感應(yīng)熱處理在內(nèi)燃機(jī)氣門桿端淬火中的應(yīng)用

陶昆

摘要：提高內(nèi)燃機(jī)氣門桿端的耐磨性，通常采用感應(yīng)熱處理達(dá)到要求，對桿端的技術(shù)要求的指標(biāo)為硬度、淬火長度或深度、晶粒度以及桿端變形等。介紹了幾種淬火感應(yīng)器的特點(diǎn)與選擇原則，同時(shí)指出了過程控制、常見缺陷，提出了其以后的發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：耐磨性;淬火感應(yīng)器;不足;方向

1 ?特點(diǎn)

目前，感應(yīng)熱處理技術(shù)在汽車零部件方面的應(yīng)用范圍已經(jīng)非常廣泛。并且與其他生產(chǎn)方式相比，具有生產(chǎn)效率高，環(huán)境污染幾乎為零的特點(diǎn)。尤其是在自動(dòng)化和節(jié)能方面，它還具有明顯的高效，環(huán)保和節(jié)能的特點(diǎn)。因此，感應(yīng)熱處理技術(shù)的優(yōu)勢更符合現(xiàn)代內(nèi)燃機(jī)的生產(chǎn)要求。熱感應(yīng)技術(shù)中的特殊熱感應(yīng)處理技術(shù)和高頻感應(yīng)加熱設(shè)備是汽車零售領(lǐng)域中使用最廣泛的設(shè)備。氣門，凸輪軸等屬于高頻感應(yīng)加熱設(shè)備。

2 ?類型及工藝要求

2.1 桿端

在閥門使用方面，如果要提高其壽命，對閥桿的端面必須要進(jìn)行感應(yīng)熱處理——桿端淬火。淬火硬度一般都是50-62HRC，長度就一般大于或者等于2mm，晶粒尺寸就要比8級細(xì)。由于閥門有其使用條件和要求，所以閥門桿端的淬火就能分成桿端淬火，桿端沖擊淬火，桿端剖面淬火等。如圖1、圖2和圖3是典型的氣門桿部淬透、門桿端沖擊淬火及氣門桿部仿形淬火要求。在桿端淬火方面，應(yīng)嚴(yán)格按照圖紙和工藝要求進(jìn)行滲氮前、后的感應(yīng)熱處理。在進(jìn)行滲氮前的感應(yīng)熱處理，低溫滲氮前的感應(yīng)熱處理，其淬火硬度、長度應(yīng)比圖紙的要求大，這是為了滿足成品方面的技術(shù)要求。

2.2 桿端淬火感應(yīng)器的類型與要求

通過高頻設(shè)備和電感來對閥桿端實(shí)現(xiàn)淬火。感應(yīng)熱處理質(zhì)量以及設(shè)備效率和利用率在非常大的程度上會(huì)因?yàn)楦袘?yīng)器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制造而不一樣。圖4和圖5是棒沖擊和輪廓淬火電感。圖6（a回火，b淬火）和圖7分別是閥桿淬火連續(xù)淬火電感，以及桿端連續(xù)淬火和連續(xù)淬火回火電感，由于這種電感生產(chǎn)效率高，因此在生產(chǎn)領(lǐng)域被廣泛使用。

根據(jù)桿端淬火傳感器的類型和特點(diǎn)，可分為平面、U型（矩形）和桿端淬火。為了使閥門滿足其不同的端面硬度、淬火長（深）度等技術(shù)要求，閥桿淬火時(shí)對淬火傳感器的基本要求如下：

①感應(yīng)器采用矩形（或圓形銅）純銅管或板焊，避免直角角角效應(yīng)、過熱或邊角燒損;

②電感器應(yīng)配備磁化器，這是為了提高沖擊淬火和型材淬火的加熱效率;

③安裝、制造、調(diào)整比較方便，強(qiáng)度足夠強(qiáng)大，并且在加熱時(shí)也很難發(fā)生變形，易于清洗傳感器內(nèi)部的水垢和外部污垢;

④對于連續(xù)淬火通孔電感，應(yīng)在上、下、內(nèi)面有粘貼絕緣瓷磚，旨在使其使用壽命延長，防止產(chǎn)生火花，從而會(huì)具有更好的冷卻條件。根據(jù)大量生產(chǎn)實(shí)踐可以知道，采用矩形電感來將圓柱形電感替換掉，對于提高閥桿端感應(yīng)淬火生產(chǎn)率、質(zhì)量、閥門壽命的延長、輔助時(shí)間被縮短、淬火設(shè)備被簡化等諸多方面有著非常明顯的優(yōu)勢。

3 ?桿端淬火不足

3.1 裂紋產(chǎn)生

淬火時(shí)，溫度過高或冷卻液濃度沒有足夠，過快的冷卻速度，會(huì)有裂紋。主要的預(yù)防措施是控制溫度，檢查晶粒尺寸，保證在8以上，檢查冷卻劑濃度，保證在正常范圍內(nèi)，保證冷卻劑在儀器內(nèi)一定時(shí)間。

3.2 出現(xiàn)燒化

淬火過程中溫度過高或時(shí)間過長，傳感器與閥門之間的距離太小，因此在運(yùn)行過程中會(huì)出現(xiàn)短路，導(dǎo)致燃燒。主要的預(yù)防措施是控制溫度，檢查粒徑是否大于8，并對于加熱時(shí)間進(jìn)行加以控制，在傳感器和閥門之間使用絕緣體，或確保它們位于適當(dāng)?shù)奈恢?，并增加兩者之間的距離，旨在確保它們不接觸。

