感應(yīng)熱處理設(shè)備及其它表面加熱設(shè)備課件

第九章感應(yīng)熱處理設(shè)備及其它

表面加熱設(shè)備

授課人：楊曉敏NorthUniversityofChinaCollegeofMaterialsScienceandEngineering2008.01.04返回總目錄

第九章感應(yīng)熱處理設(shè)備及其它

表面加熱設(shè)備

NorthUn1第九章感應(yīng)熱處理設(shè)備及其他表面加熱設(shè)備第九章感應(yīng)熱處理設(shè)備及其他表面加熱設(shè)備2在這種情況下，單從材料選擇入手或采用普通熱處理方法，都有不能滿足其要求。低碳鋼：可滿足心部要求，表面要求不能滿足；高碳鋼：可滿足表面要求，心部要求不能滿足；表面熱處理

表面淬火是將工件的表面層淬硬到一定深度,而心部仍保持未淬火狀態(tài)的一種局部淬火法.它是利用快速加熱使鋼件表面奧氏體化,而中心尚處在較低溫度.在這種情況下，單從材料選擇入手或采用普通熱處理方法，都3教學(xué)提示教學(xué)要求

：了解感應(yīng)熱處理的工作原理及設(shè)備的選擇；了解感應(yīng)器設(shè)計(jì)要點(diǎn)；了解淬火機(jī)床結(jié)構(gòu)、選擇以及其他表面加熱裝置。第九章感應(yīng)熱處理設(shè)備及其他表面加熱設(shè)備:表面熱處理是只對(duì)工件表層進(jìn)行熱處理以改變其組織和性能的熱處理工藝。常用的方法是表面淬火。表面淬火目的是使工件表層具有高硬度、耐磨性，而心部具有足夠的強(qiáng)度和韌性。工業(yè)上常用的表面淬火方法有火焰淬火和感應(yīng)淬火。教學(xué)提示教學(xué)要求第九章感應(yīng)熱處理設(shè)備及其他表面加4§9－1感應(yīng)熱處理的基本原理§9－2感應(yīng)熱處理設(shè)備的選擇§9－3感應(yīng)器設(shè)計(jì)概要§9－4淬火機(jī)床的選擇§9－5其它表面加熱裝置第九章感應(yīng)熱處理設(shè)備及其他表面加熱設(shè)備第九章感應(yīng)熱處理設(shè)備及其他表面加熱設(shè)備5

、感應(yīng)熱處理的基本原理工作原理：感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值

取決于感應(yīng)器內(nèi)流過(guò)的頻率，電流頻率越高，越高，e越大。第九章感應(yīng)熱處理設(shè)備及其他表面加熱設(shè)備

、感應(yīng)熱處理的基本原理取決于感應(yīng)器內(nèi)流過(guò)的頻率，電6

二、中、高頻電流的特點(diǎn)1、集膚效應(yīng)：當(dāng)交流電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)，在導(dǎo)體表面電流最大．越向內(nèi)部電流密度越小的現(xiàn)象稱為集膚效應(yīng)。當(dāng)電流頻率越高，集膚效應(yīng)越顯著。

二、中、高頻電流的特點(diǎn)7

2、鄰近效應(yīng)：§9－1感應(yīng)熱處理的基本原理

§9－1感應(yīng)熱處理的基本原理8

3、圓環(huán)效應(yīng)：當(dāng)交變電流通過(guò)環(huán)形導(dǎo)體時(shí)，電流僅僅集中在圓環(huán)的內(nèi)側(cè)，這種現(xiàn)象叫圓環(huán)效應(yīng)。4、尖角效應(yīng)：當(dāng)感應(yīng)器與工件間的距離相同，但在工件尖角處的加熱強(qiáng)度遠(yuǎn)較其它光滑部位強(qiáng)烈。往往會(huì)造成過(guò)熱，這種現(xiàn)象稱為尖角效應(yīng)?！?－1感應(yīng)熱處理的基本原理

3、圓環(huán)效應(yīng)：當(dāng)交變電流通過(guò)環(huán)形導(dǎo)體時(shí)，電流僅僅集中在圓環(huán)9

§9－2感應(yīng)熱處理設(shè)備的選擇一、感應(yīng)熱處理設(shè)備的特點(diǎn)和分類(lèi)特點(diǎn)加熱速度快，溫度高，生產(chǎn)效率高氧化脫碳表面質(zhì)量耐磨性心部無(wú)相變變形淬火層容易控制不適于復(fù)雜形狀零件和小批量生產(chǎn)設(shè)備昂貴，耗電量大

