yīng)設(shè)備（上海）有限公司是由EFD公司于2001年在上海獨(dú)資建立，至今為國內(nèi)提供感應(yīng)淬火機(jī)床超過300多臺。

EFD感應(yīng)加熱電源

感應(yīng)電源的發(fā)展趨勢是其主控制模塊采用全數(shù)字控制方式，核心部分從低頻到高頻，都采用IGBT逆變模塊，該模塊耐用性比較好，在復(fù)雜惡劣的環(huán)境工況下工作不會(huì)損壞，電源輸出電路根據(jù)需要或采用串聯(lián)補(bǔ)償或采用并聯(lián)補(bǔ)償。

為了提高效率、節(jié)能，尤其減少工廠投資，我們在初級整流方面采用二極管全整流電路。優(yōu)勢就是電源的功率因數(shù)是恒定的，而且都是在95%以上，這對于節(jié)能十分有利。

匹配箱是根據(jù)具體的應(yīng)用經(jīng)計(jì)算選擇合適的變壓器、電容，只有在這種情況下才能實(shí)現(xiàn)要求的加熱頻率，在該頻率下盡可能實(shí)現(xiàn)滿功率輸出。

普通淬火機(jī)床的接地保護(hù)，只是在沒有加熱之前調(diào)試的時(shí)候看一下感應(yīng)器和工件的間隙，實(shí)際工作的時(shí)候大部分把此功能關(guān)閉了，而EFD的感應(yīng)加熱電源在加熱過程中，工件與感應(yīng)器相互實(shí)時(shí)接地保護(hù)。

對于感應(yīng)加熱電源在工作中，我們會(huì)對其輸出功率、頻率、電壓、電流實(shí)時(shí)數(shù)字監(jiān)控，運(yùn)行曲線都會(huì)顯示在計(jì)算機(jī)屏幕上，一旦超出設(shè)定的上下限，控制系統(tǒng)會(huì)給出報(bào)警，同時(shí)便于查找原因。

感應(yīng)電源與具體應(yīng)用密切配合，如果把一個(gè)通用的電源用在一個(gè)特殊的實(shí)例中，會(huì)出現(xiàn)頻率不是想要的頻率，輸出的效率也會(huì)很低，300kW的電源實(shí)際輸出也就可能只有100kW，最大不會(huì)超過150kW。

EFD感應(yīng)淬火機(jī)床

1.曲軸淬火

EFD的曲軸淬火機(jī)床可實(shí)現(xiàn)圓角淬火和非圓角淬火，對于曲軸的連桿頸、曲軸頸、法蘭和油封端的淬火都能實(shí)現(xiàn)。對曲軸還可實(shí)現(xiàn)余熱回火、感應(yīng)回火，曲軸感應(yīng)線圈壽命長，最基本的可達(dá)到5萬次加熱，中間只需一些簡單的維修，我們現(xiàn)在的技術(shù)正向10萬次的加熱靠近。曲軸熱處理的變形控制很重要，EFD一般橋車的曲軸感應(yīng)熱處理變形正?？刂圃?.2mm以下。德系車、日系車和北美車曲軸感應(yīng)熱處理對電源的要求是有差別的，因此，針對不同客戶要提供不同的功率和頻率。EFD的全自動(dòng)曲軸淬火機(jī)床，可以采用機(jī)器人上下料，也可采用小車式的上下料，如果生產(chǎn)節(jié)拍比較高時(shí)，也可采用步伐機(jī)式上下料。另外，EFD重型的曲軸淬火機(jī)床所加工的曲軸長度可達(dá)10m。

