在齒輪的強化方法中，感應淬火與調(diào)質(zhì)、滲碳、滲氮一起構(gòu)成四大基礎(chǔ)工藝。考慮到生產(chǎn)實際，在風電增速箱內(nèi)齒圈的批量生產(chǎn)中采用滲氮或感應淬火工藝可以獲得比較高的生產(chǎn)效率及較低的生產(chǎn)成本。具體采用何種工藝主要由客戶要求、自身工藝控制水平及生產(chǎn)效率成本等因素而定。根據(jù)ISO6336標準，對于模數(shù)大于16的齒輪件就不再推薦使用氮化工藝提高表面硬度，故對模數(shù)大于16的內(nèi)齒圈推薦采用感應淬火工藝進行加工。

1.感應淬火工藝

風電增速箱內(nèi)齒圈一般采用逐/隔齒沿齒溝掃描技術(shù)進行感應淬火。感應器采用仿形法設(shè)計制造，其中一種可行的方案大體結(jié)構(gòu)示意如圖1所示。

圖1 內(nèi)齒圈感應淬火用感應器結(jié)構(gòu)示意

采用設(shè)計制造合理的感應器，配合精確的工藝參數(shù)控制，可以生產(chǎn)質(zhì)量優(yōu)良、穩(wěn)定的感應淬火齒圈。目前我公司內(nèi)齒圈感應淬火技術(shù)已接近成熟，可加工出沿齒槽層深均勻，組織細密，深度滿足設(shè)計要求的零件。切割齒圈制樣，腐蝕后熱形顯示如圖2所示。

圖2 感應淬火內(nèi)齒圈齒槽截面熱形圖

為達到這樣較好的感應淬火結(jié)果，生產(chǎn)時需要根據(jù)感應淬火設(shè)計要求針對如下工藝參數(shù)進行選擇：

（1）電流頻率

由感應電流透入深度計算。針對內(nèi)齒圈數(shù)毫米的工藝層深要求，一般采用中頻感應電源進行加熱。

（2）感應器與零件間隙

由工藝試驗確定?？紤]到現(xiàn)場生產(chǎn)控制水平，機床精度***及零件熱輻射對感應器的影響，推薦各處間隙保證在1.5mm以上。

（3）加熱功率及掃描速度

由工藝試驗確定。掃描速度影響生產(chǎn)效率，加熱功率影響零件開裂風險。要綜合考慮各因素后選擇***合適參數(shù)。

（4）加熱-淬火間隔

影響零件開裂風險。通過調(diào)節(jié)相關(guān)機構(gòu)及掃描速度來控制。

2.感應淬火質(zhì)量控制

為保證產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性，在批量生產(chǎn)時，零件質(zhì)量控制計劃主要包含以下幾點：

（1）機床精度控制

由于采用逐/隔齒沿齒溝掃描技術(shù)進行感應淬火，固工藝上對機床本身精度有較高要求。目前采用的主流辦法是使用與感應器間位置可調(diào)的導向機構(gòu)進行精確定位。此機構(gòu)配合機床的浮動裝置可彌補機床動作精度的部分不足，完成工藝上對感應器與零件間隙控制精度的要求。生產(chǎn)中需要定期對機床進行精度測量，而機床上起承載回轉(zhuǎn)作用的支撐臺尤為要注意這一點。推薦至少每班次使用絲表測量齒圈外圓跳動，并檢查機床十字浮動裝置運作/報警正常。

（2）感應器控制

風電增速箱內(nèi)齒圈感應淬火的質(zhì)量很大程度上決定于感應器設(shè)計的優(yōu)劣。一個設(shè)計精良的感應器，本身對零件加熱效率高、功率在整個齒槽表層分布合理、壽命長、發(fā)生異常概率低。而使用不滿足以上特性的感應器會增加感應淬火工序的質(zhì)量控制風險、降低良品率，從而間接提高了產(chǎn)品成本。故感應器設(shè)計質(zhì)量控制在整個感應淬火質(zhì)量控制體系中尤為重要。對內(nèi)齒零件進行感應淬火時采用的感應器肯定安裝了導磁體，而工藝試驗中如需對導磁體進行修形時應根據(jù)導磁體種類不同采用不同方式：矽鋼片結(jié)構(gòu)的應在修形后重新磷化，防止矽鋼片間導通或擊穿；鐵氧體結(jié)構(gòu)的應注意加工力度，防止粉末冶金成形的易碎裂。

