表面淬火设备介绍.pptx
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第四章 表面淬火设备
• 表面淬火方法：感应淬火，火焰淬火， 接触电阻加热淬火等。
§4.1 感应淬火
感应加热就是利用电磁感应在工件内产生涡流而将工件进 行加热。感应加热表面淬火与普通淬火比具有如下优点：
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。有利于发挥材料的潜力， 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。
• 工频：(50Hz)加热淬硬层深度为10-20mm，一般用 于较大尺寸零件的透热，大直径零件（直径300mm 以上，如轧辊等）的表面淬火。
§4.2高频感应淬火设备
• f >10kHz，一般200~300kHz • 实质上是一个通过电子管振荡器的大功
率变频器。
高频感应加热装置的规格型号及其选择
GP 数字
• 中频电压较低，电流大，线圈有足够的强度抵抗电磁力的作用， 要用厚的铜板和铜管制造。
2 结构
（2）铜管成形 步骤如下 • 先将铜管退火软化(加热至650~700℃，然后水冷)
• 用锤子敲击成长方形或方形截面；ϕ10mm铜管经过三道模拉制 后，可制成6mm×9mm的方管；
• 选用相应胎具弯制成型
晶闸管中频电源缺点：主要是由于受晶闸管元件过电流和过电压 能力的限制，晶闸管中频电源的过载能力较差，因此整个设备的保 护系统较复杂。
二、晶闸管中频加热装置的规格及选用
四 感应热处理辅助设备
感应热处理的优点：机械化、自动化程度较高，产品热处理质量 的均匀性和一致性好，同时减轻体力劳动并改善劳动条件。
二、感应器的分类及结构
1 分类 （1）加热方法 同时加热感应器和连续加热感应器
（2）零件加热部位形状 外表面加热感应器 内表面加热感应器 平面加热感应器 特殊形状加热感应器
（3）电源频率 高频 中频
2 结构
（1）.制造感应器用纯铜厚度
纯铜厚度应稍大于感应电流冷态透入深度。
• 高频电流较小，不需要很高的机械强度，可用薄壁纯铜管绕制而 成，也可用薄铜片焊接而成。
晶闸管中频电源装置优点： 1)产品设计简单，制造方便，不需大量的加工设备，生产周期较短。 2)体积小、重量轻，节省硅钢片、铜材和钢材。 3)电效率高，感应加热用的晶闸管中频电源装置效率一般在90%以上。 4)由于晶闸管中频电源没有旋转部分，故运行可靠，维护简单，运 行中噪声和振动较小。
5)晶闸管中频电源装置在运行中，能根据负载变化自动调整频率 系统的输出功率一直保持在额定值
C
R
数字
H
例子：GP10-C2 GP：高频 数字：表示额定振荡功率，10kW C:淬火，R熔炼，H焊管 数字：型号顺序
§4.3 中频感应淬火设备
加热装置的电流频率一般在1000ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ8000Hz 适用于加热深度大于3mm,直径为20～500mm工件的感应加热
多用于钢铁零件的表面淬火，也可用于回火、正火及熔炼金属等。
感应加热用热处理设备主要指淬火机床、感应器以及各种专用的感 应加热调质、退火、淬火生产流水线等。
1 淬火机床
淬火机床由机架、升降部件、零件装卡及转动部件、传动机构组 成，由于移动和转动需要变速，一般采用直流无级变速，易实现自 动控制。
2 感应器的结构设计与制造
感应器是通过感应作用将高、中频电能输送到工件表面上的一种 器具,能直接影响到感应加热的质量和效率 感应器的正确设计、制造和选用是获得良好淬火质量的关键因素。
3）冷却应该良好。 一定要使感应器内冷却水畅通，以免感应器温度过高而损 坏。应制造简单，具有一定的强度和使用寿命。使用感应 器时必须轻拿轻放，不得随意敲打，以防止感应器变形， 影响使用。用毕要清理，揩平，摆放整齐。 4）感应器应制造简单，具有一定的强度和寿命。 5) 注意导磁体的冷却，避免急冷急热，以免使导磁体脆 断或因温度过高而失去作用。
