河南
某异形轴在第一次齿部淬火时，出现齿部淬火区域硬度不合格情况。经对不合格原因进行分析，认为感应器结构不合理是淬火区域硬度不合格的主要原因，后对感应器结构进行了改进，经生产验证，齿部淬火区域及硬度满足技术要求。
2 试验材料及方法
2.1 试验材料及技术要求
异形轴材料为42CrMo钢，其结构及淬火区域如图1所示。
淬火区域为图1中位置82mm尺寸区域，共4齿，每齿淬火部位相同，淬火区域内要求硬度＞50HRC，硬化层深度＞5mm。
2.2 第一次感应淬火试验
（1）感应淬火感应器结构及工艺参数根据淬火部位结构及淬火技术要求，第一次设计的感应器结构如图2所示。
采用的淬火工艺参数见表1。
工件淬火时先加热一段时间，待加热到温后工件旋转至喷淋部位进行冷却。根据感应加热时电流透入深度d热800≈800 500 d f 热，频率选择3～3.5kHz时，可以满足淬硬层深度＞5mm的技术要求。
（2）感应淬火加热情况在试验过程中，采用方案一工艺进行加热，出现轴淬火区域加热温度不能满足技术要求的情况，只有齿部尖角部位加热温度达到淬火温度，两侧部位温度未加热，实际加热区域如图3所示。
后延长加热时间，采用方案二工艺进行加热，加热情况未有改善。说明淬火区域温度不足主要是因为感应器结构不合理。通过对感应器结构进行分析，认为虽然感应器结构能够覆盖所有需要淬火区域，但感应器在两侧面产生的磁耦合效率较低，导致两侧面加热温度不足，因此为提高感应器的加热效率，需重新设计感应器结构。
2.3 第二次感应淬火试验
（1）感应器结构改进对感应器结构进行改进，主要是在感应器两侧面放置П形磁导体。图4所示为导磁体在感应器中的应用。
其中，图4a所示为一个线圈上的电流分布；在加热过程中，由于集肤效应，在工件一侧的表面会形成图4b所示的电流分布；增加导磁体后会形成图4c所示的电流分布，显然此时电流被“集中”在槽口面处，从而提高了磁耦合效率。改进后的感应器结构如图5所示。
（2）感应淬火试验采用改进后的感应器结构及方案一工艺进行感应加热淬火，在加热过程中，目测所要求加热区域温度达到淬火要求，后对淬火部位进行淬硬层深度、硬度检测。
3 试验结果与分析
对淬火部位采用里氏硬度计进行表面硬度检测，表面硬度为55～57HRC，满足技术要求。对淬火部位采用线切割进行取样，经4%硝酸酒精腐蚀后观察试样宏观形貌，如图6所示。
对淬火区域进行淬硬层深度检测，结果见表2。
从表2可看出，异形轴齿部感应淬火后，淬火区域表面硬度及淬硬层深度满足技术要求，说明在感应器两侧增加导磁体后，提高了磁耦合效率，从而可明显地提高两侧局部区域感应加热温度。
4 结束语
在感应淬火中，感应器结构的合理性是淬火的关键，感应器的设计、选用水平高低直接关系到工件的淬火质量。如感应器结构设计不合理，即使调整工艺参数也很难达到预想结果。在类似异形轴齿部感应淬火时，可以通过在感应器两侧铜管上增加导磁体来提高磁耦合效率，从而得到所需的淬火质量。
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