低噪声长寿命齿圈关键工艺技术研究

齿圈是各种柴油发动机或汽油发动机的重要部件。齿圈和为发动机提供转动惯量的圆盘构成一个部件。发动机启动时，飞轮齿圈与起动机的齿轮啮合，带动曲轴转动，使发动机正常工作。发动机启动时，齿圈齿轮会瞬间产生很大的冲击力，齿间会有撞击声。因此，如何提高产品的抗冲击性能，降低啮合噪音等。在齿圈的设计和制造过程中，同时提高生产效率和延长使用寿命的齿圈已经成为提高产品竞争力的核心技术。

齿圈加工后应进行热处理，以提高表面硬度和耐磨性。目前常用的热处理工艺是高频感应淬火，多用于工业金属零件的表面淬火。是一种使工件表面产生一定的感应电流，快速加热零件表面，然后快速淬火的金属热处理方法。使用的设备是高频淬火感应器。感应加热的原理是将工件放入感应器中，感应器通常是中频或高频交流电(1000 ~ 300000Hz或更高)的空心铜管。将铜管制成方管形状，利用设计的夹具在加热变形的情况下快速完成成型，从而制成所需的圆柱形感应器，并产生交变磁场，在工件中产生同频率的感应电流。这种感应电流在工件上分布不均匀，表面强，内部弱，中心接近于零。利用这种趋肤效应，可以快速加热工件表面，几秒钟内表面温度升至800 ~ 1000℃，而中心温度略有上升。普通齿圈的淬火要求一般为淬火件，齿圈两端的硬化层深度、硬度、金相等级相同。这种结构可以满足普通齿圈，淬火后工件硬化层深度相同的淬火要求。

一、倒梯形结构齿圈淬火感应器应用扩展齿圈使用寿命

国产齿圈热处理主要采用高频感应淬火工艺，但感应器的结构会带来不同的淬火效果。通常齿圈上下端面的硬化层深度相同，即两端面的硬化层硬度相同。如果硬度高，齿心会变脆，容易折断，大大降低了牙齿的耐用性。在齿圈的实际工作中，只有靠近啮合齿轮的端面受到较大冲击，而附着在飞轮上的端面应保持柔软，具有最佳的缓冲效果。这样，硬齿面和相对较软的齿心是最好的齿圈淬火状态，倒梯形结构的淬火感应器可以达到这种“外硬内软”的理想状态。

根据齿圈的实际使用情况，与起动机齿轮啮合的齿圈的入口端受冲击较大，工作频率较高，即齿圈的倒角端和齿圈的非倒角端面承受的载荷不同，对齿圈两端硬化层的深度和硬度要求不同，为了保证齿的使用寿命，对其进行了硬化处理。虽然在实际加工过程中，有些因素可能会导致“阴阳面”，但这些“阴阳面”属于热处理缺陷，无法精确控制。

采用倒梯形结构齿圈淬火感应器，很好地解决了传统高频感应淬火工艺无法实现齿圈“阴阳面”的技术难题，大大延长了齿圈件的使用寿命。

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