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1、感应加热技术的应用兵器：l ：业兵器：l ：业新技术推广研究所孙j 吕德隆 顾名思义感应加热是利川电磁感应的方法使被加热的材料( 即j l ：) 的内部产生电流，依靠这些涡流的能域达到加热目的。感应加热系统的基本组成包括感赢线圈、交流电源利：1 ：件。根据加热对象不同，可以把线圈制 作成不同的形状。线圈和电源相连，电源为线圈提供交变电流，流过线圈的交变电流产生一个通过1 ：仆的交变磁场，该磁场使：l ：件产生涡流来加热。在我国，感应加热是伴随着汽车：I j 业和拖拉机：r ：业的诞生而起步的。由丁其具有加热效率高、速度快、可控性好及易于实现机械化和白动化等优点，是目前常用的最有效的热处理：i
2、：艺，具有卜 列多种应川：表面淬火、透热淬火、同火和消除虑力( 低温) 、退火汞I 止火( 高温) 、焊缝退火、粉末金属烧结等。已在熔炼、铸造、弯管、热锻、焊接和表面热处理等行业J 泛应H j 。在铸造方面，止在迅速发展双联熔炼l ：艺，即利用中频炉保温改性，进行球墨铁或合金钢的精密浇铸；在锻造方面，利刚敢丁加热实现快速透热热锻，不仅减少了氧化皮损耗而且人人地增加了锻模的寿命，其材料利刚率可达8 5 ，锻仆表面粗糙度可小丁5 0um ：在焊接、淬火方面，国外一方面致力丁开发人功率全l 州态高频电源，方面致力丁开发高度自动化热处理成套处理系统。我国目前每年人约需要 1 0 0 0 万t 铸什，而
3、铸造行业仍以冲天炉熔炼、一般铸铁的铸造为主，吨位较小，导致温度及成份波动人，废品率高。较好的铸造业废品率也在6 1 5 间，而一般铸造厂的废晶率则高达3 0 。一、感应加热技术在汽车行业的应用由丁感应淬火具有独特的I ：艺特点，所以，在现代化的汽车生产中，人量廊用感麻淬火技术，仅在中、重型汽乍、轻型T - 和儿种轿车上就有2 0 0 多种零件需要感应淬火，就感应淬火零件的尺寸利形状米说，可谓花样繁多，人小均有。如汽车上最人感虑淬火什曲轴已达4 3 k g ，小的仅有0 0 1k g重的夹紧销。它们分别采，I j 了最为合理的感应淬火技术。目前，实施感麻淬火的汽币零1 ， ：主要是传递动力扭矩的
4、汽车轴类零件，如曲轴、半轴、花键轴、传动轴、凸轮轴以及各种肖轴类零什。此外，东风汽车公司对汽下钢板弹簧也全部采川了感虑加热一成豫一淬火技术。曲轴感应淬火技术、| ，轴感应淬火技术、凸轮轴感应淬火技术、刹市凸轮感虑淬火技术、转向1 y 感应淬火技术、变速导块槽口感应淬火技术、气门调整螺栓项部感应淬火技术、进排气阀端头感应淬火技术、球头肖感应淬火技术等等，各种汽车零部1 ， ：感应淬火技术已普遍使用。就应刖范同而言，我国感应淬火技术在汽车生产中的应用，在国际上已处丁先进水平。横向磁场矩形感应器的应用，是感应加热技术的一人突破。从而解决了阶梯轴类零件连续加热出现的淬火质量问题。采用横向磁场矩形感应器
5、一次人功率对汽车? 卜轴表面和圆角同时实施加热淬 火，不仅火人：壮省了电能，而且生产节拍由6 m i n 降至4 0 s ，生产效率提高了数倍。对横向磁场和纵向磁场加热淬火的半轴性能进行比较，结果前者抗弯扭疲劳强度比后者高1 0 倍以上。东风汽乖公司成功研制出集零件上下斜、整体加热、淬火、白热网火、自动矫直的汽车半轴专用淬火机床，该线由微机白动控制，具有故障诊断和报警等功能，以稳定投入生产应川多年。此外，东风公司自行研制的康明斯6 B T 发动机气缸盖进、排气阀座高频淬火自动装置并布置在 缸盖加j l j 自动线上，与冷加工保持同步，其产品淬火质量达到美国康明斯公司同等水平。一汽开发的轿车转向
