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  • 感应加热频率的选择:根据热处理及加热深度的要求选择频率,频率越高加热的深度越浅。   一、高频(10KHZ以上)加热的深度为0.5-2.5mm, 一般用于中小型零件的加热,如小模数齿轮及中小轴类零件等。   二、中频(1~10KHZ)加热深度为2-10mm,一般用于直径大的轴类和大中模数的齿轮加热。   三、工频(50HZ)加热淬硬层深度为10-20mm,一般用于较大尺寸零件的透热,大直径零件(直径300mm以上,如轧辊等)的表面淬火。   感应加热淬火表层淬硬层的深度,取决于交流电的频率,一般是频率高加热深度浅,淬硬层深度也就浅。频率f与加热深度δ的关系,有如下经验公式:δ=20/√f(20°C);δ=500/√f(800°C)。   式中:f为频率,单位为Hz;δ为加热深度,单位为毫米(mm)。    感应加热表面淬火具有表面质量好,脆性小,淬火表面不易氧化脱碳,变形小等优点,所以感应加热设备在金属表面热处理中得到了广泛应用。   感应加热设备是产生特定频率感应电流,进行感应加热及表面淬火处理的设备 因此,小模数齿轮淬火设备也叫齿轮高频淬火机,齿轮淬火高频机,高频感应加热齿轮淬火设备。 高频感应加热淬火原理 线圈通以高频电流,产生高频磁场,在铁磁性材料中产生感生电流,由于趋肤效应,感生电流聚积于材料的表面产生热,达到相变温度。激冷达到淬火目的。感应加热与其它加热炉传导、对流或辐射使工件到达加热温度相比,它具有完全不同的加热原理。其基本原理是:把加热材料(即工件)置于通有交流电流的线圈内,由于交变磁场的作用工件内部会产生感应电势,在感生电势的作用下工件内会产生涡流,依靠这些涡流的能量达到加热目的。通过热高频淬火多数用于工业金属零件表面淬火,是使工件表面产生一定的感应电流,迅速加热零件表面,然后迅速淬火的一种金属热处理方法。感应加热设备,即对工件进行感应加热,以进行表面淬火的设备。感应加热的原理:工件放到感应器内,感应器一般是输入中频或高频交流电 (1000-300000Hz或更高)的空心铜管。产生交变磁场在工件中产生出同频率的感应电流,这种感应电流在工件的分布是不均匀的,在表面强,而在内部很弱,到心部接近于0,利用这个集肤效应,可使工件表面迅速加热,在几秒钟内表面温度上升到800-1000ºC,而心部温度升高很小 表面淬火原理 一、基本原理   将工件放在用空心铜管绕成的感应器内,通入中频或高频交流电后,在工件表面形成同频率的的感应电流,将零件表面迅速加热(几秒钟内即可升温800~1000度,心部仍接近室温)后立即喷水冷却(或浸油淬火),使工件表面层淬硬。(如下面动画所示) 二、加热频率的选用 室温时感应电流流入工件表层的深度δ(mm)与电流频率f(HZ)的关系为:频率升高,电流透入深度降低,淬透层降低。   常用的电流频率有:   1、高频加热:100~500KHZ,常用200~300KHZ,为电子管式高频加热,淬硬层深为0.5~2.5mm,适于中小型零件。   2、中频加热:电流频率为500~10000HZ,常用2500~8000HZ,电源设备为机械式中频加热装置或可控硅中频发生器。淬硬层深度2~10 mm。适于较大直径的轴类、中大齿轮等。   3、工频加热:电流频率为50HZ。采用机械式工频加热电源设备,淬硬层深可达10~20mm,适于大直径工件的表面淬火。三、感应加热表面淬火的应用与普通加热淬火比较具有:  1、加热速度极快,可扩大A体转变温度范围,缩短转变时间2、淬火后工件表层可得到极细的隐晶马氏体,硬度稍高(2~3HRC)。脆性较低及较高疲劳强度。   3、经该工艺处理的工件不易氧化脱碳,甚至有些工件处理后可直接装配使用。   4、淬硬层深,易于控制操作,易于实现机械化,自动化。   四、火焰表面加热淬火   适于中碳钢35、45钢和中碳合金结构钢40Cr及65Mn、灰口铸铁、合金铸铁的火焰表面淬火。是用乙炔-氧或煤气-氧混合气燃烧的火焰喷射快速加热工件。工件表面达到淬火温度后,立即喷水冷却。淬硬层深度为2~6mm,否则会引起工件表面严重过热及变形开裂 感应加热表面淬火的应用 一、应用承受扭转、弯曲等交变负荷作用的工件,要求表面层承受比心部更高的应力或耐磨性,需对工件表面提出强化要求,适于含碳量We=0.40~0.50%钢材。二、工艺方法   快速加热与立即淬火冷却相结合。   通过快速加热使待加工钢件表面达到淬火温度,不等热量传到中心即迅速冷却,仅使表层淬硬为马氏体,中心仍为未淬火的原来塑性、韧性较好的退火(或正火及调质)组织。 三、主要方法     感应加热表面淬火(高频、中频、工频),火焰加热表面淬火,电接触加热表面淬火,电解液加热表面淬火,激光加热表面淬火,电子束加热表面淬火。    