§9－2感應(yīng)熱處理設(shè)備的選擇一、感應(yīng)熱處理設(shè)備的特點(diǎn)和10

§9－2感應(yīng)熱處理設(shè)備的選擇分類(lèi)高頻感應(yīng)加熱電流頻率為80－1000kHz，功率范圍5－500kW,可獲得的表面硬化層深度為0.1－3mm。需變頻裝置，加熱速度快，主要用于中小模數(shù)齒輪和小軸的表面淬火。中頻感應(yīng)加熱電流頻率為500－10000Hz，功率范圍15－1000kW，可獲得3－6mm深的硬化層，主要用于要求淬硬層較深的零件，如發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸、凸輪軸、大模數(shù)齒輪、較大尺寸的軸等。工頻感應(yīng)加熱電流頻率為50Hz，功率范圍50－4000kW，可獲得10－15mm以上的硬化層。不需變頻裝置，加熱速度低。適用于大直徑鋼材的穿透加熱及要求淬硬層深的大工件的表面淬火。

§9－2感應(yīng)熱處理設(shè)備的選擇分類(lèi)11

二、感應(yīng)加熱設(shè)備頻率的選擇選擇原則：根據(jù)工件的技術(shù)條件要求（淬硬層深度（mm）大?。?－2感應(yīng)熱處理設(shè)備的選擇淬硬層深度（mm）1.01.52.03.04.06.010.0最高頻率25000010000060000300001500080002500最低頻率150007000400015001000500150最佳頻率600002500015000700040001500500推薦使用設(shè)備真空管式真空管式或機(jī)式（8000赫）同左機(jī)式（8000赫）機(jī)式（2500赫）同左機(jī)式（500、1000赫）

二、感應(yīng)加熱設(shè)備頻率的選擇§9－2感應(yīng)熱處理設(shè)備的選擇12

三、感應(yīng)加熱設(shè)備功率的確定§9－2感應(yīng)熱處理設(shè)備的選擇

三、感應(yīng)加熱設(shè)備功率的確定§9－2感應(yīng)熱處理設(shè)備的選擇13

§9－3感應(yīng)器設(shè)計(jì)概要一、感應(yīng)器結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計(jì)中頻感應(yīng)器高頻感應(yīng)器1－感應(yīng)圈；2－匯流排；3－接線座；4－冷卻水管；5－噴水管感應(yīng)器的設(shè)計(jì)包括：感應(yīng)圈的形狀、尺寸、圈數(shù)，感應(yīng)器與工件的間隙，匯流板的尺寸和連接方法，冷卻方式等。

§9－3感應(yīng)器設(shè)計(jì)概要一、感應(yīng)器結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計(jì)14

§9－3感應(yīng)器設(shè)計(jì)概要（一）感應(yīng)器與工件間的間隙（1）間隙大小與功率因素關(guān)系（2）間隙大小與淬硬層的關(guān)系（頻率有關(guān)）從鄰近效應(yīng)考慮，間隙小，集膚效應(yīng)越顯著，電流透入深度越小，淬硬層深度減小。間隙越小，操作越不方便，工件與感應(yīng)器接觸短路的可能性越大。（3）間隙大小與設(shè)備的功率大小的關(guān)系設(shè)備功率大，間隙尺寸可大些；

§9－3感應(yīng)器設(shè)計(jì)概要（一）感應(yīng)器與工件間的間隙（2）15

§9－3感應(yīng)器設(shè)計(jì)概要用60千瓦的高頻感應(yīng)加熱設(shè)備處理簡(jiǎn)單外圓表面時(shí)，間隙多采用2－3mm。同樣的工件若采用100千瓦的設(shè)備時(shí)，由于功率大，間隙可采用3－5mm。對(duì)淬硬層深度較大的工件，間隙可增大到5－6mm。中頻感應(yīng)加熱時(shí)，間隙應(yīng)比高頻大些。例如：

