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1、表面感应加热淬火,2,表面感应加热淬火简述,1,表面感应加热淬火应用,2,表面感应加热淬火案例,3,目 录,3,表面感应加热淬火简述,Click here to add your title,4,工件在交变磁场作用下产生了较高的感应电势并在表面形成涡流，利用感应电流在零件表面产生的热效应而使零件加热称为感应加热；将感应加热后的零件快速冷却的淬火工艺称为感应加热淬火。表面淬火是热处理的一种工艺，仪对零件的表面进行处理，以达到改善零件表面的性能，而保持心部的性能不变。,5,将工件放在感应线圈中，当感应线圈通以交流电后，线圈内即形成交流磁场，在零件中引起闭合电流即涡流，并由于集肤效应而集中分布于工件
2、表面，使工件表面温度迅速加热到钢的相变临界温度以上，然后在冷却介质中快速冷却，使工件表面获得马氏体。,1-加热淬火层 2-间隙 3-工件 4-加热感应圈5-淬火喷水套,6,感应加热表面淬火的使用频率不同，可以分为超高频(27MHz)、高频(200-250kHz)、中频(25008000Hz)和工频(50Hz)。由于电流频率不同，加热时感应电流透人深度不同。使用高频时，感应电流透入深度很小（约0.5mm），主要用于小模数齿轮和小轴类零件的表面淬火3；使用中频时感应电流透人深度（约510 mm）t主要用于中、小模数的齿轮、凸轮轴、曲轴的表面淬火；使用超高频时，感应电流透人深度极小，主要用于锯齿、刀
3、刃、薄件的表面淬火；使用工频时，电流透人深度较大(超过10mm)，主要用于冷轧辊表面淬火。,7,常用的电流频率有：高频加热：200300KHZ，淬硬层深为0.52mm，适于中小型零件。中频加热：25008000HZ，淬硬层深度25mm。适于较大直径的轴类、中大齿轮等。工频加热：50HZ，淬硬层深可达1015mm，适于大直径工件的表面淬火。,8,感应加热的原理（a）电磁感应：当工件放在通有交变电流的感应圈中时，受到交变磁场作用，其表面产生感应电动势：涡流零件在感应电势的作用下产生的电流。（b）表面效应（集肤效应）定义：涡流强度随高频电磁场强度由零件表面向内层逐渐减小而相应减小的规律。,9,离表面
4、x处的涡流强度为：式中Io表面最大的涡流强度（A）x到零件表面的距离（cm）与材料物理性质有关的系数从式中看出：x=0时，Ix=I0 x 0时，IxI0 x=时,Ix=I0/e0.368I0工程上规定：当涡流强度从表面向内层降低到表面最大涡流强度的36.8即I0/e时，该处到表面的距离称为电流透入深度，用表示。,10,的大小与金属的电阻率（），相对磁导率Ur=u/u0和电流频率（f）有关：对钢而言简化为：由式可见：电流透入深度随着工件材料电阻率的增加而增加，随材料的导磁率及电流频率的增加而减小。频率越高，电流透入深度越浅；当频率不变时，温度超过居理点以后，电流透入深度显著增加。,11,生产上可
5、简化为：20时 冷态电流透入深度 800 时 热态电流透入深度可见，频率愈高，电流透入深度愈浅；频率不变时，温度超过居里点以后，电流透入深度显著增加。,12,标准感应加热控制系统示意图,13,表面感应加热淬火应用,Click here to add your title,14,表面感应加热淬火可以改善工作环境、提高工人劳动环境和公司形象、无污染、低耗能。感应加热炉与煤炉相比，工人不会再受炎炎烈日下煤炉的烘烤与烟熏，更可达到环保部门的各项指标要求，同时树立公司外在形象与锻造业未来的发展趋势。感应加热淬火的优缺点 工件表面氧化、脱碳小，变形小，质量稳定；加热速度快，热效率高，生产率高；易实现机械化
6、和自动化。成本较高；尖角效应；对一些形状复杂的零件而言，难以保证得到均匀的表面淬火层。,15,感应加热就是利用电磁感应在工件内产生涡流而将工件进行加热。感应加热表面淬火与普通淬火比具有如下优点：1.热源在工件表层，加热速度快，热效率高 2.工件因不是整体加热，变形小 3.工件加热时间短，表面氧化脱碳量少 4.工件表面硬度高，缺口敏感性小，冲击韧性、疲劳强度以及耐磨性等均有很大提高。有利于发挥材料的潜力，节约材料消耗，提高零件使用寿命 5.设备紧凑，使用方便，劳动条件好 6.便于机械化和自动化 7.不仅用在表面淬火还可用在穿透加热与化学热处理等。,16,感应加热广泛用于齿轮、轴、曲轴、凸轮、轧辊
