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行業(yè)新聞
曲軸淬火
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曲軸是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)中的重要零件，業(yè)內(nèi)越來越多的廠家采用感應(yīng)淬火技術(shù)對(duì)曲軸進(jìn)行強(qiáng)化來提高其承載能力，曲軸淬火設(shè)備的需求日益擴(kuò)大。曲軸感應(yīng)淬火設(shè)備屬特種機(jī)床，需要綜合熱處理、機(jī)械、電氣、電力電子、液壓、磁性材料等多學(xué)科的技術(shù)，國內(nèi)能夠生產(chǎn)該類設(shè)備的廠家很少，且多為簡單的手動(dòng)或半自動(dòng)設(shè)備，此前國內(nèi)使用的全自動(dòng)成套淬火設(shè)備一直依賴進(jìn)口。
東風(fēng)汽車有限公司工藝研究所曾經(jīng)開發(fā)成功多套曲軸感應(yīng)淬火技術(shù)和設(shè)備，技術(shù)居國內(nèi)領(lǐng)先水平，此次自主開發(fā)成功的國內(nèi)第一套全自動(dòng)曲軸淬火成套設(shè)備達(dá)到國際先進(jìn)水平，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
□ 將工控機(jī)應(yīng)用在感應(yīng)淬火機(jī)床上，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備的動(dòng)態(tài)監(jiān)控；
□ 引入自動(dòng)返修程序，更加適應(yīng)中國國情；
□ 自主開發(fā)成功國內(nèi)第一臺(tái)曲軸專用薄型淬火變壓器，厚度僅為70mm，容量達(dá)到600kVA；
□ 實(shí)現(xiàn)曲軸雙軸頸同時(shí)淬火，加工康明斯6C曲軸時(shí)變形控制在0.5mm以下（國外同類設(shè)備控制在0.75mm左右）；
□ 經(jīng)處理后的康明斯6C曲軸疲勞強(qiáng)度達(dá)到4200Nm（國外同類設(shè)備達(dá)到3500Nm）。
總體方案
全自動(dòng)曲軸淬火成套設(shè)備由淬火機(jī)床、冷卻液與淬火液循環(huán)系統(tǒng)、中頻電源（兩臺(tái)）、電氣控制系統(tǒng)等部分組成。淬火機(jī)為設(shè)備的主體，曲軸淬火在其上完成；冷卻液循環(huán)系統(tǒng)對(duì)中頻電源、變壓器、感應(yīng)器、補(bǔ)償電容等進(jìn)行冷卻；淬火液循環(huán)系統(tǒng)給感應(yīng)器提供淬火水；中頻電源負(fù)責(zé)曲軸加熱時(shí)的電力供應(yīng)；電氣控制系統(tǒng)對(duì)各系統(tǒng)實(shí)施控制，并采集重點(diǎn)部位的狀態(tài)，形成閉環(huán)控制，電氣控制系統(tǒng)同時(shí)提供實(shí)時(shí)監(jiān)控、故障報(bào)警和數(shù)據(jù)查詢等人機(jī)界面。
設(shè)備工作在全自動(dòng)狀態(tài)時(shí)，將曲軸放在送料機(jī)構(gòu)的上料架上，系統(tǒng)自動(dòng)把曲軸送到頂升位，再由頂升油缸托舉到滑臺(tái)中間，床頭、床尾夾緊曲軸，滑臺(tái)帶動(dòng)曲軸橫向移動(dòng)到淬火位置并旋轉(zhuǎn)到規(guī)定的角度后，變壓器和感應(yīng)器下降，騎到曲軸軸頸上進(jìn)行淬火。淬火完成后，浮動(dòng)機(jī)構(gòu)上升，滑臺(tái)把曲軸送到下個(gè)軸頸淬火位置，如此依次對(duì)每個(gè)軸頸進(jìn)行淬火，待所有軸頸加工完畢后，曲軸再按前述相反的順序退出，下料時(shí)，曲軸落在下料架上，下料架和上料架分開設(shè)置，兩個(gè)動(dòng)作同時(shí)進(jìn)行，并且和曲軸加工過程重合。
淬火機(jī)床的設(shè)計(jì)
淬火機(jī)床的設(shè)計(jì)要重點(diǎn)考慮以下因素：① 淬火機(jī)床工作在強(qiáng)磁場和強(qiáng)電場環(huán)境中，需要很好地絕緣來保證機(jī)床運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性；② 曲軸在加工過程中會(huì)產(chǎn)生較大的變形，機(jī)床要能夠保證曲軸的自由伸縮；③ 淬火機(jī)床工作在濕熱的環(huán)境中，要做好防銹和密封。