§9－3感應(yīng)器設(shè)計(jì)概要用60千瓦的高頻感應(yīng)加熱16

§9－3感應(yīng)器設(shè)計(jì)概要（二）感應(yīng)器的截面尺寸外圓加熱用的感應(yīng)圈內(nèi)徑：感應(yīng)圈高度：

§9－3感應(yīng)器設(shè)計(jì)概要（二）感應(yīng)器的截面尺寸外圓加熱用17

二、導(dǎo)磁體和屏蔽作用導(dǎo)磁體

二、導(dǎo)磁體和屏蔽作用18

電磁屏蔽§9－3感應(yīng)器設(shè)計(jì)概要

§9－3感應(yīng)器設(shè)計(jì)概要19

§9－4淬火機(jī)床的選擇

§9－4淬火機(jī)床的選擇20火焰表面淬火

1、定義：火焰表面淬火是應(yīng)用氧－乙炔（或其它可燃?xì)怏w）火焰，對(duì)零件表面加熱，然后快速冷卻的淬火。淬硬層：2—6mm2、特點(diǎn)：（1）設(shè)備簡(jiǎn)單，成本低；（2）適合單件小批量生產(chǎn)；（3）表面易過(guò)熱；（3）淬火質(zhì)量不夠穩(wěn)定；§9－5其它表面加熱裝置火焰表面淬火1、定義：2、特點(diǎn)：§9－5其它表面加21

二、激光表面熱處理裝置它是利用高能量的激光掃描工件表面，使工件表面快速加熱.工件基體仍處于冷態(tài)。由于熱傳導(dǎo)的作用，表面熱量迅速傳到工件其它部位，在瞬間可進(jìn)行自冷淬火，實(shí)現(xiàn)工件表面相變硬化。淬硬層深度:0.3-0.5mm激光熱處理與普通熱處理相比，優(yōu)點(diǎn)：①加熱速度快、工件變形小；②可對(duì)復(fù)雜零件或零件局部小孔等部位進(jìn)行處理；③通用性強(qiáng)、操作簡(jiǎn)單，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，有利于保護(hù)環(huán)境，是一種比較有發(fā)展前景的熱處理方法?！?－5其它表面加熱裝置

二、激光表面熱處理裝置§9－5其它表面加熱裝置22

本章結(jié)束！

本章結(jié)束！23

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表面加熱設(shè)備

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第九章感應(yīng)熱處理設(shè)備及其它

表面加熱設(shè)備

NorthUn24第九章感應(yīng)熱處理設(shè)備及其他表面加熱設(shè)備第九章感應(yīng)熱處理設(shè)備及其他表面加熱設(shè)備25在這種情況下，單從材料選擇入手或采用普通熱處理方法，都有不能滿足其要求。低碳鋼：可滿足心部要求，表面要求不能滿足；高碳鋼：可滿足表面要求，心部要求不能滿足；表面熱處理

表面淬火是將工件的表面層淬硬到一定深度,而心部仍保持未淬火狀態(tài)的一種局部淬火法.它是利用快速加熱使鋼件表面奧氏體化,而中心尚處在較低溫度.在這種情況下，單從材料選擇入手或采用普通熱處理方法，都26教學(xué)提示教學(xué)要求

：了解感應(yīng)熱處理的工作原理及設(shè)備的選擇；了解感應(yīng)器設(shè)計(jì)要點(diǎn)；了解淬火機(jī)床結(jié)構(gòu)、選擇以及其他表面加熱裝置。第九章感應(yīng)熱處理設(shè)備及其他表面加熱設(shè)備:表面熱處理是只對(duì)工件表層進(jìn)行熱處理以改變其組織和性能的熱處理工藝。常用的方法是表面淬火。表面淬火目的是使工件表層具有高硬度、耐磨性，而心部具有足夠的強(qiáng)度和韌性。工業(yè)上常用的表面淬火方法有火焰淬火和感應(yīng)淬火。教學(xué)提示教學(xué)要求第九章感應(yīng)熱處理設(shè)備及其他表面加27§9－1感應(yīng)熱處理的基本原理§9－2感應(yīng)熱處理設(shè)備的選擇§9－3感應(yīng)器設(shè)計(jì)概要§9－4淬火機(jī)床的選擇§9－5其它表面加熱裝置第九章感應(yīng)熱處理設(shè)備及其他表面加熱設(shè)備第九章感應(yīng)熱處理設(shè)備及其他表面加熱設(shè)備28

、感應(yīng)熱處理的基本原理工作原理：感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值

取決于感應(yīng)器內(nèi)流過(guò)的頻率，電流頻率越高，越高，e越大。第九章感應(yīng)熱處理設(shè)備及其他表面加熱設(shè)備

、感應(yīng)熱處理的基本原理取決于感應(yīng)器內(nèi)流過(guò)的頻率，電29

二、中、高頻電流的特點(diǎn)1、集膚效應(yīng)：當(dāng)交流電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)，在導(dǎo)體表面電流最大．越向內(nèi)部電流密度越小的現(xiàn)象稱為集膚效應(yīng)。當(dāng)電流頻率越高，集膚效應(yīng)越顯著。

