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轎車輪轂軸承法蘭盤外圈雙溝道表面超音頻感應(yīng)器設(shè)計(jì)

2018-10-22

孟國(guó)飛、肖昌源、呂建敏
（廣東省韶關(guān)東南軸承有限公司）

　　轎車輪轂軸承法蘭盤外圈是連接萬(wàn)向節(jié)輸出軸與汽車輪轂的重要零件，其內(nèi)部有兩條溝道提供鋼球的自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn)的支承回轉(zhuǎn)面，溝道淬火形狀如圖1陰影部分所示，法蘭盤外圈選用鋼材Gcr15，要求成品淬硬區(qū)表面淬火硬度為59～64HRC。硬化層深度為1.8～3.0mm，零件經(jīng)淬火、低溫回火后（≤200ºC），金相組織為3～5級(jí)馬式體。

　　1.感應(yīng)器結(jié)構(gòu)

　　由于法蘭盤外圈雙溝道屬于內(nèi)孔感應(yīng)加熱的情況，根據(jù)法蘭盤外圈的兩條溝道直徑D2及兩條溝道的擋邊尺寸D1，把感應(yīng)器用純紫銅管彎制成回轉(zhuǎn)的匚形，如圖2所示，對(duì)兩條溝道達(dá)到同時(shí)加熱，匯流條與匯流板焊接在一起，匯流板與輸出橋板通過(guò)螺栓聯(lián)接。

　　為了減少對(duì)溝道外圍附近淬硬范圍，要把感應(yīng)器工作截面兩側(cè)面打扁，也是為了好固定導(dǎo)磁體用，由于在加熱的過(guò)程中感應(yīng)器會(huì)發(fā)熱，所以感應(yīng)器的內(nèi)部要通冷卻水。感應(yīng)器的上下兩段導(dǎo)體，由于通過(guò)的電流是反方向的，在兩相鄰的匚形導(dǎo)體的內(nèi)表面產(chǎn)生鄰近效應(yīng)，使到感應(yīng)磁場(chǎng)加強(qiáng)，容易導(dǎo)致兩溝道內(nèi)側(cè)倒角2、3處過(guò)熱，淬硬層很厚，同時(shí)溝道外側(cè)的1、4兩點(diǎn)的淬硬層不夠厚，溝道的淬硬層形狀不能很好的仿形溝道曲率，根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)要把感應(yīng)器的兩相鄰導(dǎo)體的中心距相對(duì)溝心距H1放大一點(diǎn)，才能達(dá)到淬硬層均勻仿形目的。為了使溝道有更好冷卻效果，噴水頭水孔取直徑Φ2.0mm與溝道是成30°的傾角，同時(shí)在工件的外面也有成30°傾角的附加噴水裝置，噴射壓力為0.2～0.3MPa，淬火液的溫度范圍一般為10°～45°，淬火液回流時(shí)用熱交換器來(lái)降溫，并配有溫控調(diào)節(jié)裝置，確保硬度在控制范圍之內(nèi)和防止淬火裂紋的發(fā)生。

　　由于感應(yīng)加熱存在圓環(huán)效應(yīng)使到輪轂軸承法蘭盤外圈的內(nèi)溝道加熱效率低，必須要用∩形鐵氧體的導(dǎo)磁體加在感應(yīng)器上，用以克服導(dǎo)體的圓環(huán)效應(yīng)，將電流驅(qū)逐到感應(yīng)器的外表面，可強(qiáng)化內(nèi)溝道加熱的鄰近效應(yīng)，提高了內(nèi)溝道加熱效率，除此之外，感應(yīng)器卡上導(dǎo)磁體后，磁力線將完全經(jīng)過(guò)導(dǎo)磁體而形成閉合回路，從而在很大的程度上減少磁力線的逸散，與此同時(shí)由于導(dǎo)磁體具有較高的導(dǎo)磁系數(shù)，還可使磁通增加，所有這些因素，可以將內(nèi)溝道感應(yīng)器的效率提高到接近外圓表面感應(yīng)器的水平。因此在匚形感應(yīng)器的打扁處裝上導(dǎo)磁效率高的鐵氧體的導(dǎo)磁體，導(dǎo)磁體之間用耐高溫的德邦密封膠3+3進(jìn)行固定，為了防止導(dǎo)磁體整體移位在噴水頭與導(dǎo)磁體之間還要填充耐高溫的絕緣紙。

　　2.感應(yīng)器設(shè)計(jì)參數(shù)的選取

　　結(jié)合圖1與圖3對(duì)感應(yīng)器的各個(gè)尺寸的參數(shù)按以下原則確定。

　?。?）Rc為感應(yīng)器工作截面圓孤，Rc=R-1.5，R為法蘭盤外圈溝道曲率半徑。

　?。?）R1感應(yīng)器的工作直徑外環(huán)的半徑，R1=（D2-0.5）/2，D2為法蘭盤外圈溝道直徑。

　?。?）R2感應(yīng)器的工作直徑內(nèi)環(huán)的半徑，R2=R1-Rc。

　?。?）B2為感應(yīng)器的Z寬外形尺寸，B2=B1+2（Rc-1），但它的大小是受D1的尺寸影響（D1為溝道擋邊尺寸），在設(shè)計(jì)時(shí)用1