感应淬火的频率选择 -ag尊龙app

众所周知，感应淬火时的频率选择是非常重要的。因为不同的电流频率，将在零件中产生不同的透入深度，在随后的淬火中可获得到不同深度的硬化层。

高频（中频）电流有个重要的特性叫表面效应，即随着电流频率的提高，高密度的感应电流，更趋向零件表面。频率越高，表面电流密度越大，电流透入深度越小。频率越低，电流透入深度越大。

对于钢制实心圆柱形零件而言，电流透入深度δ一般用式（1）进行计算

式中：ρ——钢的电阻率，20℃的钢ρ≈10^-5ω·cm；800℃的钢ρ≈10^-4ω·cm；

   μ——钢的磁导率，20℃的钢μ≈100；800℃的钢 μ≈1；

    f——电流频率，hz。   

感应淬火一般是零件的表面层淬火，硬化层ds与电流透入深度有密切关系，特别是热态电流透入深度。于是我们更为关注当零件表面层达到800℃时的电流透入深度，这个深度被称为热态电流透入深度，用δ_800℃表示。达到800℃以上的表面层，在随后冷却中有相当的深度就是淬火层，但因为感应加热速度很快，相变点随之提高，因此不是达到800℃的层深都能转变为淬火层。各种频率的δ_800℃直接影响工件的加热方式、淬火质量和感应器设计。

对于钢制零件而言，表面层达到800℃时 ρ和μ已是定值，于是我们可以将式（l）整理、简化成为式（2）的形式，并可以直接计算各种频率的热态电流透入深度δ_800℃，列于表1。

表1 各种频率的电流热态透人深度

那么硬化层ds与热态电流透入深度δ_800℃应该是什么关系呢？作者根据多年的专业工作经验，认为保持式（3）的关系为最好。这种关系能使加热时间缩短、生产效率提高、淬火质量良好（表面硬度高、压缩残余应力大、淬火过渡层薄）。这种加热方式称为透入式加热方式，即硬化层小于热态电流透入深度。

d_s ≈△_800℃/2          (3)

圆柱形零件表面淬火时，硬化层ds与频率f 之间的关系还可用下面的公式计算：

最高频率  f_max<0000/d_s²      (4)   

最低频率   f_min>15000/d_s²      (5)                                

最佳频率   f≈60000/d_s²        (6) 

式中d_s ——硬化层深度（mm）。

利用公式(4)、(5)、 (6)  我们可以算出不同硬化层深度所需要的电流频率，并列入表2 。研究表2可知，为获得某一种深度的硬化层，可用的频率范围实际是很寛的。感应加热表面淬火，频率的选择是重要的，但还应该说明功率密度（比功率）、加热时间（或扫描淬火的速度）等参数的选择也是重要的。在选择电流频率以后，只有功率密度和加热时间（或扫描淬火的速度）两项都较为合适的情况下，才能得到满意的硬化层。

表2   各种硬化层深度所需的电流频率

圆柱形零件在选择电流频率时，还应该考虑到零件直径的影响。一般说来零件直径越大，硬化层越深，所需频率越低。俄国学者研究：当热态电流透入深度小于或等于零件直径的10%时，感应加热效率最高，最高者可达到80%；当热态电流透入深度达到零件直径的30%时，感应加热效率下降到70%。根据我们的经验，表面淬火的零件直径与电流频率之间有如下关系，见表3。

表3 零件直径与电流频率之间的关系（圆环感应器）

硬化层深度与直径大小综合考虑，可用表4选择频率。

表4 零件直径和硬化层深度与电流频率的关系

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