感应淬火

感应淬火

利用电磁感应在工件内产生涡流进行加热
感应淬火(inductionhardeningorinductivehardening)就是利用电磁感应在工件内产生涡流而将工件进行加热。感应淬火设备类型分为:工频、低频、中频、超音频、高频、超高频感应淬火设备几种,根据淬硬深度需要来选择适用频率。[1]感应淬火工作原理:将工件放到感应器内,感应器一般是输入中频或高频交流电(300-300000Hz或更高)的空心铜管。中频淬火设备一般为可控硅,目前国内有用IGBT感应电源做中频的,比可控硅节能,但是价格较可控硅的高。操作人员应熟悉和遵守淬火设备操作规程,并穿戴好规定的防护用品。
    中文名:感应淬火 外文名:inductionhardeningorinductivehardening 所属学科: 原理:电磁感应在工件内产生涡流 分类:工频、低频等

淬火原理

感应淬火工作原理:将工件放到感应器内,感应器一般是输入中频或高频交流电(300-300000Hz或更高)的空心铜管。产生交变磁场在工件中产生出同频率的感应电流,这种感应电流在工件的分布是不均匀的,在表面强,而在内部很弱,到心部接近于0,利用这个集肤效应,可使工件表面迅速加热,在几秒钟内表面温度上升到800-1000ºC,而心部温度升高很小。

工艺方法

快速加热与立即淬火冷却相结合。

通过快速加热使待加工钢件表面达到淬火温度,不等热量传到中心即迅速冷却,仅使表层淬硬为马氏体,中心仍为未淬火的原来塑性、韧性较好的退火(或正火及调质)组织。

淬火方式

感应加热表面淬火(高频、中频、工频),火焰加热表面淬火,电接触加热表面淬火,电解液加热表面淬火,激光加热表面淬火,电子束加热表面淬火。

淬火类型

室温时感应电流流入工件表层的深度δ(mm)与电流频率f(HZ)的关系为

频率升高,电流透入深度降低,淬透层降低。

常用的电流频率有:

1、高频加热:100~500KHZ,常用200~300KHZ,为电子管式高频加热,淬硬层深为0.5~2.5mm,适于中小型零件。

2、中频加热:电流频率为500~10000HZ,常用2500~8000HZ,电源设备为机械式中频加热装置或可控硅中频发生器。淬硬层深度~10mm。适于较大直径的轴类、中大齿轮等。

3、工频加热:电流频率为50HZ。采用机械式工频加热电源设备,淬硬层深可达10~20mm,适于大直径工件的表面淬火。

独特优势

感应淬火与普通加热淬火比较具有如下优点:

1.热源在工件表层,加热速度快,热效率高

2.工件因不是整体加热,变形小

3.工件加热时间短,表面氧化脱碳量少

4.工件表面硬度高,缺口敏感性小,冲击韧性、疲劳强度以及耐磨性等均有很大提高。有利于发挥材料地潜力,节约材料消耗,提高零件使用寿命

5.设备紧凑,使用方便,劳动条件好

6.便于机械化和自动化

7.不仅用在表面淬火还可用在穿透加热与化学热处理等。

8、加热速度极快,可扩大A体转变温度范围,缩短转变时间。

9、淬火后工件表层可得到极细的隐晶马氏体,硬度稍高(2~3HRC)。脆性较低及较高疲劳强度。

10、经该工艺处理的工件不易氧化脱碳,甚至有些工件处理后可直接装配使用。

11、淬硬层深,易于控制操作,易于实现机械化,自动化。

适于中碳钢35、45钢和中碳合金结构钢40Cr及65Mn、灰口铸铁、合金铸铁的火焰表面淬火。是用乙炔-氧或煤气-氧混合气燃烧的火焰喷射快速加热工件。工件表面达到淬火温度后,立即喷水冷却。淬硬层深度为2~6mm,否则会引起工件表面严重过热及变形开裂。

淬火设备类型

感应淬火设备类型分为:工频、低频、中频、超音频、高频、超高频感应淬火设备几种,根据淬硬深度需要来选择适用频率。淬硬层深度越大,所需频率越低,反之,则越高。

目前感应淬火以中频、超音频、高频、超高频为主。

中频淬火设备一般为可控硅,目前国内有用IGBT感应电源做中频的,比可控硅节能,但是价格较可控硅的高。相对来说,IGBT是发展趋势,因其转换效率较高,而且性能稳定,内部实现软开关,不容易出故障。

