感應加熱淬火技術的優(yōu)缺點及其應用
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yflwzj 發(fā)布時間：2013-10-07 08:19:26
感應加熱淬火技術在20世紀50年代被采用。感應熱處理新工藝利用線圈電磁感應加熱鋼鐵件是很新奇與吸引人的，它具有加熱快、局部淬火、節(jié)能、在線生產(chǎn)、便于自動化等特點，很快為熱處理工作者所接受。當時感應淬火主要的目標是，提高工件的耐磨性，代替滲碳與氰化，縮短時間周期與降低生產(chǎn)成本[1]。緒論中旨在介紹感應加熱表面淬火技術的基本原理和優(yōu)缺點、應用與研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢。
感應加熱頻率的選擇：根據(jù)熱處理及加熱深度的要求選擇頻率，頻率越高加熱的深度越淺。
1、高頻(10KHZ以上)加熱的深度為0.5-2.5mm, 一般用于中小型零件的加熱，如小模數(shù)齒輪及中小軸類零件等。
2、中頻(1~10KHZ)加熱深度為2-10mm，一般用于直徑大的軸類和大中模數(shù)的齒輪加熱。
3、工頻(50HZ)加熱淬硬層深度為10-20mm，一般用于較大尺寸零件的透熱，大直徑零件（直徑Ø300mm以上，如軋輥等）的表面淬火。
在感應加熱表面淬火時產(chǎn)生交變磁場，使得工件中產(chǎn)生出同頻率的感應電流。這種感應電流在工件的分布是不均勻的，在表面強，而在內(nèi)部很弱，到基體接近于0。利用這個集膚效應，可使工件表面迅速加熱，在幾秒鐘內(nèi)表面溫度上升到800～1000℃，而基體溫度升高很小。由于感應加熱工藝是瞬間的高溫、冷卻過程，金屬表面不僅會因迅速淬火而形成馬氏體，而且在經(jīng)過狹窄的淬硬區(qū)后還會得到感應淬火前的預處理基體組織。
一、感應加熱淬火技術的優(yōu)缺點
1、國內(nèi)感應加熱表面淬火技術不僅有效地改善金屬的表面性能（如硬度、耐磨性、抗腐蝕性、導熱、導電性能等)，與其他常用的表面處理工藝(如滲碳、調(diào)質(zhì)、表面滲氮等)相比，還具有以下優(yōu)點：
（1）加熱速度極快，可擴大A體轉(zhuǎn)變溫度范圍，縮短轉(zhuǎn)變時間。
（2）淬火后工件表層可得到極細的隱晶馬氏體，硬度稍高（2～3HRC）。脆性較低及較高疲勞強度。
（3）經(jīng)該工藝處理的工件不易氧化脫碳，甚至 有些工件處理后可直接裝配使用。
（4）淬硬層深，易于控制操作，易于實現(xiàn)機械化，自動化。
（5）可進行工件局部淬火，該技術能精確地將工件需要進行淬火的局部進行進行加熱，特別是在采用導磁體和使用高功率密度的情況下。
（6）節(jié)能熱處理，其能耗與滲碳、氮化、調(diào)質(zhì)相比具有極大的優(yōu)勢，當工件淬火部位質(zhì)量與整體質(zhì)量之差越大時，它的優(yōu)勢也越顯著。感應熱處理常具有高的附加值。
（7）快速熱處理，感應淬火的加熱時間以妙計，一般在2～14s之內(nèi)，生產(chǎn)周期亦短，特別是在采用自回火或隨機感應回火情況下，此工序與機加工工序相似。為此，現(xiàn)代化的感應加熱淬火裝備已經(jīng)安排在生產(chǎn)線或自動線上。
（8）清潔熱處理，感應淬火所用淬火液一般為水或具有添加劑的水溶液，淬火時，幾乎沒有油煙，勞動環(huán)境好。
（9）便于機械化及自動化，大批量生產(chǎn)的感應淬火，一般均配有進步梁送料、機械手取工件及機器人操縱感應器等減少體力勞動的裝置。
2、感應加熱表面淬火也有其本身的不足：
（1）工具費用高，需要專用工裝即感應器熱處理爐一爐可裝多種工件加熱、滲碳、氮化，而感應淬火則要求一個部位一種感應器，甚至要求一種專用定位夾具等，因此工具費用高。它只適用于大批量生產(chǎn)一種或一種族的工件。
（2）成套裝置投資費用高，和一般熱處理設備相比，感應加熱成套裝置包括變頻電源、淬火機床、感應器，以及附屬的冷卻水、淬水液循環(huán)裝置等，其投資費用相對較高，維護技術及費用亦比一般熱處理設備高[2]。
二、感應加熱淬火技術的應用
高頻感應加熱表面淬火是表面淬火方法中比較好的一種，主要應用于承受扭轉(zhuǎn)、彎曲等交變負荷作用的工件，要求表面層承受比基體更高的應力或耐磨性，需對工件表面提出強化要求，適于含碳量We=0.40～0.50%的鋼材。目前被運用于重型機械、軸承工業(yè)、石油鉆井、冶金機械、紡織機械、建筑材料等領域。
（1）汽車制造業(yè)
汽車制造業(yè)廣泛地采用了熱處理技術，感應加熱淬火的汽車零部件，已經(jīng)上升到占全部熱處理零件的50%左右。感應淬火的目的除提高零件飛耐磨性以外，相當部分是提高零件的扭轉(zhuǎn)疲勞強度和彎曲疲勞強度。典型零件有曲軸、凸輪軸、飛輪齒圈、半軸、等速萬向聯(lián)軸器、變速叉、傳動器軸、十字軸、減震器軸等。
（2）拖拉機及工程機械
除發(fā)動機淬火零件與汽車發(fā)動機相似外，其行走部分有許多感應淬火件，例如：驅(qū)動輪、導向輪、支重輪、鏈軌節(jié)、銷、套、水泵軸、氣門搖臂、推土機刀片、拖拉機最終傳動齒輪等。
（3）機床制造工業(yè)
機床制造中，感應淬火件有主軸箱的變速齒輪、主軸、變速叉、導軌表面以及各種小零件的耐磨部分。
（4）鐵路運輸
60㎏及以上的鋼軌全長淬火的提高其強韌性的主要途徑之一，鐵道部以建立起10多條鋼軌感應淬火生產(chǎn)線。此外，機床零件應用感應淬火的內(nèi)燃機的相關零件,例如：曲軸、齒輪、軸等。
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