2.凸輪軸淬火

對于凸輪軸的淬火國內(nèi)可能大多還是采用掃描式淬火，用一個(gè)圓線圈從上到下的掃描，國外現(xiàn)在主要采用仿形淬火，為了提高效率，在一個(gè)工位可以對兩個(gè)凸輪軸同時(shí)淬火。采用仿形淬火，淬硬層分布非常均勻，圓形掃描淬火時(shí)桃尖部分淬硬層厚度較大，其他地方較淺，凸輪實(shí)際使用時(shí)就會(huì)出現(xiàn)裂紋或材料剝落的現(xiàn)象，仿形淬火就可避免這種問題。如果凸輪軸之間的空間比較小，淬其中一個(gè)凸輪軸時(shí)，另外一個(gè)凸輪軸可能就回火了，這時(shí)候EFD就采用3個(gè)凸輪軸同時(shí)仿形淬火。EFD全自動(dòng)凸輪軸淬火機(jī)床，采用機(jī)器人上下料，如果考慮到節(jié)約成本，也可采用雙工位凸輪軸淬火機(jī)床（一臺電源兩個(gè)輸出輪流切換，當(dāng)一個(gè)凸輪加熱完噴淋時(shí)切換到另外一個(gè)凸輪加熱），如果還想提高效率，EFD還可提供四工位凸輪軸淬火機(jī)床。

3.小齒輪的仿形淬火

這種淬火方式EFD也申請了專利，該技術(shù)需要的是雙頻或多頻電源，短時(shí)間、大功率加熱，低頻段起到預(yù)熱的效果，高頻段起到淬火的效果。EFD的計(jì)算機(jī)仿真很早就使用了，仿形淬火的功率和頻率如果選擇不合適，淬出來的零部件就是廢品，通過計(jì)算機(jī)模擬試驗(yàn)和仿真計(jì)算，事先確認(rèn)所需的功率、頻率和淬火參數(shù)，以及線圈結(jié)構(gòu)，實(shí)際淬火結(jié)果與計(jì)算機(jī)模擬非常接近。

4.大型齒圈和滾道淬火

對于模數(shù)在6以上的齒圈，這時(shí)候就需要單齒淬火，主要是對齒溝和齒廓的單齒淬火，EFD的淬火機(jī)床配有一個(gè)探針，在加熱之前會(huì)自動(dòng)對每一個(gè)齒的位置精確檢測，然后把位置信息傳遞給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)對感應(yīng)器進(jìn)行定位，從而實(shí)現(xiàn)精確的齒輪淬火。無軟帶淬火也是EFD的專利技術(shù)，目前，已經(jīng)成功賣出多臺無軟帶淬火機(jī)床，客戶有SKF、舍弗勒等大型的軸承制作廠家，EFD賣的無軟帶淬火機(jī)床的回轉(zhuǎn)支承的直徑已經(jīng)達(dá)到8m，現(xiàn)在正在研究≥10m的機(jī)床。對于產(chǎn)量不高的大齒圈，客戶想節(jié)約空間，EFD有懸臂式的淬火機(jī)床，操作比較方便，臂上的感應(yīng)器伸出來縮回去，上下料比較方便，節(jié)約了占地面積，該結(jié)構(gòu)的機(jī)床加工工件直徑可達(dá)4m。如果專門對滾道淬火，EFD還有傾斜式淬火機(jī)床，生產(chǎn)效率比較高，加工直徑上海EFD做過6m的案例，直徑還可再大。EFD雙頭龍門式淬火機(jī)床，既可用于齒的淬火，也可用于溝道的淬火，溝道的淬硬層深度一般要求6mm，甚至有的達(dá)8mm，一個(gè)頭加熱往往達(dá)不到所要求的深度，為了提高生產(chǎn)率，減少裂紋產(chǎn)生，采用雙頭，一個(gè)頭提供預(yù)熱，另一個(gè)頭進(jìn)行淬火。

5.滾珠絲杠的淬火、回火

EFD的滾珠絲杠的淬火機(jī)床也是全自動(dòng)的，絲杠可開好槽淬火，也可對圓棒進(jìn)行淬火，淬火之后再采用硬銑開槽。EFD臥式機(jī)床上可同步進(jìn)行淬火和回火，自動(dòng)上下料。

6.導(dǎo)軌淬火、回火

行業(yè)現(xiàn)在對導(dǎo)軌的淬火要求越來越高，為了減小變形，并達(dá)到均勻的淬火深度，導(dǎo)軌淬火發(fā)展的趨勢是采用3個(gè)工位，對材料進(jìn)行預(yù)熱、淬火和回火，EFD淬火機(jī)床整個(gè)上下料也是全自動(dòng)的，目前國內(nèi)已經(jīng)有一家導(dǎo)軌企業(yè)在應(yīng)用。

