感應(yīng)加熱是利用電磁感應(yīng)原理,當(dāng)交變電流通過感應(yīng)器時,產(chǎn)生的交變磁場使放在感應(yīng)器內(nèi)的工件表面產(chǎn)生相同頻率、方向相反的感應(yīng)電動勢,從而形成感應(yīng)電流,即渦流,感應(yīng)電流發(fā)生的電阻熱將表面層加熱到相變點以上,從而實現(xiàn)表面淬火的目的。
根據(jù)感應(yīng)加熱設(shè)備的交變電流頻率范圍,感應(yīng)加熱分為高頻(頻率大于15kHz)、中頻(頻率為1~8kHz)和工頻(頻率為50 Hz)三種。交變電流頻率愈高,集膚效應(yīng)愈強(qiáng)烈,電流透入深度愈淺。由于集膚效應(yīng)使工件表面層的電流強(qiáng)度達(dá)到幾千安培,熱量比較集中,使高頻感應(yīng)加熱在幾秒鐘內(nèi)就可把工件表面加熱到高溫,而工件內(nèi)部溫度仍然很低。
高頻表面感應(yīng)加熱設(shè)備大多采用200~300kHz,有效淬硬層厚度為0.5~2.0mm。用于中、小型件,如中小模數(shù)齒輪,中小尺寸軸的表面淬火;中頻感應(yīng)加熱有效淬硬層硬度為2~10mm,用于淬硬層要求較厚的零件,如直徑較大的軸,中大模數(shù)的齒輪;常用的超音頻電流頻率為20~70kHz,兼有高、中頻加熱的優(yōu)點,淬硬層厚度略高于高頻,對中、小模數(shù)齒輪、花鍵軸、鏈輪等基本上能實現(xiàn)輪廓淬火。工頻感應(yīng)加熱,有效淬硬層厚度為10~20mm,用于大件,如軋輥、火車輪等表面淬火。為了保證淬火時表面獲得均勻馬氏體組織和心部有足夠韌性,常在高頻感應(yīng)加熱表面淬火前采用調(diào)質(zhì)或正火作為預(yù)備熱處理;調(diào)質(zhì)后心部獲得回火索氏體,心部綜合力學(xué)性能較高,而正火后獲得索氏體,機(jī)械加工性能好。
大多工件采用連續(xù)加熱法,連續(xù)加熱法是采用感應(yīng)器與工件作相對運動,使工件表面逐次得到加熱,隨后逐次冷卻淬火。連續(xù)加熱淬火后,硬化層分布均勻,感應(yīng)器通用性大。一般情況下,工件的直徑越大,它所要求的硬化層越厚,因此,應(yīng)根據(jù)地工件的尺寸及硬化層厚度選擇合適的電流頻率。頻率確定后則需根據(jù)硬化層厚度以及工件單位面積上輸送的功率(比功率),選擇設(shè)備的功率。感應(yīng)加熱淬火可用噴液冷卻和浸液冷卻,淬火介質(zhì)常用水、油,有時用聚乙烯醇水溶液及乳化液等。由于高頻感應(yīng)加熱速度很快,淬火后可在表層獲得細(xì)小隱針狀馬氏體,比普通淬火高于2~5HRC,而且淬火后表面存在壓應(yīng)力,耐磨性、抗疲勞強(qiáng)度顯著提高,缺口敏感性較小。感應(yīng)加熱淬火廣泛應(yīng)用于齒輪、曲軸、軸、凸輪、輪輥、套筒形工件、機(jī)床導(dǎo)軌、螺桿、量具、工具等工件。感應(yīng)加熱淬火后為了減少淬火應(yīng)力和降低脆性,一般要進(jìn)行低溫回火,使表面得到回火馬氏體。可以自回火,也可以在加熱爐內(nèi)進(jìn)行回火,大多數(shù)是在爐內(nèi)進(jìn)行回火。
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