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感應加熱淬火感應器的設計原則

【摘要】:
感應加熱淬火感應器是利用渦流原理來完成零件表面淬火、強化表面的關鍵加熱元件。進行表面加熱零件的種類很多,形狀差異很大,因此感應器的設計形態各異,一般對感應器的尺寸主要考慮感應圈的直徑、高度、截面形狀、冷卻水路以及噴水孔等,其設計思路如下。?1.感應器的直徑感應器的形狀是根據加熱零件的表面輪廓來確定的,要求感應圈與零件之間必須有一定的間隙,而且各處均勻一致。對外圓加熱時,感應器的內徑D內=D0+2a

感應加熱淬火感應器是利用渦流原理來完成零件表面淬火、強化表面的關鍵加熱元件。進行表面加熱零件的種類很多,形狀差異很大,因此感應器的設計形態各異,一般對感應器的尺寸主要考慮感應圈的直徑、高度、截面形狀、冷卻水路以及噴水孔等,其設計思路如下。

 

1.感應器的直徑

感應器的形狀是根據加熱零件的表面輪廓來確定的,要求感應圈與零件之間必須有一定的間隙,而且各處均勻一致。

對外圓加熱時,感應器的內徑D=D0+2a;對內孔加熱時,感應器的外徑D=D0-2a。其中D0為工件的外圓直徑或內孔直徑,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,內孔零件取1~2mm。如進行中頻加熱淬火,則間隙略微有所不同,一般軸類零件為2.5~3mm,內孔為2~3mm。

 

2.感應器的高度

感應器的高度主要根據加熱設備的功率P0、工件的直徑D和所確定的比功率P來確定:

1)對于短軸類零件一次加熱,為防止尖角過熱,感應圈的高度應小于零件的高度。

2)長軸類零件一次加熱局部冷卻時,感應圈的高度為需要淬火區長度的1.05~1.2倍。

(3)單匝感應圈高度太高時,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圈來代替。

 

3.感應圈的截面形狀

感應圈的截面形狀較多,如圓形、正方形、矩形、板型(外焊冷卻水管)等,當淬火面積相同時,彎制成矩形截面感應圈最省料,而且透熱層均勻,圓形截面最差,但易于彎制。選用的材料多為黃銅管或紫銅管,高頻感應圈壁厚為0.5mm,中頻感應圈為1.5mm。

 

4.冷卻水路與噴水孔

考慮到因渦流損耗而發熱,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;高頻連續或同時加熱采用自噴冷卻時,感應圈的噴水孔的直徑多為0.8~1.0mm,中頻加熱為1~2mm;連續加熱淬火感應圈噴水孔的角度為35°~45°,孔距為3~5mm。同時加熱淬火噴水孔應交錯排列,孔距布置均勻,一般噴水孔的總面積應小于進水管的面積,以確保噴水的壓力和進水壓力符合要求。

需要注意的是為解決內孔加熱的環形效應,可在感應圈上卡上鐵氧(高頻淬火)或硅鋼(中頻淬火)片,制成門字形導磁體,驅使電流沿導磁體的缺口(感應圈的外層)流過。為防止不應硬化的部分被加熱,可采用鋼環或軟磁材料制成磁短路環屏蔽。另外感應加熱時,對于感應圈靠近尖角部分的間隙應適當加大,以防局部過熱。

 

引用《金屬加工(熱加工)》雜志

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