7、等工件的表面淬火，目的是提高这些工件的耐磨性和抗疲劳破断的能力。汽车后半轴采用感应加热表面淬火，设计载荷下的疲劳循环次数比用调质处理约提高10倍。感应加热热处理的设备主要由电源设备、淬火机床和感应器组成。电源设备的主要作用是输出频率适宜的交变电流。一般电源设备只能输出一种频率的电流。电源设备的选择与工件要求的加热层深度有关。加热层深的工件，应使用电流频率较低的电源设备；加热层浅的工件，应使用电流频率较高的电源设备。,17,选择电源设备的另一条件是设备功率。加热表面面积增大，需要的电源功率相应加大。当加热表面面积过大时或电源功率不足时，可采用连续加热的方法，使工件和感应器相对移动，前边加热，后边
8、冷却。但最好还是对整个加热表面一次加热（同时加热），这样可以利用工件心部余热使淬硬的表层回火，从而使工艺简化，还可节约电能。感应加热淬火机床的主要作用是使工件定位并进行必要的运动。感应加热淬火机床还应附有提供淬火介质的装置。淬火机床可分为标准机床和专用机床，前者适用于一般工件，后者适用于大量生产的复杂工件。,18,进行感应加热热处理时，为保证热处理质量和提高热效率，必须根据工件的形状和要求，设计制造结构适当的感应器。常用的感应器有外表面加热感应器、内孔加热感应器、平面加热感应器等。,19,感应加热表面淬火工艺流程：预先调质处理确定加热温度与加热方式根据工件要求选择比功率设计感应加热器确定冷却方
9、式与冷却介质制定回火工艺参数,20,整体淬火、回火,下料,锻造,正火或退火,机械粗加工、半精加工,淬火、低温回火（中温回火）,磨削,下料,锻造,正火或退火,机械粗加工,调质,磨削,半精加工,21,感应加热表面淬火,下料,锻造,正火或退火,机械粗加工,调质,机械半精加工,感应加热表面淬火、低温回火,磨削,表面淬火的特点：硬度值比普通淬火后的要高，耐磨性更好；需要进行预先热处理，以便于快速加热时奥氏体均匀化；可以在表面产生压应力，能大幅度提高轴类零件的疲劳强度并使其缺口敏感性下降。,22,淬火后可分为淬硬层、过渡层以及心部原始组织。不同原始组织表面淬火后金相组织：（1）对于退火状态共析钢：（2）对
10、于正火态45钢，原始组织为F+P：,23,表面淬火后有效硬化层深度测定 国际上统一采用ISO3754标准 我国制订国标GB5617-85 标准规定：在感应加热或火焰加热后有效硬化层深度（DS）从零件表面到维氏硬度（HV）等于规定的硬度值的那一层之间的距离。硬度测量是在9.8N的负荷下进行。极限硬度（HV）HL（即规定硬度）是零部件所要求最小表面硬度的函数：（HV）HL 0.8（HV）HS 式中（HV）HS为零件要求最小表面硬度。,24,表面淬火后性能表面硬度：快速加热，激冷淬火的工件表面硬度往往比普通淬火高25个百分点耐磨性：快速加热表面淬火后工件的耐磨性优于普通淬火疲劳强度：采用正确的表面淬
11、火工艺可以显著提高零件的抗疲劳性能残余应力分布：表面淬火后的残余应力大小和分布与钢种、零件尺寸、硬化层深度及加热冷却等多种因素有关,25,实验表明：在工件直径一定的情况下，随着硬化层深度的增厚，表面残余压应力先增大，达到一定值后，继续增加硬化层厚度，表面残余压应力反而减少。残余应力与沿硬化层深度的硬度分布有关。过渡区硬度降落愈陡，表面压应力虽较大，但紧靠过渡区的张应力峰值也最大；过渡区硬度降得愈平缓，过渡区愈宽，张应力峰值内移且减少，表面的残余压应力也减少。残余应力的分布和钢中的含碳量有关。含碳量愈高，残余压应力愈大,26,感应加热广泛用于齿轮、轴、曲轴、凸轮、轧辊等工件的表面淬火，目的是提高
12、这些工件的耐磨性和抗疲劳破断的能力。汽车后半轴采用感应加热表面淬火，设计载荷下的疲劳循环次数比用调质处理约提高10倍。,27,表面感应加热淬火案例,Click here to add your title,28,典型零件(齿轮)的热处理分析齿面承受较大的接触应力，并发生强烈摩擦。齿根承受较大的弯曲应力。齿部承受一定的冲击作用。例1 普通车床的变速箱传动齿轮工作条件：工作中承受载荷不大，转速中等，工作较平稳，无强烈冲击。性能要求：对齿面和心部的强度、韧性要求不高，齿轮心部硬度2129HRC，齿面硬度为4550HRC。,表面硬度高，心部强韧性较高(低碳、低碳合金钢)表面硬度较高,心部强韧性不高(中
