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1、第五章感应热处理设备及其它表面加热设备 在这种情况下 单从材料选择入手或采用普通热处理方法 都不能满足其要求 低碳钢 可满足心部要求 表面要求不能满足 高碳钢 可满足表面要求 心部要求不能满足 表面热处理 表面淬火是将工件的表面层淬硬到一定深度 而心部仍保持未淬火状态的一种局部淬火法 它是利用快速加热使钢件表面奥氏体化 而中心尚处在较低温度 表面热处理是只对工件表层进行热处理以改变其组织和性能的热处理工艺 常用的方法是表面淬火 表面淬火目的是使工件表层具有高硬度 耐磨性 而心部具有足够的强度和韧性 工业上常用的表面淬火方法有火焰淬火和感应淬火 教学要求 了解感应热处理的工作原理及设备的选择 了
2、解感应器设计要点 了解淬火机床结构 选择以及其他表面加热装置 教学提示 一工作原理 感应电动势的瞬时值 取决于感应器内流过的频率 电流频率越高 越高 e越大 第一节感应热处理的基本原理 1 邻近效应 一感应热处理的基本原理 2 圆环效应 当交变电流通过环形导体时 电流仅仅集中在圆环的内侧 这种现象叫圆环效应 3 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 第二节感应热处理设备的选择 一 感应热处理设备的特点和分类 特点加热速度快 温度高 生产效率高氧化脱碳表面质量耐磨性心部无相变变形淬火层容易控制不适于复杂形状零件和
3、小批量生产设备昂贵 耗电量大 二感应热处理设备的选择 1分类高频感应加热电流频率为80 1000kHz 功率范围5 500kW 可获得的表面硬化层深度为0 1 3mm 需变频装置 加热速度快 主要用于中小模数齿轮和小轴的表面淬火 中频感应加热电流频率为500 10000Hz 功率范围15 1000kW 可获得3 6mm深的硬化层 主要用于要求淬硬层较深的零件 如发动机曲轴 凸轮轴 大模数齿轮 较大尺寸的轴等 工频感应加热电流频率为50Hz 功率范围50 4000kW 可获得10 15mm以上的硬化层 不需变频装置 加热速度低 适用于大直径钢材的穿透加热及要求淬硬层深的大工件的表面淬火 二 感应
4、加热设备频率的选择选择原则 根据工件的技术条件要求 淬硬层深度 mm 大小 三 感应加热设备功率的确定 第三节感应器设计概要 一 感应器结构尺寸的设计 中频感应器高频感应器 1 感应圈 2 汇流排 3 接线座 4 冷却水管 5 喷水管 感应器的设计包括 感应圈的形状 尺寸 圈数 感应器与工件的间隙 汇流板的尺寸和连接方法 冷却方式等 一 感应器与工件间的间隙 1 间隙大小与功率因素关系 2 间隙大小与淬硬层的关系 频率有关 从邻近效应考虑 间隙小 邻近效应越显著 电流透入深度越小 淬硬层深度减小 间隙越小 操作越不方便 工件与感应器接触短路的可能性越大 3 间隙大小与设备的功率大小的关系设备功
5、率大 间隙尺寸可大些 用60千瓦的高频感应加热设备处理简单外圆表面时 间隙多采用2 3mm 同样的工件若采用100千瓦的设备时 由于功率大 间隙可采用3 5mm 对淬硬层深度较大的工件 间隙可增大到5 6mm 中频感应加热时 间隙应比高频大些 例如 二 感应器的截面尺寸 外圆加热用的感应圈内径 感应圈高度 二 导磁体和屏蔽作用导磁体 第四节淬火机床 火焰表面淬火 1 定义 火焰表面淬火是应用氧 乙炔 或其它可燃气体 火焰 对零件表面加热 然后快速冷却的淬火 淬硬层 2 6mm 2 特点 1 设备简单 成本低 2 适合单件小批量生产 3 表面易过热 3 淬火质量不够稳定 二 激光表面热处理装置它是利用高能量的激光扫描工件表面 使工件表面快速加热 工件基体仍处于冷态 由于热传导的作用 表面热量迅速传到工件其它部位 在瞬间可进行自冷淬火 实现工件表面相变硬化 淬硬层深度 0 3 0 5mm激光热处理与普通热处理相比 优点 加热速度快 工件变形小 可对复杂零件或零件局部小孔等部位进行处理 通用性强 操作简单 易实现自动化 有利于保护环境 是一种比较有发展前景的热处理方法