3.3 硬度不達(dá)標(biāo)

這主要是由于在淬火的過程中，其溫度過低或過高，或冷卻液控制不好。對其預(yù)防措施主要是檢查相應(yīng)的溫控儀表，設(shè)置高低溫度報(bào)警，檢查硬度和晶粒尺寸。如果是冷卻劑問題，需要檢查冷卻劑的溫度和組成，參數(shù)必須符合相應(yīng)的要求。

這主要是因?yàn)榇慊疬^程中溫度過高或過低，或者冷卻劑沒有得到很好的控制。主要的預(yù)防措施是檢查相應(yīng)的溫度控制儀表，設(shè)置低溫及高溫報(bào)警，檢查硬度和晶粒度。假如是冷卻液造成的，就有必要對冷卻液溫度、成分進(jìn)行檢查，并使其參數(shù)符合相關(guān)要求。

3.4 變形發(fā)生

這主要是由于加熱時(shí)長度過長，或冷卻劑超量。其預(yù)防措施主要是采用對其查長度進(jìn)行檢查，確保長度在規(guī)定范圍內(nèi)，并控制和檢查冷卻劑的參數(shù)，以確保符合規(guī)定。

3.5 長度不標(biāo)準(zhǔn)

這主要是由于淬火過程中，其加熱功率、時(shí)間不符合要求，或是對冷卻劑的把握不好。預(yù)防措施主要是采用在制造過程中對加熱功率、時(shí)間進(jìn)行控制，使其能夠在規(guī)定的范圍內(nèi)，并且冷卻劑參數(shù)也不能超出工藝范圍。

4 ?氣門桿端淬火過程質(zhì)量控制

4.1 過程質(zhì)量控制

為了確保閥桿一端的淬火質(zhì)量能夠達(dá)到技術(shù)要求，傳感器和冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的選擇應(yīng)根據(jù)技術(shù)要求的閥桿，最優(yōu)工藝參數(shù)應(yīng)根據(jù)過程決定的測試結(jié)果和具體過程控制應(yīng)該執(zhí)行根據(jù)以下具體要求：

①確定加熱電壓、功率、時(shí)間、速度、溫度及能量等;

②淬火冷卻介質(zhì)的噴霧壓力、溫度、油或水淬冷卻介質(zhì)濃度范圍、流量、冷卻時(shí)間;

③淬火冷卻介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)要定期清洗和除渣。每次關(guān)閉或重新啟動(dòng)故障設(shè)備后，只有在淬火冷卻介質(zhì)循環(huán)20min后，桿端才能淬火;

④磁化器應(yīng)與電感器可靠連接，保證與電感器內(nèi)壁平行;

⑤感應(yīng)器和冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)尺寸應(yīng)符合棒的淬火要求;

⑥應(yīng)檢查棒端淬火定位裝置和夾緊或壓緊裝置，如有異常應(yīng)停止機(jī)進(jìn)行仔細(xì)的檢查。

4.2 過程質(zhì)量檢查方法與要求控制

現(xiàn)今，端面和側(cè)面硬度的檢測頻率為1次/2h，淬火長度或深度為1次/2h，晶粒尺寸為首次檢測。具體檢驗(yàn)方法及要求如下：

①對端面洛氏/維氏硬度及淬火長度進(jìn)行檢查。

②如果要用維氏硬度（平面）法或金相法檢查淬火長度或深度時(shí)，要將拉桿切開，再用平面拋光腐蝕進(jìn)行檢查。

③按要求打磨、腐蝕后進(jìn)行粒度檢查，粒度應(yīng)小于8級。

④對于設(shè)備出現(xiàn)故障、電氣元件、傳感器更換等，應(yīng)先確認(rèn)第一個(gè)淬火部位。

⑤按要求進(jìn)行工藝參數(shù)監(jiān)控和質(zhì)量記錄。

5 ?發(fā)展方向

5.1 自動(dòng)化發(fā)展，提高工作效率

在對閥門的桿端進(jìn)行淬火時(shí)，采用自動(dòng)技術(shù)，當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，就會(huì)自動(dòng)進(jìn)行報(bào)警，這就避免了由于人工操作引起的錯(cuò)誤或故障。解決重復(fù)操作造成的漏洞問題，從而在很大程度上提高生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量和效率。

5.2 智能開發(fā)，減少疏漏

進(jìn)行制造時(shí)，用高科技進(jìn)行操作，一個(gè)清晰的顯示器就能夠減少很多不必要出現(xiàn)的問題。通過對觸摸屏的指示，儀器自動(dòng)開始工作。相關(guān)人員只需要到工廠檢查，這既保證了人身安全，也避免了操作不當(dāng)及產(chǎn)品的損壞不是手工造成的不均勻，保證了產(chǎn)品的順利生產(chǎn)。此外，由于智能技術(shù)的支持，所有產(chǎn)品參數(shù)均可進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，從而確保參數(shù)準(zhǔn)確性。許多公司已經(jīng)實(shí)施了這種方法，在當(dāng)今的不斷發(fā)展中，這項(xiàng)技術(shù)保證了制造業(yè)的向前發(fā)展和創(chuàng)新。

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