在汽车、拖拉机等制造业中，曲轴和凸轮轴等零件的表面淬火多采 用中频感应加热装置。
中频感应加热装置的频率有1000Hz、2500Hz、4000Hz、8000Hz等， 其中2500Hz和8000Hz两种应用最多，功率从数十千瓦至数百千瓦。
一、晶闸管中频感应加热装置
应用于感应加热的晶闸管中频电源装置是一种将三相工频电源转 变为单相中频电源的晶闸管静止式变频器。
1)感应圈应与工件表面加热区的形状和尺寸相适应
使工件能够迅速获得所需要的加热区和加热层，加热时温度的分布 要均匀。感应圈与工件的间隙选择要适当，使感应器既有高的电效 率，又不至于引起空气击穿短路而烧坏感应器和工件。
2)感应器的电效率应尽可能高
尽量减少感应器本身的电能损耗。要注意保持感应器两汇流板的间 隙不能太大(一般为1.5~3mm)。
无需频繁切换补偿电容器(机械式中频装置需根据工件大小、感应器 高低，先确定变压器匝比，再调节补偿电容器以提高设备的电效率)， 使设备在工作过程中功率因数基本上保持不变。系统的输出功率一 直保持6在)安额装定简值单上，，不从需而特能殊在的较基短础时，间运内输完成对工件的感应加热。 易移于动实方现便自。动控制，适用于加热过程自动化。
• 感应加热频率的选择：根据热处理及加热深度的要 求选择频率，频率越高加热的深度越浅。
• 高频：(10kHz以上)加热的深度为0.5-2.5mm, 一般 用于中小型零件的加热，如小模数齿轮及中小轴类 零件等。
•
• 中频：(1~10kHz)加热深度为2-10mm，一般用于直 径大的轴类和大中模数的齿轮加热。
一、感应器的基本结构及使用要求
1.感应器的基本结构 冷却水管1、 连接板2、 感应圈4 汇流板5
一、感应器的基本结构及使用要求
每一结构的作用： 感应圈：是感应器的主要部分，通过感应圈产生的交变磁 场使工件加热。 汇流板：连接了感应圈和连接板，将电流输入感应圈。 连接板：用于连接汇流板和淬火变压器的输出端接头。 冷却水管：管内通水用来冷却感应器并提供工件淬火用冷 却用水。
• 表面淬火方法：感应淬火，火焰淬火， 接触电阻加热淬火等。
§4.1 感应淬火
感应加热就是利用电磁感应在工件内产生涡流而将工件进 行加热。感应加热表面淬火与普通淬火比具有如下优点：
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。有利于发挥材料的潜力， 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。
• 工频：(50Hz)加热淬硬层深度为10-20mm，一般用 于较大尺寸零件的透热，大直径零件（直径300mm 以上，如轧辊等）的表面淬火。
§4.2高频感应淬火设备
• f >10kHz，一般200~300kHz • 实质上是一个通过电子管振荡器的大功
率变频器。
高频感应加热装置的规格型号及其选择
GP 数字
• 中频电压较低，电流大，线圈有足够的强度抵抗电磁力的作用， 要用厚的铜板和铜管制造。
2 结构
（2）铜管成形 步骤如下 • 先将铜管退火软化(加热至650~700℃，然后水冷)
• 用锤子敲击成长方形或方形截面；ϕ10mm铜管经过三道模拉制 后，可制成6mm×9mm的方管；
• 选用相应胎具弯制成型
晶闸管中频电源缺点：主要是由于受晶闸管元件过电流和过电压 能力的限制，晶闸管中频电源的过载能力较差，因此整个设备的保 护系统较复杂。
二、晶闸管中频加热装置的规格及选用
四 感应热处理辅助设备
感应热处理的优点：机械化、自动化程度较高，产品热处理质量 的均匀性和一致性好，同时减轻体力劳动并改善劳动条件。
二、感应器的分类及结构
1 分类 （1）加热方法 同时加热感应器和连续加热感应器
（2）零件加热部位形状 外表面加热感应器 内表面加热感应器 平面加热感应器 特殊形状加热感应器
（3）电源频率 高频 中频
2 结构
（1）.制造感应器用纯铜厚度
纯铜厚度应稍大于感应电流冷态透入深度。
