中頻感應(yīng)加熱淬火是一種廣泛使用的鋼表面硬化工藝。部件通過交變磁場加熱到轉(zhuǎn)變范圍內(nèi)或以上的溫度，然后立即淬火。組件的核心不受處理的影響，其物理特性與加工它的棒材相同，而外殼的硬度可在 37/58 HRC范圍內(nèi)。當(dāng)量碳含量在 0.40/0.45% 范圍內(nèi)的碳鋼和合金鋼最適合該工藝。
大交流電流通過線圈驅(qū)動，在內(nèi)部空間中產(chǎn)生非常強烈且快速變化的磁場。待加熱的工件被放置在這個交變磁場中，在該磁場中，工件內(nèi)會產(chǎn)生渦流，電阻會導(dǎo)致金屬焦耳加熱。
許多機械零件，如軸、齒輪和彈簧，在加工后都要進行表面處理，以改善磨損行為。這些處理的有效性取決于表面材料性能的改變和殘余應(yīng)力的引入。在這些處理中，感應(yīng)加熱淬火是最廣泛用于提高部件耐久性的處理之一。它在工件中確定了具有拉伸殘余應(yīng)力的堅韌核心和具有壓縮應(yīng)力的硬表面層，這已被證明在延長部件疲勞壽命和耐磨性方面非常有效。
感應(yīng)表面硬化低合金中碳鋼廣泛用于需要高耐磨性的關(guān)鍵汽車和機器應(yīng)用。感應(yīng)加熱淬火零件的耐磨性能取決于淬火深度和表層殘余壓應(yīng)力的大小和分布。
單次硬化
在單次噴射系統(tǒng)中，部件在線圈中保持靜止或旋轉(zhuǎn)，待處理的整個區(qū)域在預(yù)設(shè)時間內(nèi)同時加熱，然后是溢流淬火或液滴淬火系統(tǒng)。在沒有其他方法可以達到預(yù)期結(jié)果的情況下，通常使用單次射擊，例如錘子的平面硬化、復(fù)雜形狀工具的邊緣硬化或小齒輪的生產(chǎn)。
在軸硬化的情況下，單次注射方法的另一個優(yōu)點是與漸進式橫向硬化方法相比的生產(chǎn)時間。此外，使用線圈的能力可以在組件中產(chǎn)生縱向電流而不是徑向電流，這對于某些復(fù)雜的幾何形狀來說可能是一個優(yōu)勢。
單發(fā)方法有一些缺點。線圈設(shè)計可能是一個極其復(fù)雜和復(fù)雜的過程。通常需要使用鐵氧體或?qū)訅杭虞d材料來影響給定區(qū)域的磁場集中度，從而改善產(chǎn)生的熱量模式。另一個缺點是，與橫向方法相比，由于要加熱的表面積增加，因此需要更多的功率。
橫向硬化
在橫向硬化系統(tǒng)中，工件通過感應(yīng)線圈逐漸地并使用隨后的驟冷噴霧或環(huán)。橫向淬火廣泛用于生產(chǎn)軸類零件，例如半軸、挖掘機鏟斗銷、轉(zhuǎn)向零件、電動工具軸和驅(qū)動軸。該組件通過通常具有單匝特征的環(huán)形電感器饋電。轉(zhuǎn)彎的寬度由橫移速度、發(fā)電機的可用功率和頻率決定。這會產(chǎn)生移動的熱帶，在淬火時會形成硬化的表面層。根據(jù)應(yīng)用的要求，淬火環(huán)可以是以下布置的整體或兩者的組合。通過改變速度和功率，可以制造出沿其整個長度或僅在特定區(qū)域硬化的軸，也可以硬化具有階梯直徑或花鍵的軸。消除線圈和元件的同心度。
橫向方法還用于邊緣部件的生產(chǎn)，例如紙刀、皮刀、割草機底部刀片和鋼鋸刀片。這些類型的應(yīng)用通常使用位于組件邊緣的發(fā)夾線圈或橫向磁通線圈。該部件通過線圈和隨后的由噴嘴或鉆孔塊組成的噴霧淬火前進。
許多方法用于提供通過線圈的漸進運動，并且使用垂直和水平系統(tǒng)。這些通常采用數(shù)字編碼器和可編程邏輯控制器進行位置控制、切換、監(jiān)視和設(shè)置。在所有情況下，移動速度都需要嚴格控制并保持一致，因為速度的變化會對硬度深度和所達到的硬度值產(chǎn)生影響。
中頻感應(yīng)加熱淬火裝備
所需感應(yīng)加熱電源
感應(yīng)加熱淬火電源的功率從幾千瓦到幾百千瓦不等，具體取決于要加熱的部件的尺寸和采用的生產(chǎn)方法，即單次淬火、橫向淬火或浸沒淬火。
為了選擇正確的感應(yīng)加熱電源，首先需要計算待加熱部件的表面積。一旦確定了這一點，就可以使用多種方法來計算所需的功率密度、加熱時間和發(fā)電機工作頻率。傳統(tǒng)上，這是使用一系列圖表、復(fù)雜的經(jīng)驗計算和經(jīng)驗來完成的。現(xiàn)代技術(shù)通常使用有限元分析和計算機輔助制造技術(shù)，但是與所有這些方法一樣，仍然需要對電磁感應(yīng)加熱過程有透徹的工作知識。
對于單次噴射應(yīng)用，需要計算要加熱的總面積。在橫向硬化的情況下，部件的周長乘以線圈的面寬。在選擇線圈面寬度時必須小心謹慎，以確保構(gòu)建所選寬度的線圈是可行的，并且它能夠承受應(yīng)用所需的功率。
感應(yīng)加熱頻率
用于淬火的中頻感應(yīng)加熱設(shè)備有多種不同的工作頻率，通常從 1 kHz 到 400 kHz。可以使用更高和更低的頻率，但通常這些將用于專業(yè)應(yīng)用。工作頻率與電流穿透深度以及硬度深度之間的關(guān)系成反比。即頻率越低，情況越深。
| 不同外殼深度和材料直徑的頻率示例 | ||
| 外殼深度 [mm] | 棒材直徑 [mm] | 頻率 [kHz] |
| 0.8 到 1.5 | 5 到 25 | 200 到 400 |
| 1.5 到 3.0 | 10 到 50 | 10 到 100 |
| >50 | 3 到 10 | |
| 3.0 到 10.0 | 20 到 50 | 3 到 10 |
| 50 到 100 | 1 到 3 | |
| >100 | 1 | |
從上表可以看出，為任何應(yīng)用選擇正確的中頻感應(yīng)加熱設(shè)備都非常復(fù)雜，因為對于給定的結(jié)果可以使用不止一種功率、頻率和速度的組合。然而，在實踐中，根據(jù)以前的經(jīng)驗和實用性，許多選擇是顯而易見的。
中頻感應(yīng)加熱淬火優(yōu)點
1.快速處理，不需要保持時間，因此更高的生產(chǎn)率
2.不結(jié)垢或脫碳
3.更大的外殼深度，高達 8 毫米
4.選擇性硬化
5.高耐磨性和抗疲勞性
中頻感應(yīng)加熱淬火應(yīng)用
該工藝適用于導(dǎo)電磁性材料，如鋼。
可加工車軸等長工件。
以上是中頻感應(yīng)加熱淬火的基礎(chǔ)介紹。更多關(guān)于中頻感應(yīng)加熱的相關(guān)技術(shù)知識，請咨詢青島海越機電--中頻高頻電磁感應(yīng)加熱設(shè)備制造商。
