車軸是機(jī)車車輛中的部件之一，它直接關(guān)系到鐵道車輛行車安全。從19世紀(jì)中到20世紀(jì)初，各國(guó)對(duì)車軸的疲勞斷裂進(jìn)行了大量的研究，如科學(xué)家ｗｈｏｌｅｒ和ｈｏｇｅｒ用全尺寸車軸進(jìn)行車軸疲勞斷裂的研究，日本也對(duì)實(shí)物車軸進(jìn)行了大量的試驗(yàn)研究。對(duì)車軸疲勞強(qiáng)度和疲勞斷裂機(jī)理已研究很清楚，但鐵路車輛車軸疲勞斷裂依然存在。例如，在俄羅斯僅1993年在運(yùn)用的220～250萬根車軸中，因疲勞裂紋而報(bào)廢的就達(dá)6800根。法國(guó)在高速鐵路系統(tǒng)的定期檢修中，將輪座磨去0.5mm深，以防止再次裂紋萌生。在日本新干線使用的所有車軸，運(yùn)行 45萬公里后，用磁粉探傷儀進(jìn)行檢查，每年進(jìn)行磁粉探傷的車軸總數(shù)約2萬根。隨著高速鐵路在的興起和不斷發(fā)展，對(duì)車軸的安全使用性能提出了更高的要求。強(qiáng)化車軸表面，是提高車軸斷裂的重要措施。無論是法國(guó)、日本還是德國(guó)對(duì)高速運(yùn)行下的車軸都進(jìn)行了大量的研究和應(yīng)用，日本、法國(guó)均采用低碳鋼制造車軸，并進(jìn)行表面感應(yīng)淬火處理。日本新干線的使用結(jié)果表明，這種車軸經(jīng)表面感應(yīng)淬火后，克服了車軸的斷裂，-了行車安全。車軸材料我國(guó)的機(jī)車、車輛均采用碳素鋼車軸，縱觀總體情況，應(yīng)該說碳素鋼車軸是成熟的、-的。對(duì)于高速列車車軸材料是選碳素鋼還是合金鋼，我國(guó)還沒有成熟的技術(shù)。由于各國(guó)的國(guó)情不同 ，技術(shù)觀點(diǎn)不同 ，選用的車軸材料不盡相同，但都屬于低碳鋼范疇。
感應(yīng)淬火低碳鋼車軸表面采用感應(yīng)淬火是提高其疲勞壽命為經(jīng)濟(jì)而有效的方法。日本對(duì)此進(jìn)行了詳細(xì)的試驗(yàn)研究 ，并成功地運(yùn)用在高速鐵路上。日本新干線在這方面工作早在 1948年就開始了 ，碳素鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后 ，再沿車軸縱向進(jìn)行表面感應(yīng)加熱淬火 ，在淬硬層內(nèi)獲得非常細(xì)的馬氏體組織 ，使其表面硬度-增加。
齒輪的雙頻感應(yīng)加熱淬火方式
1雙頻感應(yīng)加熱原理
由于可控硅變頻器研制成功，能更方便地得到所要求的頻率，大直徑齒輪淬火設(shè)備技術(shù)參數(shù)，因此就為從單頻率感應(yīng)加熱轉(zhuǎn)向兩個(gè)以上頻率組合加熱的方法提供了可能性。
1.1原理
為了均勻加熱表面凹凸不平的制件，曾設(shè)想用兩種不同的頻率進(jìn)行感應(yīng)加熱。根據(jù)被加熱制件的形狀和渦流穿入- ，利用頻率的低頻提高制件凹處的溫度 ，高頻提高制件凸起部分的溫度 ，從而使制件獲得均勻的溫 度 。
