感应加热表面淬火

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感应加热表面淬火
目 录
Contents
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。
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