第五章 感应热处理设备及其它表面加热设备-1

1、1.1第五章第五章 感应热处理设备及其它感应热处理设备及其它表面加热设备表面加热设备1.21.3 在这种情况下，单从材料选择入手或采用普通热处理方法，在这种情况下，单从材料选择入手或采用普通热处理方法，都不能满足其要求。都不能满足其要求。低碳钢低碳钢 ：可满足心部要求，：可满足心部要求， 表面要求不能满足；表面要求不能满足；高碳钢：高碳钢： 可满足表面要求，可满足表面要求， 心部要求不能满足；心部要求不能满足； 表面热处理 表面淬火是将工件的表面层淬硬到一定深度表面淬火是将工件的表面层淬硬到一定深度, ,而心部仍而心部仍保持未淬火状态的一种局部淬火法保持未淬火状态的一种局部淬火法. .它是利用

2、快速加热使它是利用快速加热使钢件表面奥氏体化钢件表面奥氏体化, ,而中心尚处在较低温度而中心尚处在较低温度. .1.4 一一 工作原理：工作原理： 感应电动势的瞬时值感应电动势的瞬时值 取决于感应器内流过的频率，电流频率越高，取决于感应器内流过的频率，电流频率越高， 越高，越高，e越大。越大。第一节第一节感应热处理的基本原理感应热处理的基本原理1.51 1、邻近效应：、邻近效应：一一 感应热处理的基本原理感应热处理的基本原理1.62 2、圆环效应：当交变电流通过环形导体时，电流仅、圆环效应：当交变电流通过环形导体时，电流仅仅集中在圆环的内侧，这种现象叫圆环效应。仅集中在圆环的内侧，这种现象叫圆

3、环效应。3 3、尖角效应：当感应器与工件间的距离相同，但在、尖角效应：当感应器与工件间的距离相同，但在工件尖角处的加热强度远较其它光滑部位强烈。往往工件尖角处的加热强度远较其它光滑部位强烈。往往会造成过热，这种现象称为尖角效应。会造成过热，这种现象称为尖角效应。1.7第二节第二节 感应热处理设备的选择感应热处理设备的选择一、感应热处理设备的特点和分类一、感应热处理设备的特点和分类特点特点 加热速度快，温度高，生产效率高加热速度快，温度高，生产效率高 氧化脱碳氧化脱碳 表面质量表面质量 耐磨性耐磨性 心部无相变心部无相变 变形变形 淬火层容易控制淬火层容易控制 不适于复杂形状零件和小批量生产不适

4、于复杂形状零件和小批量生产 设备昂贵，耗电量大设备昂贵，耗电量大1.8二二 感应热处理设备的选择感应热处理设备的选择 1 分类分类 高频感应加热高频感应加热电流频率为电流频率为801000kHz，功率范围，功率范围5500kW,可获可获得的表面硬化层深度为得的表面硬化层深度为0.13mm。需变频装置，加热速度快，主要用需变频装置，加热速度快，主要用于中小模数齿轮和小轴的表面淬火。于中小模数齿轮和小轴的表面淬火。 中频感应加热中频感应加热电流频率为电流频率为50010000Hz，功率范围，功率范围151000kW，可获得可获得36mm深的硬化层，主要深的硬化层，主要用于要求淬硬层较深的零件，如发

5、用于要求淬硬层较深的零件，如发动机曲轴、凸轮轴、大模数齿轮、动机曲轴、凸轮轴、大模数齿轮、较大尺寸的轴等。较大尺寸的轴等。 工频感应加热工频感应加热电流频率为电流频率为50Hz，功，功率范围率范围504000kW，可获得，可获得1015mm以上的硬化层。不需变频装以上的硬化层。不需变频装置，加热速度低。适用于大直径钢置，加热速度低。适用于大直径钢材的穿透加热及要求淬硬层深的大材的穿透加热及要求淬硬层深的大工件的表面淬火。工件的表面淬火。1.9二、感应加热设备频率的选择二、感应加热设备频率的选择选择原则：根据工件的技术条件要求（淬硬层深度（选择原则：根据工件的技术条件要求（淬硬层深度（mm）大小