  •  感应热处理技术是一项**、节能、环保的热处理技术,符合现代工业生产的3S和3C标准(Sure可靠、Safe安全、Saving节约及Cool低温、Clean清洁、Clam安静),几十年来有了迅速的发展,特别是在汽车生产方面得到了广泛应用。我国感应热处理技术在汽车制造业的真正应用,开始于20世纪50年代一汽投产时,到目前一直处于蓬勃发展中,以商用车为例,感应淬火零件数量达到100多种,占全部热处理零件数量的70%左右,我国感应热处理技术水平已进入世界先进行列。 典型零件的淬火工艺1.      半轴半轴感应淬火的主要目的是提高扭转强度,感应淬火后其扭转疲劳强度比调质态提高十几倍,目前国内外汽车半轴都采用了感应淬火工艺。半轴淬火技术分环形感应器连续淬火和矩形感应器一次淬火两种,技术都比较成熟。随着汽车载重量的增加,特别是发动机功率的大幅增加,半轴逐渐成为动力传动系统中的薄弱环节,所以*近两年,就如何提高半轴强度又开始了新的研究,普遍的做法是增加半轴直径,现在已经增大到φ60mm或更大,同时为减小半轴法兰部位过渡圆角的应力水平,增大圆角尺寸,从R7mm增加到R20mm或更大。材料和热处理科研人员正研究如何提高半轴淬火硬化层的深度,扩**兰部位淬火范围,这是提高零件强度的有效措施,试验数据表明,将半轴的淬硬层提高到43%以上能够获得理想的扭转疲劳强度等性能指标。较大的半轴厂为提高生产率,往往选择矩形感应器一次淬火工艺,该工艺需要选用大功率变频电源.\  在大功率半轴淬火工艺过程中,由于加热时间短,电网的波动对淬火质量影响明显,为此研究人员设计了能量控制器,能量控制器工作原理主要是监控电源输出功率的变化,积分后计算出能量,通过控制中频电压或加热时间保证功率或加热能量的稳定,从而控制淬火质量。能量控制器*早由国外引进,现在国内也已工业化生产,在其它零件的加工中也有应用。 2.      曲轴曲轴热处理强化技术有很多种,过去国内应用*多的是渗氮强化,东风汽车公司早在1974年开始在国内率先采用感应淬火工艺,但一直到2000年左右,国内才开始大量淘汰渗氮工艺。感应淬火可以提高曲轴疲劳强度130%以上,是目前大功率发动机曲轴强化的必选工艺。过去全自动曲轴淬火机床一直依靠进口,目前国内设备已经能够满足要求。感应器是保证曲轴淬火质量*关键的装备部件,随着制作工艺的不断完善,曲轴淬火感应器的制作水平也取得很大提升,目前国内主要感应器制造厂都可以制造整体成型的有效圈,减少焊接接口,感应器的寿命、制作精度提高、制作周期大幅缩短,为曲轴淬火稳定生产奠定了基础。 3.      凸轮轴凸轮轴感应淬火的目的是提高凸轮及轴径部位的硬度,增加耐磨性。常用的凸轮轴淬火机为立式淬火机,单轴或双轴结构可以同时对一件或两件零件进行单部位加工,目前国产凸轮轴淬火机都采用了CNC控制,可以实现感应器与零件精确定位。为防止相邻的部位由于磁场逸散发生退火,凸轮轴感应器上设计安装了聚磁装置,用高导磁材料制作,如硅钢片、铁氧体等。为降低制造成本,也有在感应器下方安装单独的喷液装置的,在加热同时对已经淬火的相邻区域喷液冷却,效果也不错。为提高生产率,科研人员还开发了凸轮轴多部位同时淬火技术,该技术可以同时对一根凸轮轴上所有淬火部位进行淬火加工,该技术在东风的EQ491发动机凸轮轴生产线上使用。图5为一种用于多部位淬火的感应器。 4.      齿轮人们对齿轮感应淬火的研究和应用历史悠久,但在汽车齿轮上的应用非常有限,其原因是汽车齿轮服役条件苛刻,承受的力矩大。以东风和一汽为代表的汽车厂近年来在积极探索如何通过感应淬火提高齿轮强度,以降低齿轮材料和工艺成本,提高齿轮精度。出于生产率的考虑和汽车齿轮零件的特点,汽车齿轮感应淬火不采用沿齿沟的单齿淬火工艺,主要采用整体加热淬火工艺。整体淬火又分两种:单频加热和双频加热。双频加热淬火技术可以得到更好的仿形淬硬层,对于提高齿轮疲劳强度、减小淬火变形等非常有利,单频加热淬火得到的硬化层仿形效果相对差些。但并非双频淬火一定比单频淬火好,对于小模数齿轮,为获得更高的强度,往往需要将齿部完全淬透,并且在齿根以下得到一定深度的淬硬层。汽车齿轮感应淬火应用*普遍的是发动机飞轮齿圈,绝大多数齿圈采用感应淬火。东风公司已经在一些变速箱齿轮上实现感应淬火,用价格便宜的中碳合金钢替代价格高的渗碳齿轮钢,取得了良好的经济效益。