7.轎車轉(zhuǎn)向器齒條的淬火、回火

EFD擁有比較先進(jìn)的轉(zhuǎn)向器齒條全自動(dòng)淬火、回火技術(shù)，對于齒條的淬火有感應(yīng)淬火和導(dǎo)電淬火兩種技術(shù)。感應(yīng)淬火技術(shù)成本比較高，但感應(yīng)熱處理后齒條的質(zhì)量、性能比較好，因此一般齒條都采用感應(yīng)淬火技術(shù)。EFD的齒條全自動(dòng)淬火機(jī)床（見圖1）上下料都采用機(jī)器人或龍門架機(jī)械手。EFD全自動(dòng)導(dǎo)電淬火機(jī)床主要是對齒條的桿部進(jìn)行掃面淬火，對齒部進(jìn)行導(dǎo)電淬火，接下來對整個(gè)齒條采用感應(yīng)回火。目前，國內(nèi)外的一些企業(yè)，為了節(jié)約設(shè)備的成本，提高齒條的力學(xué)性能，很多對齒背和齒都采用導(dǎo)電淬火，EFD在國內(nèi)也有相應(yīng)的齒條加工客戶。為了提高加工效率，EFD可以在同一個(gè)工位對3個(gè)齒條進(jìn)行同時(shí)的感應(yīng)淬火，然后在另外一個(gè)工位進(jìn)行回火。對于齒條的感應(yīng)淬火、回火，功率和頻率的選擇，以及感應(yīng)器的形狀是相當(dāng)重要的參數(shù)，齒條在熱處理過程中很容易發(fā)生變形，如何控制變形也是比較關(guān)鍵的技術(shù)。

圖1 全自動(dòng)齒條感應(yīng)淬火、回火機(jī)床

8.等速萬向節(jié)的淬火、回火

現(xiàn)在的發(fā)展趨勢都是全自動(dòng)淬火，同時(shí)還要附加一些輔助功能，比如自動(dòng)上下料臺，對于內(nèi)腔和桿部在淬火前還可實(shí)現(xiàn)清洗，之后還可實(shí)現(xiàn)打標(biāo)，利用渦流檢測設(shè)備實(shí)現(xiàn)裂紋和淬硬層深度的檢測，然后對工件進(jìn)行防銹，放到下料工作臺，整個(gè)過程都是全自動(dòng)完成，EFD整個(gè)熱處理單元的加工過程的節(jié)拍可以到20～25s/件。我們也可把感應(yīng)回火工序集成在感應(yīng)淬火中，加工節(jié)拍一般在25～30s/件。

9.二代/三代輪轂軸承的淬火、回火

圖2 輪轂軸承全自動(dòng)淬回火機(jī)床

輪轂軸承分內(nèi)圈和外圈，EFD輪轂軸承的全自動(dòng)熱處理單元（見圖2）由兩部分組成，一部分加工內(nèi)圈，另一部分加工外圈，在一臺機(jī)床上相同生產(chǎn)節(jié)拍下對輪轂軸承的內(nèi)外圈同時(shí)進(jìn)行熱處理，加工效率就會(huì)非常高，包括淬火和回火，生產(chǎn)節(jié)拍在12s/件。

10.同步器齒套感應(yīng)加熱壓淬、回火

原來在爐子里進(jìn)行滲碳的熱處理，現(xiàn)在很多用戶需要對齒套進(jìn)行壓淬。對表面的含碳層感應(yīng)加熱之后，到下一個(gè)工位進(jìn)行噴淋，這個(gè)過程中對工件的變形要求是很高的，噴淋的過程中要限制變形，對模具的要求很高，EFD是采用3個(gè)工件同時(shí)進(jìn)行加熱、淬火和回火，回火中用紅外傳感器進(jìn)行溫度監(jiān)控，整個(gè)熱處理過程中有輸送帶對工件進(jìn)行全自動(dòng)上下料。