凸轮轴感应热处理工艺是怎样的?

    发动机凸轮轴感应热处理的电源频率，现在以8~10KHz为主流，功率则常用200KW左右。凸轮轴电源频率的选择，主要取决于凸轮的几何形状。早在20世纪50年代，前苏联高尔基汽车厂曾用2000Hz、200kW机式发电机，一次加热两恨凸轮轴的凸轮。当加热5.0~5.5s时，凸轮的圆弧部分高于中碳钢的淬火温度，而桃尖部分加热不足，必须预冷4.5~5.0s，才能使桃尖与圆弧部分温度均匀，而每根凸轮轴的耗电量为3.25 kW·h。当采用3600Hz、200kW机式发电机进行凸轮加热时，凸轮加热时间为3s，预冷只需2.5s，整个凸轮加热温度均匀，每根凸轮轴的能耗降到1.9kW·h。当采用8kHz机式发电机时，在175 kW功率时，加热时间为3s，预冷1s，冷却2.0 s，生产率明显上升，而能耗下降。凸轮用不同频率电源时的生产率与能耗数据见表5-7。

表5-7   凸轮用不同频率电源时的生产率与能耗数据

(2)凸轮感应悴火，基本上有两类:分段一次加热方法和整根凸轮轴一次加热方法。

    1)钢制凸轮轴，凸轮与轴颈一般采用分段一次加热方法。凸轮与轴径宽度相近时，可以共用一个感应器。解放牌汽车凸轮轴，凸轮、轴颈、偏心、齿轮四个不同部分，共用一个感应器，使用效果不错。此工艺的难点在于离轴颈很近的这个凸轮的淬火加热，当采用8~10kHz电流时，感应器的电磁场一部分会散逸到紧邻的轴颈，这样，轴颈局部会回火，而凸轮靠轴颈侧这一部分加热温度偏低。现在凸轮感应器两端已设计装上导磁体，解决了此一难点。

    凸轮轴感应热处理工艺上碰到的第二个难点，是两个相邻凸轮距离太近，如相距6~8mm。此时，感应器附加导磁体也有困难。解决的办法是将两个相邻凸轮一起加热，但由于感应器中间磁场较强，因此，感应器设计上要使并联的两个有效圈在中间部分离得远一些，并不完全与凸轮宽度相对一应。

 2)对于轿车合金铸铁凸轮轴，一般采用多个感应器串联、一次加热整根凸轮轴的工艺。

(3)回火  采用分段一次加热的凸轮轴，常采用自回火工艺。此时，淬火工艺应设定为每加热淬火凸轮轴的一个部分，下一个加热部分应位于已淬过火部分下面的位置。这样能保证已淬过火的部分不必受第二次冷却，就有可靠的自回火温度与时间。凸轮常因自回火温度不足，在下一工序前后会发现凸轮尖端部分崩落，如图5-18所示。有时会产生许多件同样崩落形式的废品，有时因感应器与加热部位位置的偏移，也会产生废品。

(4)淬裂  由于钢制凸轮轴淬火表面硬度要求较高，因此，比较容易产生裂纹。有些厂家对凸轮轴钢材碳含量进行精选，缩小上下限差，如45钢，精选u(C)为0.42%~0.47，或0.43%~0.48%。

(5)凸轮轴的变形  对于分段一次加热的凸轮轴，淬火后有弯曲，但易于校正，因为杆部未淬硬；但对多个凸轮一次加热的凸轮轴感应热处理，由于未悴硬的杆部极短，在可能条件下，采用校正棍，可减少变形。