  • 钢铁整体热处理的“四把火”    钢铁整体热处理大致有退火、正火、淬火和回火四种基本工艺。    退火是将工件加热到适当温度,根据材料和工件尺寸采用不同的保温时间,然后进行缓慢冷却,目的是使金属内部组织达到或接近平衡状态,获得良好的工艺性能和使用性能,或者为进一步淬火作组织准备。    正火是将工件加热到适宜的温度后在空气中冷却,正火的效果同退火相似,只是得到的组织更细,常用于改善材料的切削性能,也有时用于对一些要求不高的零件作为*终热处理。    淬火是将工件加热保温后,在水、油或其它无机盐、有机水溶液等淬冷介质中快速冷却。淬火后钢件变硬,但同时变脆。    为了降低钢件的脆性,将淬火后的钢件在高于室温而低于650℃的某一适当温度进行长时间的保温,再进行冷却,这种工艺称为回火。    退火、正火、淬火、回火是整体热处理中的“四把火”,其中的淬火与回火关系密切,常常配合使用,缺一不可。

  • [ 2015-05-08 ] 回火的种类及应用

    回火的种类及应用     根据工件性能要求的不同,按其回火温度的不同,可将回火分为以下几种:   (一)低温回火(150-250度)     低温回火所得组织为回火马氏体。其目的是在保持淬火钢的高硬度和高耐磨性的前提下,降低其淬火内应力和脆性,以免使用时崩裂或过早损坏。它主要用于各种高碳的切削刃具,量具,冷冲模具,滚动轴承以及渗碳件等,回火后硬度一般为HRC58-64。   (二)中温回火(350-500度)     中温回火所得组织为回火屈氏体。其目的是获得高的屈服强度,弹性极限和较高的韧性。因此,它主要用于各种弹簧和热作模具的处理,回火后硬度一般为HRC35-50。    (三)高温回火(500-650度)     高温回火所得组织为回火索氏体。习惯上将淬火加高温回火相结合的热处理称为调质处理,其目的是获得强度,硬度和塑性,韧性都较好的综合机械性能。因此,广泛用于汽车,拖拉机,机床等的重要结构零件,如连杆,螺栓,齿轮及轴类。回火后硬度一般为HB200-330。

  • 气氛与金属的化学反应一. 气氛与钢铁的化学反应 1. 氧化 2Fe+O2→2FeO Fe+H2O→FeO+H2 FeC+CO2→Fe+2CO2. 还原 FeO+H2→Fe+H2O FeO+CO→Fe+O23. 渗碳 2CO→[C]+CO2 Fe+[C]→FeC CH4→[C]+2H24.渗氮 2NH3→2[N]+3H2 Fe+[N]→FeN二. 各种气氛对金属的作用 氮气:在≥1000度时会与Cr,CO,Al.Ti反应氢气:可使铜,镍,铁,钨还原。    当氢气中的水含量达到百分之0.2—0.3时,会使钢脱碳水:≥800度时,使铁、钢氧化脱碳,与铜不反应一氧化碳:其还原性与氢气相似,可使钢渗碳三. 各类气氛对电阻组件的影响 镍铬丝,铁铬铝:含硫气氛对电阻丝有害

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