這種原始的雙頻感應(yīng)加熱 和單頻加熱相比，雖可獲得較高的淬火。但作為使齒面 加熱更均勻的關(guān)鍵參數(shù)—— 頻率轉(zhuǎn)換時(shí)間的控制是很難掌握的 。實(shí)際上往往要經(jīng)過數(shù)次試驗(yàn)方能確定，故效率很低 。并且要使用兩臺(tái)高頻變壓器，頻率轉(zhuǎn)換計(jì)時(shí)失準(zhǔn)時(shí)很難調(diào)整 。此外，還受齒輪模數(shù)和輪廓尺寸的- 。
1.2 新的雙頻感應(yīng)加熱方法
新的雙頻感應(yīng)加熱方法可取代傳統(tǒng)的單頻和原始的雙頻感應(yīng)加熱的新的雙頻感應(yīng)加熱裝置，尤其適臺(tái)對(duì)齒輪進(jìn)行，高生產(chǎn)率的熱處理 。這種雙頻感應(yīng)加熱只用一個(gè)感應(yīng)線圈，可輪流用連續(xù)的或斷續(xù)的不同頻率的電流，使工件均勻加熱 。雖以極短的時(shí)間間隔輪流通以不同頻率的電流 ，但和用兩個(gè)不同頻率重合在一起 加熱時(shí)的效果一樣，可以隨意調(diào)節(jié)齒底 、齒面溫度 。與傳統(tǒng)方法相比，生產(chǎn)率和控制性能都得到明顯- 。
提升齒輪硬度的方式：感應(yīng)加熱及淬火
齒輪旋轉(zhuǎn)淬火使用環(huán)形感應(yīng)器
旋轉(zhuǎn)淬火是的感應(yīng)齒輪硬化方法，并且它-適用于中等大小的齒輪。在加熱期間旋轉(zhuǎn)齒輪以-能量的均勻分布。可以使用環(huán)繞整個(gè)齒輪的感應(yīng)器。當(dāng)應(yīng)用感應(yīng)器時(shí)，有五個(gè)參數(shù)對(duì)硬度起主要作用：頻率，功率，循環(huán)時(shí)間，感應(yīng)器幾何形狀和淬火條件。通過加熱時(shí)間，頻率和功率的變化獲得的感應(yīng)淬火圖案。通常，當(dāng)僅需要硬化齒尖時(shí)，應(yīng)結(jié)合較短的加熱時(shí)間來施加較高的頻率和較高的功率密度。為了硬化齒根，使用較低的頻率。
感應(yīng)淬火是一個(gè)兩步過程：加熱和淬火。兩個(gè)階段都很重要。在旋轉(zhuǎn)淬火應(yīng)用中有三種方法來淬火齒輪
1.將齒輪浸入淬火槽中。這種技術(shù)-適用于大齒輪；
2.使用集成噴霧淬火“就地”淬火。中小型齒輪通常使用這種技術(shù)淬火；
3.使用位于感應(yīng)器下方的單獨(dú)的同心噴霧滅火塊淬火。淬火-蒸氣層，沸騰和對(duì)流熱傳遞的三個(gè)階段的-冷卻曲線不能直接應(yīng)用于噴射淬火。由于噴射淬火的性質(zhì)，兩個(gè)階段被大大抑制。同時(shí)，在對(duì)流階段期間的冷卻更-。齒輪幾何形狀和轉(zhuǎn)速是在齒輪淬火期間對(duì)淬火流動(dòng)和冷卻-性具有顯著影響的其它因素。同樣重要的是避免感應(yīng)器和淬火系統(tǒng)相對(duì)于齒輪和齒輪擺動(dòng)的偏心。即使齒輪旋轉(zhuǎn)，齒輪擺動(dòng)將導(dǎo)致齒輪的特定部分在加熱期間更熱，因?yàn)椴还苄D(zhuǎn)，它將總是更靠近線圈。除了不均勻加熱以外，擺動(dòng)還引起不均勻淬火，導(dǎo)致額外的硬度不均勻性和齒輪形狀變形。已經(jīng)-，使用齒輪旋轉(zhuǎn)硬化技術(shù)而不是“逐齒”或“間隙”方法在齒根內(nèi)獲得更有利的壓縮應(yīng)力。
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