大尺寸变截面凸轮高频感应淬火的缺陷分析

高频淬火

    我公司生产的GEVO凸轮轴，材质相当于67Cr（C含量不低于0.65%，Cr含量不低于0.60%，CE牌号为C50E83C）。该产品高频淬火要求：各凸轮全表面高频感应淬火及回火处理，其表面硬度为60-64HRC，淬硬层深2-9mm，淬硬层硬度不低于50HRC（注：凸轮 轴感应淬火前进行调质处理，达到实物硬度269-325HBW，得到以回火索氏体为主的金相组织，晶粒度达到ASTM E 112的6级或更细。淬火前各凸轮车铣加工成形后不对凸轮两侧边缘倒角）。

     对凸轮轴结构与加工技术要求分析可见：

（1）供油凸轮的基圆、型线、形状、宽度、淬火面积均明显大于进、排气凸轮，若考虑共用同一感应线圈，则增加感应线圈匹配性的难度。 （2）各凸轮尺寸偏大，凹凸结构变化大，导致加热不均匀，需要选用足够大功率的高频淬火设备。 （3）供油凸轮与排气凸轮间距小，凸轮两侧为阶梯轴，增加淬火功率容易造成淬火过程中邻近凸轮边缘局部回火，导致硬度下降。 （4）由于加工限制，淬火前各凸轮边缘未倒角，增加淬火功率容易造成淬火加热尖角效应加剧，凸轮边缘烧熔或则开裂倾向激增。 （5）由于型线为内凹构造，为保证曾深与硬度，必须提高淬火冷却速度，而67Cr的成分已偏离感应淬火首选的中碳钢范围，开裂倾向大，增加了淬火冷却介质的选配难度。        一般采用不同的感应线圈以增加线圈与不同凸轮之间的匹配度，将淬火部位边缘倒角，调整操作避开容易开裂的尖角部位，限制淬火冷却介质的淬冷烈度。然而，针对GEVO凸轮轴凸轮尺寸的大小、形状差异大、凸轮之间尺寸临近、淬硬层必须布满凸轮全部型面（不允许避让边角部位），边角无倒角加工等因素的存在时，若感应线圈仅适合某种凸轮，必将导致同一凸轮轴在整个淬火过程中配套多种感应线圈并多次更换，不仅效率低下，而且频繁更换操作，将难以避免批量生产过程中的质量波动。同时，高频淬火冷却介质的浓度提高，虽然控制了开裂倾向，但限制了淬火硬度与有效淬硬层深度的提高。由于产品批量与生产周期等要求，要选用在不更换条件性爱，适用同一感应线圈实现对不同凸轮的感应淬火工艺。

    热处理工艺分析与实施

   针对产品试生产初期连续发生的表面硬度低、有效淬硬层不均匀（同时存在层深达不到下限、产生软点、软带等缺陷）、凸轮边缘（特别是靠近最大升程部位）淬火开裂等问题，施行优化如下：虽然凸轮的径向界面在一定程度接近圆形，但考虑到基圆与型线的形状差异，圆形线圈将加剧淬硬层在整个凸轮型面的不对称（凸轮型线顶端相对于基圆更加外凸，淬硬层加厚，基圆与型线过度部分明显内凹，淬硬层减弱），这样就可以考虑将感应线圈进行仿形制作，这样就能解决这个问题啦！