超音频、高频淬火设备则是IGBT感应电源。目前国内IGBT感应电源已经历三代。第一代为窄频率多主板为显着特征。第二代则是宽频率范围,单一主板为主要特征。第三代,则从技术结构上进行了革命性的改变,实现数字化控制,能传输和储存能量监控数据,便于实现标准化管理。

超高频淬火设备一般以电子管为主,MOSFET也有一定发展,目前国内有以IGBT做的。电子管高频设备的环境污染已经众所周知,但是其取代者MOSFET故障率较高,引用范围收到限制。IGBT相对稳定,是现在普遍应用于高频、中频领域的核心。

常用感应淬火设备有以下几类:

1、超音频淬火设备:

型号

WH-VI-16、WH-VI-40、WH-VI-50、WH-VI-80、WH-VI-120、WH-VI-160、WH-VI-300

2、高频淬火设备:

型号

WH-VI-16、WH-VI-30、WH-VI-40、WH-VI-50、WH-VI-80、WH-VI-120、WH-VI-160、

3、中频淬火设备:

型号

GS-ZP-160、GS-ZP-200、GS-ZP-300、GS-ZP-400、GS-ZP-400、GS-ZP-500、GS-ZP-750、GS-ZP-800

性能特点

1、加热快:最快加热速度不到1秒,并且加热速度可以调节控制。

2、耗电省:热效达95%以上,因而比其它加热方式(如煤气、氧气、乙炔、焦煤、电炉、电子管高频等)均节能。

3、效果佳:工件表面加热均匀,升温快,减少了工件表面氧化层及工件之变形程度。

4、效率高:设备有自动设定功能,操作可以一人完成,从而较少了工序,提高效率。

5、适用广:50kw高频淬火炉可加热工种金属工件。(根据工件形状不同而制作感应圈)

6、操作易:数控型设计,整机无需调试,安装、操作十分方便,5分钟即可学会。

7、环保好:无噪音,污染及明火,更易满足环保和消防之要求。

8、占地少:设备体积小,重量轻,占用空间不足半立方,便于搬动和移动。

应用领域

1、各种五金工具、手工工具的热处理。如钳子、扳手、旋具、锤子、斧头、刀具等。

2、各种汽车配件、摩托车配件的高频淬火处理。如:曲轴、连杆、活塞销、曲柄销、球头销、链轮、凸轮轴、气门、各种摇臂、摇臂轴;变速箱内各种齿轮、花键轴、传动半轴、各种小轴、各种拨叉等感应淬火的处理。

3、各种电动工具上的齿轮、轴等的感应淬火处理。

4、各种液压元件、气动元件的高频淬火的热处理。如柱塞泵的柱。

5、塞、转子泵的转子;各种阀门上的换向轴、齿轮泵的齿轮等的淬火处理。

6、金属零件的热处理。如各种齿轮、链轮、各种轴、花键轴、销等的感应淬火处理。

7、各种安全阀和锻钢阀阀门的阀瓣和阀杆的感应淬火处理。

8、机床行业的机床床面导轨和床身里齿轮的淬火处理。

注意事项

1、使用感应淬火设备时机房应通风良好,保持清洁、整齐和干燥。设备必须有两人以上方可开机操作,并指定操作负责人。操作人员应熟悉和遵守淬火设备操作规程,并穿戴好规定的防护用品。工件应去除毛刺、铁屑和油垢,否则容易产生打弧,操作时也要防止工件与感应器接触产生打弧。使用感应淬火机床,应注意电气、机械和液压传动等的安全操作规程。设备需由专人修理,修理前用放电棒对电容器等进行放电。严禁带电抢修。

2、感应淬火设备,是用工业电频率、低电压、大电流,对大型工件进行加热淬火或正火。使用时应遵守安全用电规则。

3、感应淬火过程中为防止大工件高感应加热时炸裂伤人,操作时必须严格遵守高频热处理操作规程和相应的大件热处理工艺规程。应先对大工件逐件进行超声波探伤,凡探伤后发现有白点、严重偏析和疏松等缺陷的工件,禁止用高频设备加热。工件应去除毛刺、铁屑和油污,以防止打弧。生产操作中,必须指定负责人,操作者必须熟悉和遵守感应淬火设备操作规程。

4、热处理车间、工段的安全管井应符合国家分布的有关法规或条例,应设置必要的劳保、消防、急救、环保、通风、照明用品及设备。其车间内一定要制定一套符合标准要求的、更具体的安全操作文件,并在生产中严格执行。

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