齿轮高频淬火

一、钢的感应加热表面淬火

1、什么是感应加热表面淬火

应用感应设备装置对工件表面进行快速加热，使工件表面在很短时间内，迅速达到淬火温度，随后冷却使工件表面获得淬火组织，而心部仍保持原始组织的一种淬火方法。

2、感应加热的基本原理

     ①把工件放进纯铜管做成的感应器内，使感应器通过高频率的交流电流，此时感应器内会产生交变的磁场。处在交变磁场中的工件由于切割了磁力线，因此，在工件内会产生频率相同，方向相反的感应电流。又称它为“涡流”。

②涡流在工件截面上分布是不平均的，表面密度大，中心密度小。电流的频率愈高，涡流集中在工件表面层的厚度愈薄。这种现象又称为“集肤效应”。

③由于工件本身是钢，具有电阻。因此，集中于工件表层的涡流产生的电阻热把工件表层迅速加热到淬火温度（奥氏体状态），而心部的温度仍然很低，所以，随即对工件表面进行淬火冷却，工件的表面层即被淬硬。

3、感应加热频率选择

  在日常生产中，往往要根据工件表面有效淬硬层的深度要求来选择合适高频的感应设备。具体详细情况可参阅下表。

 

 

	常用电流频率	有效淬硬层深度（㎜）	主要应用范围
高频感应加热	200～300KHz	0.5～2.0	要求淬硬层较薄的中，小型零件，如小模数此轮，中小型轴件。
超音频感应加热	20～40KHZ	2.0～3.0	适用于要求淬硬层比高频厚点的中小型零件。如中小模数齿轮，花键轴等。
中频感应加热	2.5～8KHZ	2～10	用于淬硬层要求较深的零件。如直径较大的轴，大中模数齿轮等。
工频感应加热	50HZ	10～20	用于大直径零件，如轧辊、火车车轮等表面淬火，也可用于较大直径零件的透热。

备注：凡频率大于15KHZ的电流即称为高频电流。

4、感应加热淬火的优点

   感应加热淬火与普通淬火相比具有如下优点，详见下表。

感应加热淬火特征	优点
①加热速度快，时间短	工件加热氧化，脱碳少。
②只限于表层加热，心部仍为原始状态。	工件淬火后，变形较小。
③根据工件要求的淬硬层深度来选择相应频率的感应加热设备。	工件淬硬层深度可以控制。
④表面淬硬层组织为细小的隐针马氏体，硬度比普通淬火高2～3HRC,同时，表面淬硬层存在残余压应力。	进一步提高工件的耐磨性和疲劳强度。
⑤易实现机械化，自动化	质量稳定，适于大批量生产，同时节约人力。

5、感应加热和淬火冷却方法。

   ①加热温度

a、在单件或小批量生产中，一般用目测来控制感应加热温度b、在批量生产中，多采用控制感应加热的时间来控制加热温度。

②、淬火加热方法

   a、同时加热淬火法：

      将工件需要淬硬的区域整个被感应器包围，并通电加热到淬火温度后迅速冷却淬火。

b、连续加热淬火法：

    使工件对感应器作相对移动，可以使加热和冷却连续不断地进行。（此法适用于淬硬区较长，而设备功率又难达到要求的情况），连续加热时，工件不仅要转动，而且还要沿轴线向前移动。

 ③淬火冷却方法

    a、喷射冷却：

       通过冷却圈或感应器上的许多小孔，把淬火冷却介质喷射到工件的加热面上进行冷却。（此法常用于连续淬火）

b、浸液淬火

    工件感应加热完后，立即将工件整体浸入淬火槽中进行冷却。这种方法主要用于同时加热淬火。

c、埋油冷却

   将感应器降到油面以下，浸在油中对工件连续加热和冷却。即为埋油淬火。

6、感应器

感应器对感应加热淬火的质量及设备的利用率有着直接影响。根据工件要求淬硬部位的形状，尺寸以及淬硬层分布的要求和感应加热设备的频率、功率，合理地设计和制作感应器是感应加热表面淬火的重要环节，也是高频淬火操作师傅必须掌握的基本功。

①感应器结构

  感应器包括四个主要部分，感应圈、电流板，链接板和供水装置，其主要用途如下：

部件名称	部件用途
感应圈	电流通过感应圈可以产生交变磁场，使工件产生涡流而被加热。
汇流板	将电流输向感应圈。
链接板	用它链接汇流板和变频设备的淬火变压器。
供水装置	用以冷却感应器本身或供工件淬火之用。