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感应热处理

1.1、感应加热物理基础：将金属导体放在通有交变电流的线圈中，根据电磁感应原理，在交变磁场的作用下，会在导体中产生与线圈中电流的方向相反、大小相等、频率相同的感应电流(涡流），利用在该导体中产生的感应电流使其加热的方法称之为“感应加热”。

1.2、感应加热的物理现象：以下4种

1.2.1、集肤效应：也称趋肤效应或表面效应，当直流电通过一导体时，导体截面上各点的电流密度是均匀的。当交流电通过导体时，导体表面处的电流密度较大，导体内部的电流密度较小。当高频率电流通过导体时，导体截面上的电流密度差更加增大，电流主要集中在导体表面，这种现象称为集肤效应

1.2.2、邻近现象：两邻近导体，如两汇流排或感应器的有效加热导线与被感应加热的零件，在有交变电流通过的情况下，由于电流磁场的相互作用，导体上的电流将重新分布，这种现象称之为邻近效应。同向电流主要集中在两相邻导体的外侧；反向电流主要集中在两相邻导体的内侧。两导体离的越近，效果越明显。

1.2.3、圆环效应：圆环形的导体通入交变电流时，最大电流密度分布在环状导体的内侧，这种现象叫做圆环效应。圆环效应使感应器的电流密集到圆环感应的内侧，对于加热零件的外表面有利。但对加热零件内孔时，该效应使感应器中的电流远离加热零件的内表面，对内孔加热十分不利。

1.2.4、导磁体的槽口效应：一根矩形截面的导体，装上由硅钢片叠成的导磁体体的槽口中，当导体通有交变电流时，电流集中在导磁体开口的导体表面，这一现象称之为导磁体的槽口效应。导磁体的槽口越深，电流的频率越高，则导磁体的槽口效应越强烈。利用该效应可以克服导体的圆环效应将电流驱逐到圆环导体的外表面，在加热内孔和平面类零件时，强化了邻近效应，以提高感应器的加热效率。

1.3、电流透入深度：由于集肤效应的作用，导体或零件中的电流分布是不均匀的。工程上规定，从表面电流最大值处（I0）测到1/e I0处的深度为电流的透入深度。钢在居里点（770℃）以下的电流透入深度称为冷透入深度，在居里点以上的电流透入深度称为热透入深度。

1.4、加热方式：以下2种

1.4.1、透入式加热：零件在加热时，电流的热透入深度大于淬硬层深度，淬硬层得到的热能全部由涡流产生，整个层中的温度基本上是均匀的。该方式适用于设备的频率和功率较高，而淬硬层深度要求较浅的零件。

1.4.2、传导式加热：零件加热在时，电流的热透入深度小于淬硬层深度，淬硬层得到的热能只能在热透入深度内由涡流产生，超出这一层的金属，其温度的提高完全依靠表层的热量通过热传导的方式实现。该方式适用于设备的功率较低，而淬硬层深度要求较深的零件；

利用感应加热方式实现的热处理过程称为感应热处理。

根据不同的用途可以进行工件的局部或整体的感应淬火、退火、正火、回火及调质处理。

用途：在现代汽车制造技术中，感应加热还用于熔炼、钎焊、毛坯加热（透热）、热装配、金属件粘结后的固化、涂料的干燥等多种领域。

2.1、锻造毛坯透热

主要用于各种汽车零件（如曲轴、连杆、钢板弹簧、冲焊桥壳、各种齿轮等零件）的锻造毛坯的透热。

优点是加热效率高、温度控制精度高、毛坯的温度均匀性好、设备占地面积小、节能、可改善工作环境。

2.2、铝镁合金半固态铸造

有色金属的半固态成型技术是将金属加热到固液混合状态，利用高压将熔融金属射入型腔内，通过铸造或压力加工的方式成型的技术。在该工艺中广泛采用感应加热技术，其优点是加热速度快、节能高效、零件成型后的成分和组织均匀性好、机械性能好，且工艺设备符合环保要求。在汽车制造技术先进的公司用于铝合金及铝镁合金的零件成型。

2.3、热处理

为了提高汽车零件的疲劳性能及耐磨性感应淬火技术得到了广泛的应用，典型零件有曲轴、半轴、凸轮轴、贯通轴、变速叉、变速叉轴、导块、摇臂、摇臂轴、转向齿条、花键轴叉、输出突缘、轴头、球头销、转向节等零件；汽车零件的局部感应退火可以改善渗碳零件的机械性能，主要是降低零件的脆性、提高韧性，在主动齿轮——减速器的螺纹退火中应用较多，取代了传统的铅炉加热，改善工作环境，符合环保要求。

2.4、铸造熔炼

主要用于钢铁材料及有色金属（铝合金、黄铜等合金压铸件）的熔炼、保温。

优点是加热速度快生产率高、温度均匀性好、设备投资少、液态金属的成分均匀性好,可以提高铸件的质量。

2.5、汽车零件粘接后感应加热固化

在使用热硬性粘接剂将汽车零件（金属与金属、金属与橡胶、金属与玻璃等）粘接后需要通过加热使粘接剂固化。

优点：没有焊点，不破坏防锈层，粘接剂在起到密封的同时还可以减小振动。采用感应加热技术可实现局部加热，具有节能、高效、零件的变形小、质量稳定的特点。

用于：在汽车制造技术先进的公司得到广泛的应用，一汽——大众现生产的车型中捷达、保来、凯迪已有20套该设备在用，主要用于车门、行李箱盖及发动机盖的粘接后的固化处理，并与自动生产线相连。以上设备全部是引进技术，目前国内尚未开展该项技术的研究。

2.6、焊管

2.7、感应加热钎焊

主要用于各种汽车零件的钎焊（如钢铁材料与钢铁较少材料、钢铁材料与铜材、铜材与铜材）的钎焊。

优点是加热速度快、温度均匀性好、可实现局部加热零件的热影响区小、易于实现自动化与生产线相连。

2.8、铝缸体铸铁缸套感应预热

利用感应加热方法对铸铁缸套进行预热，能够保证预热温度的均匀性和稳定性，可以提高发动机铝缸体铸铁缸套与铝缸体之间镶铸造质量，并达到了节能高效的目的。

2.9、双频感应淬火技术

2.10、齿条接触式感应淬火技术

感应热处理优越性：

●节能——内部感应电流直接加热，能量转换过程损耗少

●环保——降低水资源污染，降低空气污染，生产环境清洁

●提高性能——细化晶粒，提高强度

●高效——加热速度快，易实现自动化

3.1、感应热处理是节能的热处理方法