La investigación y aplicación de la tecnología de enfriamiento por inducción para anillos de rodamientos sin correa blanda

  Los anillos de rodamiento ultraligeros y ultraligeros (la relación entre el diámetro exterior y el diámetro interior ≤1.143) son propensos a distorsionarse durante el procesamiento, especialmente durante el tratamiento térmico. El proceso de tratamiento térmico final generalmente adopta el templado de clasificación de martensita, el templado en matriz y, a veces, el acero al carbono medio después del templado y revenido para el tratamiento de nitruración de gas. Por un lado, el proceso de tratamiento térmico tradicional anterior lleva mucho tiempo, especialmente el tratamiento de nitruración de gas, para obtener la capa de nitruración de 0.8 mm necesita pasar más de 100 h, la distorsión de enfriamiento general es grande, la necesidad de dar forma al tratamiento, entonces el consumo de energía es muy alto; Por otro lado, el enfriamiento aparecerá hollín, residuos de salitre, etc., fáciles de causar contaminación ambiental, pero también existe un cierto grado de peligros para la seguridad.

  Las piezas del rodamiento se endurecen mediante calentamiento por inducción y la vida útil del rodamiento aumenta entre un 10 % y un 20 % en comparación con el calentamiento, el templado y el revenido en el horno. Mientras tanto, el equipo de enfriamiento por inducción cubre un área pequeña, ahorra energía, tiene buenas condiciones de trabajo y es conveniente para la mecanización, y el enfriamiento por inducción de escaneo axial tiene las ventajas de distorsión de parte pequeña, sin correa blanda, menos oxidación y descarbonización, y alta eficiencia de producción . Este documento presenta principalmente la tecnología de enfriamiento por inducción sin correa blanda y su aplicación de anillo de rodamiento extragrande y extraligero.

1. Requisitos técnicos para el tratamiento térmico de piezas

El material del anillo de rodamiento extragrande y extraligero que se usa en cierto tipo de caja de aumento de energía eólica es 42CrMo, el pretratamiento es templado, la dureza es de aproximadamente 300HBW. Las dimensiones y especificaciones de las piezas se muestran en la Figura 1. La relación entre el diámetro exterior y el meridiano interior de las piezas es 1.042.

HIGO. 1 diagrama de anillo de rodamiento

El proceso es un enfriamiento por inducción de frecuencia media, y la parte de enfriamiento es la posición del orificio interno de la pieza, como se muestra en la Figura 1. La dureza es de 52~58HRC, la profundidad de endurecimiento efectiva es de 3~5 mm (la profundidad de endurecimiento efectiva se determina de acuerdo con ISO3754), se requiere que la estructura metalográfica cumpla con los requisitos de JB/T9204. Requisitos de distorsión: la desviación del punto de fase debe controlarse dentro de 0.5 mm y la desviación del círculo de la cara final debe controlarse dentro de 0.1 mm.

2. Proceso de endurecimiento por inducción.

(1) Equipo de calentamiento de enfriamiento

La potencia de calentamiento es IGBT transistor de estado sólido potencia de calentamiento de frecuencia intermedia JIGC-500-10, la potencia de calentamiento máxima es de 500kW, la frecuencia ajustable es de 1~10kHz. Máquina herramienta de enfriamiento vertical de 1500 mm x 5000 mm.

El inductor se compone de la parte de calentamiento por inducción, la parte de rociado de extinción y el dispositivo de fijación. El espacio entre el inductor y la pieza de trabajo se controla dentro de 4 ~ 6 mm. Se adopta el método de apagado por calentamiento retardado.

HIGO. 2 Diagrama esquemático del dispositivo de calentamiento por inducción.

1. Parte de calentamiento del sensor 2. Parte de pulverización del sensor 3

(2) Parámetros del proceso de enfriamiento por inducción

El calentamiento se lleva a cabo escaneando y apagando a lo largo de la dirección axial del anillo, el inductor se fija y el anillo se calienta continuamente con la rotación de la placa de trabajo. Ajustando la potencia de entrada de la potencia de calentamiento, es decir, ajustando la corriente y el voltaje para controlar la potencia específica de la pieza de trabajo durante el calentamiento por inducción, para controlar la velocidad de calentamiento por inducción. Los parámetros del proceso de calentamiento por inducción se muestran en la Tabla 1. Después del enfriamiento rápido, la pieza de trabajo se templó a una temperatura baja de 200 ℃.

Tabla 1 Parámetros tecnológicos del calentamiento por inducción del anillo del rodamiento

3. Resultados y análisis de las pruebas

La muestra se intercepta en el medio de la zona de endurecimiento por inducción de las piezas y los resultados de la prueba se muestran en la Tabla 2.

Tabla 2 Resultados de la prueba de interceptación de muestras

Nota: 1. La profundidad de la capa de endurecimiento efectiva se determina según ISO3754.

2. La estructura metalográfica se evaluó según JB/T9204.

El valor de microdureza medido y la curva de gradiente de dureza se muestran en la FIG. 3.

HIGO. 3 Curva de gradiente de dureza

A partir de los resultados de las pruebas anteriores, la profundidad de la capa endurecida de la superficie, la dureza, la estructura metalográfica y otros indicadores técnicos del tratamiento térmico se ajustan mejor a los requisitos técnicos. No hay una correa blanda en el área apagada debido a la técnica de enfriamiento por inducción de enfriamiento por exploración a lo largo de la dirección axial. Se usó un probador de dureza Richter portátil para detectar la dureza del área de enfriamiento físico, que era de 54~56HRC con dureza uniforme.

Medición de la deformación: la desviación del punto de contacto es de 0.30 mm y la desviación de la cara final es de 0.05 mm, lo que cumple con los requisitos técnicos.

Medición del consumo de energía: calcule el consumo de energía real del proceso de tratamiento térmico dentro de un ciclo de acuerdo con GB/T17358. Después del cálculo, en un ciclo de producción, el consumo de energía real del proceso de enfriamiento por inducción es de aproximadamente 0.120 kW•h/kg. , el consumo de energía real del proceso de enfriamiento general es de aproximadamente 0.306kW•h/kg, y el consumo de energía real del proceso de nitruración de gas es de aproximadamente 0.844kW•h/kg. Por lo tanto, se puede ver que el proceso real del anillo del rodamiento que utiliza la tecnología de endurecimiento por inducción ahorra un 60.8 % de energía con respecto al enfriamiento general y un 85.8 % de energía con respecto a la nitruración con gas.

En términos de eficiencia de producción, el anillo de enfriamiento por inducción es aproximadamente 3 veces más eficiente que el enfriamiento general y 30 veces más eficiente que la nitruración de gas.

4. Notas finales

(1) Con un diseño de inductor razonable y parámetros de proceso apropiados, la adopción de la tecnología de enfriamiento por inducción sin banda suave para anillos de rodamientos extragrandes y extraligeros puede cumplir con los requisitos de diseño. Esta tecnología de enfriamiento por inducción sin banda blanda para anillos de rodamiento se ha aplicado con éxito a la producción en masa, con un proceso estable y una calidad confiable.

(2) La tecnología de enfriamiento por inducción de escaneo axial resuelve el defecto común de la correa blanda de calentamiento por inducción en el anillo de rodamiento grande, y la dureza del área de enfriamiento de las piezas es uniforme y consistente.

(3) El uso de la tecnología de endurecimiento por inducción sin banda blanda para anillos de rodamientos extragrandes y extraligeros no solo ahorra mucha energía sino que también mejora en gran medida la eficiencia de producción, acorta el ciclo de fabricación y reduce los costos de fabricación.