6、）大小）淬硬层深淬硬层深度（度（mm）1.01.52.03.04.06.010.0最高频率最高频率25000010000060000300001500080002500最低频率最低频率150007000400015001000500150最佳频率最佳频率600002500015000700040001500500推荐使用推荐使用设备设备真空管真空管式式真空管式或机真空管式或机式（式（8000赫）赫）同左同左机式机式（8000赫）赫）机式机式（2500赫）赫）同左同左机式（机式（500、1000赫）赫）1.10三、感应加热设备功率的确定三、感应加热设备功率的确定02P FPkWFkW/cm0设备

7、的总功率 （）设备的效率（）；工件的加热面积；P -工件单位面积功率（）。1.11第三节第三节 感应器设计概要感应器设计概要一、感应器结构尺寸的设计一、感应器结构尺寸的设计 中频感应器中频感应器 高频感应器高频感应器1感应圈；2汇流板；3接线座；4冷却水管；5喷水管感应器的设计包括：感应器的设计包括：感应圈的形状、尺感应圈的形状、尺寸、圈数，感应器寸、圈数，感应器与工件的间隙，汇与工件的间隙，汇流板的尺寸和连接流板的尺寸和连接方法，冷却方式等。方法，冷却方式等。 1.12（一）感应器与工件间的间隙（一）感应器与工件间的间隙（1 1）间隙大小与功率因素关系）间隙大小与功率因素关系21cos112

8、MMMaPaPP功率因素间隙；磁流产生的深度，；（2 2）间隙大小与淬硬层的关系（频率有关）间隙大小与淬硬层的关系（频率有关） 从邻近效应考虑，间隙小，从邻近效应考虑，间隙小，邻近邻近效应越显著，电流透入深效应越显著，电流透入深度越小，淬硬层深度减小。间隙越小，操作越不方便，工件与度越小，淬硬层深度减小。间隙越小，操作越不方便，工件与感应器接触短路的可能性越大。感应器接触短路的可能性越大。（3 3）间隙大小与设备的功率大小的关系）间隙大小与设备的功率大小的关系 设备功率大，间隙尺寸可大些；设备功率大，间隙尺寸可大些；1.13 用用6060千瓦的高频感应加热设备处理简单外圆表面时，千瓦的高频感应

9、加热设备处理简单外圆表面时，间隙多采用间隙多采用2 23mm3mm。同样的工件若采用。同样的工件若采用100100千瓦的设备时，千瓦的设备时，由于功率大，间隙可采用由于功率大，间隙可采用3 35mm5mm。 对淬硬层深度较大的工件，间隙可增大到对淬硬层深度较大的工件，间隙可增大到5 56mm6mm。 中频感应加热时，间隙应比高频大些。中频感应加热时，间隙应比高频大些。例如：例如：1.14（二）感应器的截面尺寸（二）感应器的截面尺寸外圆加热用的感应圈内径：外圆加热用的感应圈内径：002DDDaD感应圈的内径；工件的直径；感应圈高度：感应圈高度：2mm(8 10)(mm)HLaHLL（）(适用于短

10、轴工件)(适用于长轴工件)淬硬区的长度；1.15二、导磁体和屏蔽作用二、导磁体和屏蔽作用 导磁体导磁体1.16第四节第四节 淬火机床淬火机床1.17火焰表面淬火火焰表面淬火 1、定义：定义： 火焰表面淬火是应用氧火焰表面淬火是应用氧乙炔（或其它可燃气体）火焰，乙炔（或其它可燃气体）火焰，对零件表面加热，然后快速冷对零件表面加热，然后快速冷却的淬火。却的淬火。淬硬层：淬硬层：26mm26mm2、 特点：特点：（1）设备简单，成本低；）设备简单，成本低；（2）适合单件小批量生产；）适合单件小批量生产；（3）表面易过热；）表面易过热；（3）淬火质量不够稳定；）淬火质量不够稳定；1.18二、激光表面热处理装置二、激光表面热处理装置它是利用高能量的激光扫描工件表它是利用高能量的激光扫描工件表面，使工件表面快速加热面，使工件表面快速加热. .工件基体工件基体仍处于冷态。由于热传导的作用，表仍处于冷态。由于热传导的作用，表面热量迅速传到工件其它部位，在瞬面热量迅速传到工件其它部位，在瞬间可进行自冷淬火，实现工件表面相间可进行自冷淬火，实现工件表面相变硬化。变硬化。 淬硬层深度淬硬层深度:0.3-0.5mm :0.3-0.5mm 激光热处理与普通热处理相比，激