6、齿条电阻加热专用机床在生产中也稳定投入使用。除了常规的轴类零件的感应加热淬火外，现在正在研究开发低淬透性钢和限制淬透性钢用于汽车转向蜗杆、十字轴、万向节等零件的感应淬火技术，汽车齿轮零件的双频感应淬火技术等。二、感应加热技术在拖拉机行业的应用近年来，随着引进及消化吸收国外拖拉机产品和技术，对拖拉机企业的二f ：艺技术和制造技术提出了很高的要求，拖拉机行业在感应热处理工艺及装备技术的开发和应用方面取得了快速发展，人截的感应热处理先进：【：艺技术和同态感应加热电源、数控淬火机床等先进设备在农机企业得以应用，提高了我国农机行业感应加热技术籀体水平。3 0进入二十世纪八十年代以来，我国相继引进了意大利
7、F I A T 公司拖拉机、美国J o H ND E E R E 公司拖拉机产品技术，自主开发了大、中马力轮式拖拉机，由此对感应热处理工艺技术提出了高要求。科技人员结合拖拉机新产品开发和引进技术的消化吸收，在感应热处理：I ：艺开发研究方面开展了人量工作，纵向一发法感应加热技术、曲轴旋转感应淬火技术、轴类零件变功率变零1 ；1 ：移动速度感应 淬火技术、小内空感应淬火技术等先进的感应热处理工艺技术得到了广泛应用。1 ) 多台阶轴类零件变功率、变移动速度感应淬火工艺技术该：L ：艺采刚变功率、变零件移动速度等先进技术，使轴件在连续感应淬火过程中，获得不同深度且连续过渡的硬化层深，以减少台阶轴尖角
8、应力和热应力影响，从而提高轴件抗扭强度，满足轴什各项技术要求。该：| = 艺技术成果主要用于要求不同直径段具有不同硬化层深切淬硬层连续的多台阶轴类零什的感应淬火热处理。满足了多台阶轴尖各直径段的表面淬火硬度及淬硬层深度的特殊技术要求，且淬硬层在台阶处连续过渡，保证了轴件的强度，解决了引进拖拉机制造过程中的关键技术问题。 2 ) 内齿圈感应淬火技术内齿圈时拖拉机中的一个关键零件，传统的制造工艺采用4 2 C r M o 材料机加工后进行渗碳热处理，生产周期长，成本高。选用4 5 钢材料制作内齿罔，采用感应淬火热处理：I ：艺后，内齿网齿部的硬度由渗氮处理的4 5 H R C 提高至5 5 H R
9、 C ；硬化层深度增加至1 8 m m 其强度和耐磨性获得较人幅度的 提高。通过更换材料和改进热处理工艺，降低了该零件的生产成本，并通过提高齿面硬度、硬化层深度米提高该零件的质量和性能。 3 ) 驱动轮轴感应淬火技术F I A T 8 0 - - 9 0 拖拉机驱动轮轴是拖拉机传动系统中关键零仆之，承受较人扭矩载荷，台阶高 度达1 3m m 。系典型的人台阶轴类零件，该零f ，| ：要求台阶处淬硬层连续，感应淬火J ：艺难度较人，一拖公司科研人员经过人量试验，采埘纵向感应加热技术和特殊的感应器结构，较好解决了该零件! I ：艺难点，实现了感应淬火层连续，零件性能火火提高，满足了使 ： j 要求
10、。4 ) 小内孔感应淬火技术拖拉机产品中有部分零什要求内孔淬火，其中1 3 1 6 小内孔感应淬火成为较人的I ：艺难点，现采用特殊方法制作成螺旋形感应器，较好地实现了小内孔淬火，成功用于生产j 5 ) 曲轴旋转感应淬火技术发动机曲轴儿十年来一直采刚同定感应加热淬火，：l ：艺落斤，淬硬层深不均匀，容易产生油孔淬火裂纹，产晶质量不易保证。近年来，国内相继引进了多条曲轴感应淬火生产线，曲轴旋转淬火自动化程度和I ：艺水平有了很人提高，与此同时，国内有关单位开展了人量消化吸收：作，一拖公司开发研制成功了曲轴旋转感应淬火 ：艺及成套设备，用于生产，解决了曲轴K 期以来存在的淬硬层不均匀的问题，人人提
11、高了曲轴感应淬火质鼙。三、感应加热技术在轴承上的应用中小型球轴承套罔中频淬火、清洗、：1 ：频同火白动线；D 1 2 m m - - 5 0 m m 钢球和o1 2 m m - - 2 2 m m 滚子中频淬火、清洗、电阻炉回火自动线；轻系列中大型套圈中频加热一棍棒炉保温一机械手压模淬火一同火自动线：汽车水泵轴承专用超音频感应淬火生产线；特人型回转支承、风力发电机轴承专用中频淬火成套装置：外球面轴承( U C 轴承) 螺孔局部退火和滚针套自动弯边局部退火感应装置：汽印等速万向1 了专用感应淬火装置。 此外，轴承套圈超音频表面淬火技术有很大的研究开发价值；限制淬透性轴承钢套圈热处理取代渗碳钢的应
