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機車齒輪感應熱處理現狀及展望
date：2023-07-18 17:22:32 來源：泉州市金錦機（jī）電設備有限公司
在更新控製精度高、自動化程度高的淬火（huǒ）設備後，機車齒輪生產質量、效率有望進一步提高。雙頻（pín）淬火設備在推廣的同時需要完成地鐵、城軌機車齒（chǐ）輪的驗證工作。行業協會可（kě）爭取立（lì）項，組織（zhī）相關單位完善機車（chē）感應齒輪的基礎研究工作，如硬化層應力分布（bù）、疲（pí）勞強度的測定。
感應加熱技（jì）術（shù）在國內機車工業上的運用源（yuán）於（yú）20世紀60年代。機車感應淬火齒輪一般要求硬化（huà）層（céng）深2~4mm，硬度52~60HRC。曆經40年的發展，感應淬火（huǒ）機車齒輪廣泛應用於200km/h以（yǐ）下的客、貨運機車（DF、SS係列等）及城市輕軌、地鐵機車，並應用於替代進口機車齒輪。
一、機車齒輪感應熱處理的現狀
1.技術（shù）現狀
國（guó）內各廠家均采用中頻（pín）埋油沿齒廓淬火工藝。自20世（shì）紀70年代至90年代中期，國內（nèi）機車感應齒輪生產廠家經曆（lì）了淬火（huǒ）工（gōng）藝摸索、批量生產（chǎn）國產120km/h以下機車齒輪、進口機車齒（chǐ）輪國產化等階段，工藝得（dé）到逐漸（jiàn）穩（wěn）定。自90年代中期以來，隨著鐵路工業的迅速發展，機車運行速度及牽引噸數（shù）逐年提高，感應齒（chǐ）輪服役期故障率逐步上升，突（tū）出表現在齒輪全齒寬範圍內兩端未硬化，使用過程中產生彎曲疲勞裂紋，經過近幾年的研究摸索，相關廠家采用新工藝後，已實現齒輪全齒寬範圍內硬化。
現機車用感應齒輪使用速度已由80~100km/h提高至（zhì）140~160km/h，壽命由初期的40萬km提（tí）高到100萬km以上。
2.裝備現狀
（1）機床現國內各廠家機（jī）床裝備水平參差不齊，液壓升降、無限位、淬火變壓器半潛（qián）式機床，第（dì）1.5代液壓升降、有（yǒu）限位（wèi）、PLC控製機床，以及第2代絲杆步進電機升降（jiàng）、半數控控製機床並（bìng）存。機床仍然占主導地位（wèi），由於機床仍沿用60年代末的設計，定位精度差（chà）、穩定（dìng）性差，已不能（néng）滿足齒輪生產的要求，必須更新換（huàn）代；第2代淬火（huǒ）機床現僅有1台（tái），於2004年投入使用，基本滿足生產要求，但在技（jì）術水平（píng）上仍未能達到同期通用淬火機床的技術水平。
（2）電源淬火電源仍然使（shǐ）用機式（shì）中頻發電機（組），少數廠家曾試用過國產晶閘管中頻電源，但由於可靠性不佳（jiā），未能推廣，第3代全固態IGBT中頻電源在國（guó）內機車齒輪感應熱處理行業未能運用。
二、機車齒輪感應熱處理存在的問題
1.基礎研究嚴重不足
（1）使用速度160km/h以下齒輪的設計理論儲備較多，而對於速度160km/h以上機車能否使用感（gǎn）應（yīng）齒輪在理論上仍處於空白階段。
（2）感（gǎn）應齒輪未進行實物（wù）接（jiē）觸、彎曲疲勞強度試驗論證，以（yǐ）致於齒（chǐ）輪使用壽命不能精（jīng）確（què）預估。
（3）對感應齒輪硬化層區域應力分布情況未作深入研究。
（4）模數6mm以（yǐ）下城軌、地鐵機車感應齒輪雙頻淬火是發展（zhǎn）潮流，但雙頻淬火仍停 留於調研階段（duàn），設計人員對雙頻淬火齒輪運（yùn）用範圍、使用壽命等方麵存在諸多盲點，未能開展雙頻（pín）淬火齒輪的試驗台實物試驗驗證。
2.設備老化
（1）國內機車齒（chǐ）輪生（shēng）產廠家感應淬火機床普（pǔ）遍老化（huà），CNC數控、絲杆侍服電機精確走行、在線實時監控等技術均未采用。而許多國內感應設備製造廠家齒輪淬火機床仍停留於10年前的技術水平（píng）。
（2）中頻電源仍然為機式中頻發電機（組（zǔ）），而（ér）全固態IGBT中頻電源在鐵道行業未有成功運用經曆。
（3）重熱輕冷（lěng），忽視冷卻介（jiè）質對淬火質量的影響，現（xiàn）國內機車感應齒輪生產廠家仍將機油作為主要淬火介質，輪（lún）齒齒麵硬度分布（bù）不理想。
（4）齒輪冷熱加工配合不夠（gòu），忽視（shì）倒角大小（xiǎo）、形狀及（jí）齒根粗糙度、齒根圓弧形狀等機加（jiā）工項點對感應加熱及質量的影響。
三、機車齒輪感應（yīng）熱（rè）處理展望
（1）在更新控製精度高、自動化程度高的淬火設備（bèi）後，機車齒輪（lún）生產質量（liàng）、效率有望進一步提高。