另一方面，感應器在生產(chǎn)使用過程中受到淬火液、本身通電產(chǎn)生的熱效應、高溫零件熱輻射等影響，會發(fā)生各種異常，影響其表層電流分布，從而使淬硬層深及淬火組織與新感應器所得結(jié)果發(fā)生偏離。故生產(chǎn)過程中對感應器狀態(tài)的全程跟蹤監(jiān)控是質(zhì)量控制體系中很重要的一環(huán)。建議針對每只感應器建立專門臺賬進行跟蹤，對其變形情況、試樣結(jié)果、修形/返修過程進行記錄。對于使用壽命接近/超過一般使用壽命的感應器，要綜合考慮各項成本后采用提高淬代表試樣頻次或直接報廢。

（3）水基淬火液參數(shù)控制

目前感應淬火中使用PAG水基淬火液進行淬火冷卻。PAG淬火液是由聚烷撐二醇（Polyaleneglycol）聚合物加上能獲得其他輔助性能的復合添加劑并溶于水獲得的水溶性淬火介質(zhì)。使用中，淬火液可能發(fā)生的變化主要有兩類：一類是其冷卻性能上的變化，另一類是其防銹和防***等性能的變化。對PAG淬火液冷卻性能進行監(jiān)控時，由于其PAG組分在所有溶質(zhì)中的比例及有效PAG聚合物在所有PAG聚合物中的比例在生產(chǎn)過程中會不斷下降。故不能只通過如折光儀濃度法、粘度測量法、真實濃度測量法等進行控制，還要定期使用冷卻特性測試儀進行測試，并用得到的冷卻特性曲線控制濃度。在成本許可的條件下，推薦每月徹底更換一次淬火液，從而杜絕因淬火液老化等問題導致的批量質(zhì)量事故。

（4）零件狀態(tài)控制

由于感應淬火使用感應電流進行加熱，而感應電流在工件表面分布之于工件表面狀態(tài)有很高的敏感性。故感應淬火對工件表面狀態(tài)的要求要高于其他熱處理方式。對齒形確定的內(nèi)齒圈來說，生產(chǎn)中主要考慮感應電流的尖角效應對其影響。一般要求工件表面無超過20絲臺階、積屑瘤、鐵屑等，倒角圓滑過渡。

3.感應淬火的優(yōu)缺點

將感應淬火技術(shù)應用于風電增速箱內(nèi)齒圈上，不僅具有生產(chǎn)效率高、節(jié)約能源、環(huán)境污染小以及易于實現(xiàn)自動化等感應淬火共有優(yōu)點，還具有以下特點：

（1）相比于氮化，其對基體硬度和組織要求可以適當放寬。

（2）相比于滲碳淬火，工件不是整體加熱，變形較小，故相應磨量較小，設(shè)計放模量可減少，且后續(xù)生產(chǎn)加工成本較低。

（3）批量生產(chǎn)時交貨期短，滿足一些客戶需求。

（4）便于機械化和自動化，設(shè)備緊湊，使用方便，勞動條件好。

但使用感應淬火技術(shù)對內(nèi)齒圈進行加工，尚有以下困難及缺點待克服：新齒形產(chǎn)品工藝試驗周期較長，感應器設(shè)計/相關(guān)工藝參數(shù)選擇需要慎之又慎；不能實現(xiàn)全齒寬淬硬。目前可滿足設(shè)計上80%齒寬高符合工藝要求，這一點也是未來需要改進和克服的地方；批量生產(chǎn)時，發(fā)生批量事故風險較大，需要嚴格的質(zhì)量控制體系和較高的質(zhì)量控制水平來進行控制。