12、用研究也具有巨大的技术经济意义。 四、感应加热技术在建筑及石油行业的应用 建筑用高强度预应力钢筋感应热处理生产线、低松弛预应力钢丝稳定化处理生产线及彳i 油套管感应热处理生产线均己在国内应用多年，与常规热处理生产线比具有淬火变形小、生产效率高、1 ：作环境好等优点。 五、感应加热技术的特殊应用1 感应加热在塑料、橡胶行业中的应J l j311 ) 塑料的接合、成裂许多塑料，如聚乙烯，不能J 【：f i 普通的胶粘荆进行连接。然而可以通过局部感应加热，使之熔 化粘合在一起。例如：在空腔中加置线圈，可对准备接合处进行局部加热。 2 ) 塑料涂层在金属表面应用塑料涂层( 环氧、乙烯基、尼龙、聚四氟乙
13、烯等) ，可使之表面具有保护膜达 到绝热、绝缘、抗腐蚀和美观等效果。将感应加热技术应用到该方面，只是金属表面升温，与整个 零件全部被加热的标准炉相比，效率明显提高。3 ) 废品加j I ：当镀层物质耗尽以后，利用感应加热集中加热金属表面，使物质接合届分离，基础金属结构 仍有一定的价值可被回收。2 感应加热用于粘合感应加热在粘合领域中的常见的应用包括粘合荆粘接和金属密封罔镶嵌。粘合剂粘接是指对金属粘合对象进行局部加热，使粘合剂熔化以实现金属粘合。3 感应盖密封与包装感应封盖是一种特殊的处理，用一个铝片或封料封在食品容器口上。这种密封可J ： ；l 于许多种盖子与相应的容器以实现密封结合。4 感应
14、加热在电子j I ：业上的应用 1 ) 半导体制作单品硅和锗的生成常川感应加热的方法。逐区精练、逐区致匀。半导体中掺杂质以及小导体材料的外延也都采川了感应加热j I ：艺。2 ) 真空密封装与电子元什的回收真空密封通常要求在金属包装边延用低温焊料连续焊接。由于刚传导来接合慢，存在一定的热传播时间，冈而当焊接完成时，可能已将接口损坏。感应加热提供快速、局部加热，可同时接合所 有的接口，冈此人人减少了包装内的热量传播。 3 ) 真空管的制造感应加热也广泛应用于电视显像管和阴极射线管制造中的排气和密封收缩贴合：I ：艺过程。 六感应加热技术应用领域的进一步拓宽薄板及带材的感应加热。国内薄板及带材的感
15、应加热设备全部采用进口，在冶金、机械、铁道、军：l ：等行业“泛应用于薄钢板的感应加热以及铝、铜、奥氏体不锈钢带的在线处理如不完全退 火、完全退火、咧溶处理、镀锌前预热和镀锌后退火等。从理论分析和已有成熟经验来看，研制开发国产薄板及带材的感应加热技术及设备完全有可能，其必要性白不待言。半导体材料炼制和提纯，人造宝石的熔炼，钢管涂塑、玻璃溶化、塑料加i l ：等，采用感应加热能获得高的热效率，并能精确地进行控制。开发这方面的感应加热技术和设备将促进行业交义、 学科交叉，迅速成为2 1 世纪的经济增长点。此外将感应加热处理技术与其它热处理技术复合，从而产生新的热处理技术，如离子渗氮或 氮碳共渗后的高频或超音频加热淬火，渗硼后高频加热淬火等。由于感应加热技术的应用目趋广泛，十几年来，感应电源也有了迅猛发展。现在，美、英、日、德、西班牙等工业发达国家生产的S I T 、I G B T 、M O S F E T 全同态晶体管电源已达几十种，产品规格齐全，体积小，电能转换效率可达9 2 ，功率频率可以覆盖整个感应加热的领域，机械式中频发电机组已遭淘汰，晶体管中频电源得到广泛应用，电子管式高频电源也逐步被品体管电源所取代。感应淬火机床正朝柔性化、自动化、智能化控制方向发展。具有零件识别，能黛控制，：亡艺参 数显示及故障诊断、显示、报警的感应淬火装置在生产中逐步得到应用。3 2
