感应加热表面淬火

感应加热表面淬火
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第一章：请第在一此章处：输入您的标 感应加热表题面淬火简介
第二章：请第在二此章处：输入您的标 感应加热表题面淬火技术
第三章：请第在三此章处：输入您的标 感应加热表题面淬火案例
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感应加热表面淬火简述
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感应加热表面淬火简介
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一、感应加热的基本原理 感应加热的物理基础 将工件放在感应器中，当感应器中
通过交变电流时，在其内部产生交 变磁场，由交变磁场激发的感应电 势将在工件的表面产生感应电流， 这种电流又称涡流。因为工件材料 的电阻很小，所以不大的感应电势 便造成强度很大的涡流，从而释放 出大量的焦耳热，使工件表面层温 度迅速升高。
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应越显著。
2、邻近效应 电流瞬时方向相反时，则最大电流密度就出现在两导体相邻
的一面； 当导体内电流的瞬时方向相同，则最大电流密度将出现在两
导体相背的一面。 这种电流向一侧集中的现象叫邻近效应。 导体内电流的频率越高、导体间距越小，邻近效应越明显。
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3、圆环效应 圆环效应:当交变电流通过环形导体时，电流在导体横截面上的
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感应加热其热量在工件内自身产生所以加热均匀芯表温差极小。应用 温控系统可实现对温度的精确控制提高产品质量和合格率。中频电炉 加热装置具有体积小，重量轻、效率高、热加工质量优及有利环境等 优点正迅速淘汰燃煤炉、燃气炉、燃油炉及普通电阻炉，是新一代的 金属加热设备。
感应加热表面淬火采用新型IGBT器件，不采用可控硅；IGBT为自关断 器件，本身比可控硅损耗小。再一个就是采用串联谐振，串联谐振为 电压型谐振，比并联谐振节电。采用前级不可控全桥整流，省去了庞 大的电抗器，不会在整流段引起波形的变形，没有关断角的削波现象， 并且用大电容滤波，因此谐波数小，降低了对电网的干扰，提高了功 率因数。本设备功率因数很高，高达95%以上，无功很小。
杂的化学热处理。
10）感应加热小便应用于零件的表面淬火，还可以用于零件的
内孔淬火，这是传统热处理所不能达到的。
然而，感应加热表面淬火也有其本身的不足。
1）设备与淬火工艺匹配比较麻烦，因为电参数常发生变化。
2）需要淬火的零件要有一定的感应器与其相对应。
3）要求使用专业化强的淬火机床。
4）设备维修比较复杂。
感应加热是将零件置于感应器内， 当有一定的电流频率的交流电通过 感应器时，在零件表面就有感应电 流产生，此电流分布在表面，井以 涡流的形式出现，迅速加热表面使 其达到淬火温度，然后切断电源， 并将零件急速冷却，实现感应如热 表面淬火。 感应加热表面淬火是利用电磁感应 的原理，使零件在交变磁场中切割 磁力线，在表面产生感应电流，又 根据交流电的集肤效应。以涡流形 式将零件表面快速加热，而后急冷 的淬火方法。它在热处理领域中占 有重要地位，这一技术已经在我国 被广泛应用。
对于碳钢：δ=500·f -1/2
(mm)
f－电流频率
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集肤效应
由于工件内存在着电动势．从而产生闭合电流．称之为
涡流。涡流的分布是不均匀的．由工件表面向心部呈指数规
律衰减．距离表面为x处的强度为
当交流电流通过导体时．在导体表面电流最大．越向内部电 流密度越小的现象称为集肤效应。当电流频率越高，集肤效
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感应加热表面淬火的使用频率不同，可以分为超高频
(27MHz)、高频(200-250kHz)、中频(2500～8000Hz)和工频
(50Hz)。由于电流频率不同，加热时感应电流透人深度不同。
使用高频时，感应电流透入深度很小（约0.5mm），主要用
于小模数齿轮和小轴类零件的表面淬火[3]；使用中频
<10k
<5
高频、超声频 20-1000k
2-10
超高频脉冲
27120k
100-300
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感应加热表面淬火是表面淬火方法中比较好的一种，因此，受到普遍的重视 和广泛应用。与传统热处理相比，它有以下的优点。
1）感应加热属于内热源直接加热，热损失小，因此加热速度快，热效
率高。
2）加热过程中，由于加热时间短，零件表面氧化脱碳少，与其他热处
分布将发生变化，此时电流仅仅集中在圆环的内侧．这种现象 叫圆环效应。 圆环的曲率半径越小，径向宽度越大，圆环效应也越显著。 4、尖角效应 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，往往会造成过热．这种现象 称为。 尖角效应是由于磁力线易于集中在尖角处，感应涡流较大的缘 故。
时．感应电流透人深度（约5～10 mm）t主要用于中、小模
数的齿轮、凸轮轴、曲轴的表面淬火；使用超高频时，感应
电流透人加深热方度法极小，频主率/要Hz用于锯功率齿密、度刀/(×刃102、W/薄cm2件) 的表面淬火；
使用工频时工频，电流透人50深度较大(超过0.11-01mm)，主要用于冷轧
辊表面淬火中频。
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集肤效应：涡流在工件表面最大，由表面向心部呈指数规律衰 减的现象。
感应电动势的瞬时值：e＝-dø/dt (V)
式中：dø/dt表示磁通ø对时间的变化率，负号表示感应电动 势方向与dø/dt方向相反。
电流透入深度：工程上规定，当涡流强度从表面向内层降低到 其数值等于表面最大涡流强度的0.368倍时，该处到表面的距离 称为电流透入深度。
理相比，零件废品率极低。
3）感应加热淬火后零件表面的硬度高，心部保持较好的塑性和韧性，
呈现低的缺L]敏感性，故冲击韧性、疲劳强度和耐磨性等有很大的提高。
4）感应加热设备紧凑，占地面积小，使用简便（即操作方便）。
5）生产过程清洁，无高温，劳动条件好。
6）能进行选择性加热。
7）感应加热表面淬火的机械零件脆件小，同时还能提高零件的力学性
能（如屈服点、抗拉强度、疲劳强度），同样经过感应加热表面淬火的钢制
零件的淬火硬度也高于普通加热炉的淬火硬度。
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8）感应加热设备可放置在加工生产线上，通过电气参数对过
Hale Waihona Puke 进行精确的工艺控制。9）和用感应加热淬火，可用普通碳素结构钢代替合金结构钢
制作零件而不降低零件质量，所以，在某些条件下可以代替工艺复
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感应加热表面淬火的优点是工作环境优越、提高工人劳动环境 和公司形象、无污染、低耗能等。与燃煤加热炉相比，工人不 会再受炎炎烈日下煤炉的烘烤与烟熏，更可达到环保部门的各 项指标要求，同时树立公司外在形象与锻造业未来的发展趋势。 感应加热是电加热炉中最节能的加热方式由室温加热到1100℃ 的吨锻件耗电量小于360度：加热均匀，芯表温差极小，温控精 度高。感应加热其热量在工件内自身产生所以加热均匀，芯表 温差极小。应用温控系统可实现对温度的精确控制提高产品质 量和合格率。