外花键轴感应淬火工艺探讨

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某动力部轴要求对轴外花键部位进行感应淬火处理，因花键模数小，淬火时如工艺参数选择不当，容易出现整齿淬透情况，造成使用时出现断齿现象。本文通过优化感应淬火工艺参数，使花键淬火后达到齿面硬度42～47HRC，齿侧淬硬层深度≥1mm，齿根部位不淬火，从而满足花键轴的使用要求。

1 试验材料及方法

1.1 试验材料及技术要求

1）外花键轴直径为175m m，使用单圈侧喷外花键感应器，感应器与花键齿顶单边间隙为5～6mm。

2）技术要求：齿面硬度42～47HRC，齿根部位不淬火，淬硬层深度≥1mm。

1.2 试验参数及方法

选择设备额定功率为250kW，淬火工艺参数见表1。花键淬火方案如图1、图2所示。

表1 外花键淬火工艺参数

图1为采用方案一工艺参数进行感应加热淬火，目测判断出齿根部位已加热至淬火温度，具体齿根部位淬火情况，需切片后进行测定。图2为采用方案二工艺参数进行感应加热淬火，目测判断出齿根部位未加热至淬火温度，具体齿根部位是否已淬火，需切片后进行测定。

图1 花键淬火方案一

2 试验结果与分析

（1）变形情况 采用方案一、方案二工艺参数进行淬火后，对试验件淬火前后花键棒间距进行检测，结果见表2，淬火后变形均满足技术要求。

表2 变形情况 （mm）

（2）淬硬层深度及硬度 对淬火后花键采用里氏硬度计检测表面硬度，方案一花键淬火后齿顶表面硬度为49.0～53.9HRC，方案二花键淬火后齿顶表面硬度为44.0～46.9HRC。对淬火部位采用线切割进行取样，经4%硝酸酒精腐蚀后宏观形貌如图3、图4所示。从切片宏观形貌可看出，采用方案一工艺参数进行淬火后，齿根部位已淬火，采用方案二工艺参数进行淬火后，齿根部位未淬火，对采用两种方案淬火后齿部位进行显微硬度检测，图3检测部位为齿根，图4检测部位为齿侧，检测结果如图5所示。

图3 方案一花键淬火后切片宏观形貌

图4 方案二花键淬火后切片宏观形貌

图5 外花键显微硬度趋势

从图5检测结果得出，采用方案一工艺参数进行淬火后，齿根部位淬硬层深度为0.9mm，其余部位淬硬层深度大于1mm，采用方案二工艺参数淬火后，齿侧部位淬硬层深度为1.1mm，采用方案一和方案二工艺参数淬火后，硬度均满足技术要求。

3 结束语

1）在频率为10kHz左右，针对直径为175mm的小模数外花键，采用扫描淬火方法，通过调整感应淬火移动速度可得到理想的淬硬层深度和淬火区域，且淬火后花键棒间距变形较小，变形趋势均为棒间距增大，可通过内控尺寸的方式保证图样技术要求。

2）通过采用目测法观察花键齿面及齿根淬火情况，有一定的参考性，但对操作者技能要求较高，为了确保感应淬火区域准确性，需采用实体切片破坏检测淬火区域及淬硬层深度。