13、碳、中碳合金钢),性能要求,29,选用材料：45钢或40Cr钢,工艺路线：,下料,锻造,正火,粗加工,调质,精加工,高频感应加热淬火、低温回火,磨削,组织：表层M回火 心部S回火,30,成熟的表面感应加热淬火技术，设计的生产线中分别对淬火和回火工艺配备进口红外线测温装置，实现了加热温度自动控制，(并且可以通过调节功率来实现温度调节)，而机械传动部分则是采用了调速电机带动，可以随意调节运行速度及功率，而这些操作均由中心控制系统来实现，工人只需启动、停止操作系统中的按钮就可实现所有的运行动作。随着科学技术的发展，表面感应加热淬火得到了广泛的应用。表面热处理可以提高产品质量，缩短生产周期和改善劳动条
14、件，提高生产组织水平。目前应用最广泛的表面热处理是感应热处理，它可应用于淬火、回火、正火、调质、透热等，适用于机械化大生产，可通过计算机控制实现无人操作。,31,表面感应加热淬火技术优势,加热效率高(速度快慢可调节控制),加热范围广可加热各式各样的金属工件,安装方便连接电源，感应圈和进出水管即可，,启动速度快通水通电后即可启动加热，操作简便,加热效果好被加热物芯表温差均匀，升温快,保护措施布置齐全设有过压、过流、过热等报警指示,32,随着社会的显著发展，以及社会生活水平大幅度地提高，人们的生活素质也有了明显地提升，最重要是体现在我们环保意识的逐渐增强，同时，这一改变，对于钢丝加热设备今后的发展
15、，也有着很大的影响。表面感应加热淬火应用感应加热技术绿色节能的优势赢得了用户，也赢得了市场，更重要的是电磁加热技术也应用到了越来越多的领域。最大程度地减少热损失和能量损耗，增加生产效率，提升产品质量。表面感应加热淬火采购前需要跟专业技术员说明加热需求，提供加热工件尺寸，加热工件频率等参数。根据实际需求制定相关设计方案。,33,表面感应加热淬火方案设计要找专业团队,34,如何选择、选用感应加热设备呢？主要要从几个方面考虑：1、被加热的工件形状和尺寸 工件大、棒料、实材，应选用相对功率大，频率低的感应加热设备；工件小、管材、板材、齿轮等，则选用相对功率小，频率高的感应加热设备。2、需要加热的深度和
16、面积 加热深度深，面积大，整体加热，应选用功率大，频率低的感应加热设备；加热深度浅，面积小，局部加热，选用相对功率小，频率高的感应加热设备。3、所需的加热速度 需要的加热速度快，应选用功率相对较大，频率相对较高的感应加热设备。,35,4、设备的连继工作时间 连续工作时间长，相对选用功率略大的感应加热设备。5、感应部件与设备的连线距离 连线长，甚至需要使用水冷电缆连接，应相对选用功率较大的感应加热设备。6、工艺要求 一般来说，淬火、焊接等工艺，相对可以功率选小一些，频率选高一些；退火、回火等工艺，相对功率选大一些，频率选低一些；红冲、热煅、熔炼等，需要透热效果好的工艺，则功率应选得更大，频率选得
17、更低。7、工件的材料 金属材料中熔点高的相对选用功率大一些，熔点低的相对选用功率小一些；电阻率小的选用功率大一些，电阻率大的选用功率小一些。,图,片,例,案,图,片,例,案,图,片,例,案,图,片,例,案,图,片,例,案,41,表面感应加热淬火发展是伴随工业技术的发展同步进行的。趋势就是从最初的原始化、简单化，发展到具有先进高新技术加入的高效化、快速化、成套化、数控化和联动化。,表面感应加热淬火发展趋势,42,广泛应用,感应加热工艺是感应加热技术水平的主要体现,是技术发展的基础,先进的感应加热工艺技术可以有效地发挥感应加热的特点,实现高效、节能的局部热处理。同时感应加热系统正向智能化控制方向发展，具有计算机智能接口、远程控制和故障自动诊断等控制性能的感应加热电源系统正成为下一代的发展目标。,43,44,其中，“顾客导向”的竞争策略，要求企业全面提高质量意识，提供优质服务。企业获得的将是一种长期的效果：永远留住顾客。,商品策略,技术导向,质量导向,服务导向,顾客导向,竞争优势策略,45,
