感應(yīng)加熱淬火感應(yīng)器的設(shè)計原則
發(fā)布時間:
2022-09-21
來源:
引用《金屬加工(熱加工)》雜志
感應(yīng)加熱淬火感應(yīng)器是利用渦流原理來完成零件表面淬火、強(qiáng)化表面的關(guān)鍵加熱元件。進(jìn)行表面加熱零件的種類很多,形狀差異很大,因此感應(yīng)器的設(shè)計形態(tài)各異,一般對感應(yīng)器的尺寸主要考慮感應(yīng)圈的直徑、高度、截面形狀、冷卻水路以及噴水孔等,其設(shè)計思路如下。
感應(yīng)加熱淬火感應(yīng)器是利用渦流原理來完成零件表面淬火、強(qiáng)化表面的關(guān)鍵加熱元件。進(jìn)行表面加熱零件的種類很多,形狀差異很大,因此感應(yīng)器的設(shè)計形態(tài)各異,一般對感應(yīng)器的尺寸主要考慮感應(yīng)圈的直徑、高度、截面形狀、冷卻水路以及噴水孔等,其設(shè)計思路如下。
1.感應(yīng)器的直徑
感應(yīng)器的形狀是根據(jù)加熱零件的表面輪廓來確定的,要求感應(yīng)圈與零件之間須有相對的間隙,而且各處均勻一致。
對外圓加熱時,感應(yīng)器的內(nèi)徑D內(nèi)=D0+2a;對內(nèi)孔加熱時,感應(yīng)器的外徑D外=D0-2a。其中D0為工件的外圓直徑或內(nèi)孔直徑,a為二者之間的間隙。對軸類零件取1.5~3.5mm,齒輪零件取1.5~4.5mm,內(nèi)孔零件取1~2mm。如進(jìn)行中頻加熱淬火,則間隙略微有所不同,一般軸類零件為2.5~3mm,內(nèi)孔為2~3mm。
2.感應(yīng)器的高度
感應(yīng)器的高度主要根據(jù)加熱設(shè)備的功率P0設(shè)、工件的直徑D和所確定的比功率P設(shè)來確定:
(1)對于短軸類零件一次加熱,為防止尖角過熱,感應(yīng)圈的高度應(yīng)小于零件的高度。
(2)長軸類零件一次加熱局部冷卻時,感應(yīng)圈的高度為需要淬火區(qū)長度的1.05~1.2倍。
(3)單匝感應(yīng)圈高度太高時,工件表面的加熱不均勻,中間溫度比兩邊的溫度高出許多,頻率愈高則愈明顯,故多采用雙匝或多匝感應(yīng)圈來代替。
3.感應(yīng)圈的截面形狀
感應(yīng)圈的截面形狀較多,如圓形、正方形、矩形、板型(外焊冷卻水管)等,當(dāng)淬火面積相同時,彎制成矩形截面感應(yīng)圈較省料,而且透熱層均勻,圓形截面較差,但易于彎制。選用的材料多為黃銅管或紫銅管,高頻感應(yīng)圈壁厚為0.5mm,中頻感應(yīng)圈為1.5mm。
4.冷卻水路與噴水孔
考慮到因渦流損耗而發(fā)熱,故各組成部分需要通水冷卻,對于銅管可直接通水冷卻,銅板制造部分可做成夾層或外焊銅管組成冷卻水路;高頻連續(xù)或同時加熱采用自噴冷卻時,感應(yīng)圈的噴水孔的直徑多為0.8~1.0mm,中頻加熱為1~2mm;連續(xù)加熱淬火感應(yīng)圈噴水孔的角度為35°~45°,孔距為3~5mm。同時加熱淬火噴水孔應(yīng)交錯排列,孔距布置均勻,一般噴水孔的總面積應(yīng)小于進(jìn)水管的面積,以確保噴水的壓力和進(jìn)水壓力符合要求。
需要注意的是為解決內(nèi)孔加熱的環(huán)形效應(yīng),可在感應(yīng)圈上卡上鐵氧(高頻淬火)或硅鋼(中頻淬火)片,制成門字形導(dǎo)磁體,驅(qū)使電流沿導(dǎo)磁體的缺口(感應(yīng)圈的外層)流過。為防止不應(yīng)硬化的部分被加熱,可采用鋼環(huán)或軟磁材料制成磁短路環(huán)屏蔽。另外感應(yīng)加熱時,對于感應(yīng)圈靠近尖角部分的間隙應(yīng)適當(dāng)加大,以防局部過熱。
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