最新热处理设备4教学讲义ppt.ppt

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1、热处理设备4§14感应加热设备随着科学技术的发展，表面热处理技术得到了广泛的应用。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。感应加热示意图感应加热示意图激光加热表面淬火§14感应加热设备优点：工艺简单，工件畸变小、氧化脱碳少，生产效率高，节能，环境污染少，可以实现局部、快速处理，工艺过程容易实现机械化和自动化。特点：零件加热不依靠外部热源（如传导、对流、辐射），而是交流

2、电源通过感应器对零件表面产生交变电流，工件表面形成闭合回路，依靠金属本身电阻来实现加热。热能来源：涡流热效应（主要热源）和磁滞热效应。§14.1感应加热概述感应加热的物理过程感应加热开始时，工件处于室温，电流透入深度很小，仅在一薄层内进行加热。当电流透入深度大于淬硬层深度后，表面由铁磁性变为顺磁性，表面电流密度下降，而在紧靠顺磁体层的铁磁体处，电流密度剧增，此处迅速被加热，温度也很快升高。由此，工件截面内最大密度的涡流由表面向心部逐渐推移，同时自表面向心部依次加热。这种加热方式称为透入式加热。与此同时，由于热传导的作用，热量向工件

3、内部传递，加热层厚度增厚，这时工件内部的加热和普通加热相同，称为传导式加热。§14.1感应加热概述透入式加热较传导式加热有如下特点电流透入深度大于淬硬层深度后，最大密度的涡流流向内层，表层加热速度开始变慢，不易过热，而传导式加热随着加热时间的延长，表面继续加热容易过热；加热迅速，热损失小，热效率高；热量分布较陡，淬火后过渡层较窄，使表面压应力提高。§14.1感应加热概述二、感应加热设备的分类工频感应加热设备中频感应加热设备高频感应加热设备§14.1感应加热概述§14.1感应加热概述三、中高频电流的特点1、趋肤效应定义：当交变电流通

4、过施感导体时，导体的表面的电流密度最大，越向导体内部电流密度越小，这种现象称趋肤效应（或称表面效应)。电流的频率越高，集肤效应越显著。§14.1感应加热概述涡流由表面向心部衰减规律（指数规律）I0－表面涡流强度c－光速ρ－工件材料的电阻率μ－工件材料的导磁率x－距工件表面的距离f－交流电频率§14.1感应加热概述当f很高时，电流大部分集中在导体表面，心部已无电流，这样导致导体的有效电阻增加，导体发热显著增加。因此，感应器的施感导体常采用空心的铜管制成，管内通水冷却，以降低施感导体温度。§14.1感应加热概述2、邻近效应定义：当两个

5、载有高频电流的导体彼此相距很近时，每个导体内的电流将重新分布。如果两个导体中电流方向相同，则最大电流密度将出现在两导体相背的一面，如果两个导体中电流方向相反，则最大电流密度将出现在两导体相邻的一面。这种电流向一侧集中的现象叫邻近效应。导体内电流的频率越高，邻近效应越明显。§14.1感应加热概述在感应器的导电管之间，如多匝感应器的匝与匝之间存在邻近效应，感应器与加热工件之间也存在邻近效应，在感应器的设计中，巧妙利用邻近效应可提高感应器的效率。§14.1感应加热概述3、圆环效应定义：当高频电流流过环形导体时，电流在导体横截面上的分布将

6、发生变化，此时电流仅仅集中在圆环的内侧，这种现象叫圆环效应。圆环的曲率半径越小，径向宽度越大，圆环效应也越明显；电流的频率越大，圆环效应也越显著。圆环效应有利于感应器对外圆柱零件的表面感应加热，但不利于对工件内孔进行加热。§14.1感应加热概述4、尖角效应定义：当用感应器加热不规则形状工件表面时，工件的尖角部位的加热强度远较其它光滑平坦部位强烈，往往会造成过热(例如，齿轮的齿顶部位)，这种现象称做尖角效应。尖角效应是由于磁力线易于在尖角处集中，感应涡流较强的缘故。为了克服这一现象，在设计形状不规则的工件时，应适当加大尖角或凸出部位

7、与感应器之间的间隙。§14.1感应加热概述§14.1感应加热概述5、电流捷径电流在流动时，往往是沿电阻小的部位进行，有时感应器的厚度有变化时，应考虑电流走捷径对加热的影响。§14.2感应加热设备一、工频感应加热设备§14.2感应加热设备构成：供电系统＋工艺装备系统f=50Hz（或60Hz），电流透入深度δ>10mm（f=50Hz时，电流透入深度δ＝15mm），适用于大型工件，如冷轧辊、大车轮等大截面工件的表面淬火加热，也被广泛用于熔炼钢铁、铸铁及有色金属，还可以用于锻件锻造前的加热，热处理的正火或调质处理。特点：工频感应加热速度低

8、，不易产生过热，整个加热过程易控制。§14.2感应加热设备当温度高于居里点（700℃）时，δ＝75mm工频感应加热速度小于中、高频感应加热，特别是在居里点以上时，加热速度更低，因而热应力较小，热应力引起的变形与开裂的可能性也较小，造成过热的危险性也