我們?cè)O(shè)計(jì)的淬火機(jī)床機(jī)床分為臥床身和立床身兩個(gè)部分，前后放置。前臥床身既是支承送料機(jī)構(gòu)和頂升機(jī)構(gòu)的床體，又兼淬火液槽，后面的立床身是支承移動(dòng)部分的床體，立床身的上半部分兼做電容器柜，下半部分兼做冷卻水箱。
1、滑臺(tái)
滑臺(tái)安裝在立床身上，在伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下沿導(dǎo)軌左右移動(dòng)。床頭、床尾置于滑臺(tái)上，油缸作用時(shí)，床頭、床尾移動(dòng)，帶動(dòng)床頭的卡盤和床尾的套筒到達(dá)預(yù)定位置，夾緊曲軸。
2、變壓器和感應(yīng)器浮動(dòng)部分
加熱過程中，感應(yīng)器與曲軸軸頸必須同步運(yùn)動(dòng)，變壓器和感應(yīng)器對(duì)曲軸軸頸的跟蹤是浮動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的難點(diǎn)。我們采用的方法是：感應(yīng)器設(shè)計(jì)成馬鞍型，騎在曲軸軸頸上，曲軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，感應(yīng)器通過四連桿機(jī)構(gòu)的上下前后擺動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)曲軸的跟蹤。感應(yīng)器作用于曲軸軸頸的壓力是一個(gè)十分關(guān)鍵的參數(shù)，壓力太小，曲軸跟蹤效果不好，壓力太大，曲軸易變形，后部的調(diào)整螺桿可調(diào)整浮動(dòng)機(jī)構(gòu)作用于曲軸的壓力。
3、液壓系統(tǒng)
機(jī)床液壓系統(tǒng)采用容積式泵與疊加閥組成開環(huán)系統(tǒng)。液壓系統(tǒng)除給機(jī)械系統(tǒng)提供動(dòng)力以外，在變壓器和感應(yīng)器浮動(dòng)機(jī)構(gòu)的下降過程中還有緩沖功能。在浮動(dòng)機(jī)構(gòu)的下降回路中并聯(lián)安裝一個(gè)截流閥，截流閥打開時(shí)，變壓器和感應(yīng)器快速下降，截流閥關(guān)閉時(shí)，變壓器和感應(yīng)器緩慢下降，平穩(wěn)的騎在曲軸軸頸上。調(diào)節(jié)截流閥的開度可實(shí)現(xiàn)下降速度的調(diào)節(jié)。
4、冷卻水與淬火液循環(huán)系統(tǒng)
中頻電源、電容器、變壓器和感應(yīng)器在工作過程中需要水冷，而且利用軟化水對(duì)這些部分進(jìn)行冷卻，冷卻水在工作過程中是絕對(duì)不可以停的，否則感應(yīng)器在1s之內(nèi)就會(huì)被燒穿，其它發(fā)熱元件在缺水工作時(shí)壽命也會(huì)受到影響，為此，我們從兩方面進(jìn)行保護(hù)：首先采用水位計(jì)檢測補(bǔ)水保證冷卻水池不缺水；其次在冷卻水的上水管路中設(shè)置水壓傳感器，當(dāng)水壓低于設(shè)定值時(shí)設(shè)備停機(jī)。
淬火液的溫度變化對(duì)淬火質(zhì)量會(huì)有影響，系統(tǒng)設(shè)計(jì)為：當(dāng)淬火液溫度低于設(shè)定值時(shí)，外循環(huán)冷卻系統(tǒng)關(guān)閉，當(dāng)淬火液溫度高于設(shè)定值時(shí)，外循環(huán)冷卻系統(tǒng)打開，溫度信號(hào)由傳感器傳送到控制系統(tǒng)，并在控制面板上顯示。
冷卻液池和淬火液池設(shè)計(jì)在機(jī)床內(nèi)部，內(nèi)表面涂專用防腐涂料，具防銹性和密封性，在外部用不銹鋼版式換熱器對(duì)兩套內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行旁路冷卻。
5、曲軸專用薄型淬火變壓器
淬火變壓器的作用是調(diào)整負(fù)載的阻抗，使之與中頻電源匹配，通常使用的變壓器體積大重量大，厚度至少在360mm以上。全自動(dòng)曲軸淬火設(shè)備需要同時(shí)進(jìn)行２個(gè)以上軸頸的淬火加工，使用的變壓器要求厚度小、重量輕，為此，我們開發(fā)了專用的薄型淬火變壓器，厚度70mm，容量600kVA，輸出功率達(dá)200kW，電參數(shù)穩(wěn)定，可滿足大批量生產(chǎn)的需要。