（2）雙頻淬火設備在推廣的同時需要（yào）完成地鐵、城（chéng）軌機車齒輪的驗證工（gōng）作（zuò）。
（3）行業協會可爭取立項，組織相關單位完善機車感應齒輪的基礎研究工（gōng）作，如硬化層應力（lì）分布、疲勞強度的測定。
感應加熱技（jì）術（shù）在國內機車工業上的運用源（yuán）於（yú）20世紀60年代。機車感應淬火齒輪一般要求硬化（huà）層（céng）深2~4mm，硬度52~60HRC。曆經40年的發展，感應淬火（huǒ）機車齒輪廣泛應用於200km/h以（yǐ）下的客、貨運機車（DF、SS係列等）及城市輕軌、地鐵機車，並應用於替代進口機車齒輪。
一、機車齒輪感應熱處理的現狀
1.技術（shù）現狀
國（guó）內各廠家均采用中頻（pín）埋油沿齒廓淬火工藝。自20世（shì）紀70年代至90年代中期，國內（nèi）機車感應齒輪生產廠家經曆（lì）了淬火（huǒ）工（gōng）藝摸索、批量生產（chǎn）國產120km/h以下機車齒輪、進口機車齒（chǐ）輪國產化等階段，工藝得（dé）到逐漸（jiàn）穩（wěn）定。自90年代中期以來，隨著鐵路工業的迅速發展，機車運行速度及牽引噸數（shù）逐年提高，感應齒（chǐ）輪服役期故障率逐步上升，突（tū）出表現在齒輪全齒寬範圍內兩端未硬化，使用過程中產生彎曲疲勞裂紋，經過近幾年的研究摸索，相關廠家采用新工藝後，已實現齒輪全齒寬範圍內硬化。
現機車用感應齒輪使用速度已由80~100km/h提高至（zhì）140~160km/h，壽命由初期的40萬km提（tí）高到100萬km以上。
2.裝備現狀
（1）機床現國內各廠家機（jī）床裝備水平參差不齊，液壓升降、無限位、淬火變壓器半潛（qián）式機床，第（dì）1.5代液壓升降、有（yǒu）限位（wèi）、PLC控製機床，以及第2代絲杆步進電機升降（jiàng）、半數控控製機床並（bìng）存。機床仍然占主導地位（wèi），由於機床仍沿用60年代末的設計，定位精度差（chà）、穩定（dìng）性差，已不能（néng）滿足齒輪生產的要求，必須更新換（huàn）代；第2代淬火（huǒ）機床現僅有1台（tái），於2004年投入使用，基本滿足生產要求，但在技（jì）術水平（píng）上仍未能達到同期通用淬火機床的技術水平。
（2）電源淬火電源仍然使（shǐ）用機式（shì）中頻發電機（組），少數廠家曾試用過國產晶閘管中頻電源，但由於可靠性不佳（jiā），未能推廣，第3代全固態IGBT中頻電源在國（guó）內機車齒輪感應熱處理行業未能運用。
二、機車齒輪感應熱處理存在的問題
1.基礎研究嚴重不足
（1）使用速度160km/h以下齒輪的設計理論儲備較多，而對於速度160km/h以上機車能否使用感（gǎn）應（yīng）齒輪在理論上仍處於空白階段。
（2）感（gǎn）應齒輪未進行實物（wù）接（jiē）觸、彎曲疲勞強度試驗論證，以（yǐ）致於齒（chǐ）輪使用壽命不能精（jīng）確（què）預估。
（3）對感應齒輪硬化層區域應力分布情況未作深入研究。
（4）模數6mm以（yǐ）下城軌、地鐵機車感應齒輪雙頻淬火是發展（zhǎn）潮流，但雙頻淬火仍停 留於調研階段（duàn），設計人員對雙頻淬火齒輪運（yùn）用範圍、使用壽命等方麵存在諸多盲點，未能開展雙頻（pín）淬火齒輪的試驗台實物試驗驗證。
2.設備老化
（1）國內機車齒（chǐ）輪生（shēng）產廠家感應淬火機床普（pǔ）遍老化（huà），CNC數控、絲杆侍服電機精確走行、在線實時監控等技術均未采用。而許多國內感應設備製造廠家齒輪淬火機床仍停留於10年前的技術水平（píng）。
（2）中頻電源仍然為機式中頻發電機（組（zǔ）），而（ér）全固態IGBT中頻電源在鐵道行業未有成功運用經曆。
（3）重熱輕冷（lěng），忽視冷卻介（jiè）質對淬火質量的影響，現（xiàn）國內機車感應齒輪生產廠家仍將機油作為主要淬火介質，輪（lún）齒齒麵硬度分布（bù）不理想。
（4）齒輪冷熱加工配合不夠（gòu），忽視（shì）倒角大小（xiǎo）、形狀及（jí）齒根粗糙度、齒根圓弧形狀等機加（jiā）工項點對感應加熱及質量的影響。
三、機車齒輪感應（yīng）熱（rè）處理展望
（1）在更新控製精度高、自動化程度高的淬火設備（bèi）後，機車齒輪（lún）生產質量（liàng）、效率有望進一步提高。
（2）雙頻淬火設備在推廣的同時需要（yào）完成地鐵、城（chéng）軌機車齒輪的驗證工（gōng）作（zuò）。
（3）行業協會可爭取立項，組織相關單位完善機車感應齒輪的基礎研究工（gōng）作，如硬化層應力（lì）分布、疲勞強度的測定。
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