• 高频电流较小，不需要很高的机械强度，可用薄壁纯铜管绕制而 成，也可用薄铜片焊接而成。
晶闸管中频电源装置优点： 1)产品设计简单，制造方便，不需大量的加工设备，生产周期较短。 2)体积小、重量轻，节省硅钢片、铜材和钢材。 3)电效率高，感应加热用的晶闸管中频电源装置效率一般在90%以上。 4)由于晶闸管中频电源没有旋转部分，故运行可靠，维护简单，运 行中噪声和振动较小。
5)晶闸管中频电源装置在运行中，能根据负载变化自动调整频率 系统的输出功率一直保持在额定值
C
R
数字
H
例子：GP10-C2 GP：高频 数字：表示额定振荡功率，10kW C:淬火，R熔炼，H焊管 数字：型号顺序
§4.3 中频感应淬火设备
加热装置的电流频率一般在1000ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ8000Hz 适用于加热深度大于3mm,直径为20～500mm工件的感应加热
多用于钢铁零件的表面淬火，也可用于回火、正火及熔炼金属等。
感应加热用热处理设备主要指淬火机床、感应器以及各种专用的感 应加热调质、退火、淬火生产流水线等。
1 淬火机床
淬火机床由机架、升降部件、零件装卡及转动部件、传动机构组 成，由于移动和转动需要变速，一般采用直流无级变速，易实现自 动控制。
2 感应器的结构设计与制造
感应器是通过感应作用将高、中频电能输送到工件表面上的一种 器具,能直接影响到感应加热的质量和效率 感应器的正确设计、制造和选用是获得良好淬火质量的关键因素。
3）冷却应该良好。 一定要使感应器内冷却水畅通，以免感应器温度过高而损 坏。应制造简单，具有一定的强度和使用寿命。使用感应 器时必须轻拿轻放，不得随意敲打，以防止感应器变形， 影响使用。用毕要清理，揩平，摆放整齐。 4）感应器应制造简单，具有一定的强度和寿命。 5) 注意导磁体的冷却，避免急冷急热，以免使导磁体脆 断或因温度过高而失去作用。
在汽车、拖拉机等制造业中，曲轴和凸轮轴等零件的表面淬火多采 用中频感应加热装置。
中频感应加热装置的频率有1000Hz、2500Hz、4000Hz、8000Hz等， 其中2500Hz和8000Hz两种应用最多，功率从数十千瓦至数百千瓦。
一、晶闸管中频感应加热装置
应用于感应加热的晶闸管中频电源装置是一种将三相工频电源转 变为单相中频电源的晶闸管静止式变频器。
1)感应圈应与工件表面加热区的形状和尺寸相适应
使工件能够迅速获得所需要的加热区和加热层，加热时温度的分布 要均匀。感应圈与工件的间隙选择要适当，使感应器既有高的电效 率，又不至于引起空气击穿短路而烧坏感应器和工件。
2)感应器的电效率应尽可能高
尽量减少感应器本身的电能损耗。要注意保持感应器两汇流板的间 隙不能太大(一般为1.5~3mm)。
无需频繁切换补偿电容器(机械式中频装置需根据工件大小、感应器 高低，先确定变压器匝比，再调节补偿电容器以提高设备的电效率)， 使设备在工作过程中功率因数基本上保持不变。系统的输出功率一 直保持6在)安额装定简值单上，，不从需而特能殊在的较基短础时，间运内输完成对工件的感应加热。 易移于动实方现便自。动控制，适用于加热过程自动化。
• 感应加热频率的选择：根据热处理及加热深度的要 求选择频率，频率越高加热的深度越浅。
• 高频：(10kHz以上)加热的深度为0.5-2.5mm, 一般 用于中小型零件的加热，如小模数齿轮及中小轴类 零件等。
•
• 中频：(1~10kHz)加热深度为2-10mm，一般用于直 径大的轴类和大中模数的齿轮加热。
一、感应器的基本结构及使用要求
1.感应器的基本结构 冷却水管1、 连接板2、 感应圈4 汇流板5
一、感应器的基本结构及使用要求
每一结构的作用： 感应圈：是感应器的主要部分，通过感应圈产生的交变磁 场使工件加热。 汇流板：连接了感应圈和连接板，将电流输入感应圈。 连接板：用于连接汇流板和淬火变压器的输出端接头。 冷却水管：管内通水用来冷却感应器并提供工件淬火用冷 却用水。