汽油機凸輪軸感應(yīng)加熱表面淬火有兩種工藝方法，一種是逐個凸輪加熱冷卻，另一種是全部凸輪同時加熱冷卻。目前國內(nèi)生產(chǎn)廠家都采用前一種，一方面，由于受到設(shè)備條件的限制，另一方面這種工藝方法更適合于多品種小批量的生產(chǎn)方式。我廠利用臥式淬火機床配國內(nèi)新開發(fā)的大功率可控硅中頻電源，對EQ491發(fā)動機鑄鐵凸輪軸的8個凸輪一次感應(yīng)加熱淬火，滿足了產(chǎn)品圖紙的技術(shù)質(zhì)量要求。
1 凸輪軸表面淬火的技術(shù)要求
EQ491發(fā)動機凸輪軸的材料為鉻鉬合金鑄鐵，其化學(xué)成分如表1。
表1 鉻鉬合金鑄鐵的化學(xué)成分 w（%）
| C | Si | Mn | S | P | Cr | Mo |
| 3.36 | 2.34 | 0.87 | 0.12 | 0.053 | 0.87 | 0.39 |
鉻鉬合金鑄鐵凸輪軸加熱前的金相組織為B型石墨+細珠光體+網(wǎng)狀碳化物。
凸輪毛坯在鑄態(tài)進行感應(yīng)加熱淬火，淬火的技術(shù)要求是表面硬度50-60HRC，桃尖硬化層深度為4.6mm-10.0mm，基圓硬化層深度為1.5mm-8.0mm。
2 感應(yīng)加熱淬火設(shè)備
用于EQ491發(fā)動機凸輪軸感應(yīng)加熱淬火的設(shè)備是臥式淬火機床和可控硅中頻裝置。
臥式淬火機床主要由裝料輥1、托架5等組成，其中尾架9和頭架10由同一長活塞桿帶動，沿兩平行的圓導(dǎo)軌左右移動，其作用是將推桿4送來的工件送入和退出感應(yīng)器3，托架5將受熱后的工件傳遞到滾筒7的頂尖位置，滾筒上對稱分布著4對頂尖，其中一對頂尖頂住工件后帶動工件自轉(zhuǎn)，同時滾筒轉(zhuǎn)動90°，將工件送入淬火介質(zhì)。當?shù)?對處于待工位置的頂尖頂住下—受熱工件后，滾筒再轉(zhuǎn)動90°，第1對頂尖松開，工件落在運輸機6上，運輸機將它提出液面并送往下道工序。
用于加熱的感應(yīng)器由8個有效圈并聯(lián)而成，有效圈通水冷卻。
3 感應(yīng)加熱淬火工藝
淬火機床的結(jié)構(gòu)確定后，8個凸輪感應(yīng)加熱淬火的工藝方法隨之確定了，這一工藝方法就是工件進入感應(yīng)器中，一次通電加熱，工件退出感應(yīng)器后轉(zhuǎn)入淬火介質(zhì)，浸液冷卻淬火。淬火所采用的工藝參數(shù)如表2。
表2 凸輪軸感應(yīng)加熱淬火工藝參數(shù)
| 電 參 數(shù) | 時間參數(shù)/s | 淬火介質(zhì) | |||||||||
| 直流電壓/V | 直流電流/A | 中頻電壓/V | 有效功率/kW | 電容量/uF | 變壓器匝比 | 中頻電頻率/kHz | 加熱 | 預(yù)冷 | 濃度（%） | 溫度/℃ | 攪動泵出口壓力/MPa |
| 380 | 800 | 620 | 350 | 180 | 18/1 | 3.7 | 13 | 2 | 11 | 10-40 | 0.4 |
4 感應(yīng)加熱淬火質(zhì)量
8個凸輪一次感應(yīng)加熱浸液冷卻后，硬化層的深度和淬火硬度如表3。從表3可以看出兩項指標都達到產(chǎn)品圖的技術(shù)要求。從凸輪淬火部位剖面圖中可以看出，硬化層均勻，位置正確。
表3 凸輪軸淬火硬度、硬化層深度
| 凸輪序號 | 淬火硬度HRC | 硬化層深度/mm | |
| 尖部 | 基圓 | ||
| 1 | 51 53.5 55 | 7.8 | 5.7 |
| 2 | 52 54 54 | 7.2 | 6.0 |
| 3 | 55 55.5 53 | 10.0 | 6.5 |
| 4 | 53 53 56 | 7.5 | 6.4 |
| 5 | 50 51 52.5 | 9.6 | 7.3 |
| 6 | 56 55 56 | 10.3 | 7.5 |
| 7 | 54 52 54 | 10.8 | 7.7 |
| 8 | 52 50 52 | 9.5 | 7.0 |
凸輪軸淬火后，徑向跳動增加值經(jīng)測試為0.15mm，可以不經(jīng)校直滿足下道工序的要求。淬火介質(zhì)的溫度在l0℃-40℃范國內(nèi)，淬火后的凸輪經(jīng)熒光探傷檢查無淬火裂紋。
5 結(jié)論
(1)凸輪軸臥式淬火機床配用大功率的可控硅中頻電源可以實現(xiàn)汽油機凸輪軸一次感應(yīng)加熱，浸液冷卻，余熱回火的工藝方法。不僅淬火質(zhì)量穩(wěn)定，面且自動化程度高，有利于大批量生產(chǎn)。
(2)采用今禹8-20水溶性淬火劑，可以控制工件在低溫階段的冷卻速度，即使淬火介質(zhì)的溫度為10℃，合金鑄鐵凸輪軸淬火也不產(chǎn)生淬火裂紋，這是用自來水冷卻達不到的。
(3)用紫鋼板焊接的8個并聯(lián)有效圈感應(yīng)器不僅結(jié)構(gòu)簡單，而且安裝可靠，使用壽命長。