二、中、高頻電流的特點(diǎn)30

2、鄰近效應(yīng)：§9－1感應(yīng)熱處理的基本原理

§9－1感應(yīng)熱處理的基本原理31

3、圓環(huán)效應(yīng)：當(dāng)交變電流通過(guò)環(huán)形導(dǎo)體時(shí)，電流僅僅集中在圓環(huán)的內(nèi)側(cè)，這種現(xiàn)象叫圓環(huán)效應(yīng)。4、尖角效應(yīng)：當(dāng)感應(yīng)器與工件間的距離相同，但在工件尖角處的加熱強(qiáng)度遠(yuǎn)較其它光滑部位強(qiáng)烈。往往會(huì)造成過(guò)熱，這種現(xiàn)象稱為尖角效應(yīng)?！?－1感應(yīng)熱處理的基本原理

3、圓環(huán)效應(yīng)：當(dāng)交變電流通過(guò)環(huán)形導(dǎo)體時(shí)，電流僅僅集中在圓環(huán)32

§9－2感應(yīng)熱處理設(shè)備的選擇一、感應(yīng)熱處理設(shè)備的特點(diǎn)和分類(lèi)特點(diǎn)加熱速度快，溫度高，生產(chǎn)效率高氧化脫碳表面質(zhì)量耐磨性心部無(wú)相變變形淬火層容易控制不適于復(fù)雜形狀零件和小批量生產(chǎn)設(shè)備昂貴，耗電量大

§9－2感應(yīng)熱處理設(shè)備的選擇一、感應(yīng)熱處理設(shè)備的特點(diǎn)和33

§9－2感應(yīng)熱處理設(shè)備的選擇分類(lèi)高頻感應(yīng)加熱電流頻率為80－1000kHz，功率范圍5－500kW,可獲得的表面硬化層深度為0.1－3mm。需變頻裝置，加熱速度快，主要用于中小模數(shù)齒輪和小軸的表面淬火。中頻感應(yīng)加熱電流頻率為500－10000Hz，功率范圍15－1000kW，可獲得3－6mm深的硬化層，主要用于要求淬硬層較深的零件，如發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸、凸輪軸、大模數(shù)齒輪、較大尺寸的軸等。工頻感應(yīng)加熱電流頻率為50Hz，功率范圍50－4000kW，可獲得10－15mm以上的硬化層。不需變頻裝置，加熱速度低。適用于大直徑鋼材的穿透加熱及要求淬硬層深的大工件的表面淬火。

§9－2感應(yīng)熱處理設(shè)備的選擇分類(lèi)34

二、感應(yīng)加熱設(shè)備頻率的選擇選擇原則：根據(jù)工件的技術(shù)條件要求（淬硬層深度（mm）大?。?－2感應(yīng)熱處理設(shè)備的選擇淬硬層深度（mm）1.01.52.03.04.06.010.0最高頻率25000010000060000300001500080002500最低頻率150007000400015001000500150最佳頻率600002500015000700040001500500推薦使用設(shè)備真空管式真空管式或機(jī)式（8000赫）同左機(jī)式（8000赫）機(jī)式（2500赫）同左機(jī)式（500、1000赫）

二、感應(yīng)加熱設(shè)備頻率的選擇§9－2感應(yīng)熱處理設(shè)備的選擇35

三、感應(yīng)加熱設(shè)備功率的確定§9－2感應(yīng)熱處理設(shè)備的選擇

三、感應(yīng)加熱設(shè)備功率的確定§9－2感應(yīng)熱處理設(shè)備的選擇36

§9－3感應(yīng)器設(shè)計(jì)概要一、感應(yīng)器結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計(jì)中頻感應(yīng)器高頻感應(yīng)器1－感應(yīng)圈；2－匯流排；3－接線座；4－冷卻水管；5－噴水管感應(yīng)器的設(shè)計(jì)包括：感應(yīng)圈的形狀、尺寸、圈數(shù)，感應(yīng)器與工件的間隙，匯流板的尺寸和連接方法，冷卻方式等。

§9－3感應(yīng)器設(shè)計(jì)概要一、感應(yīng)器結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計(jì)37

§9－3感應(yīng)器設(shè)計(jì)概要（一）感應(yīng)器與工件間的間隙（1）間隙大小與功率因素關(guān)系（2）間隙大小與淬硬層的關(guān)系（頻率有關(guān)）從鄰近效應(yīng)考慮，間隙小，集膚效應(yīng)越顯著，電流透入深度越小，淬硬層深度減小。間隙越小，操作越不方便，工件與感應(yīng)器接觸短路的可能性越大。（3）間隙大小與設(shè)備的功率大小的關(guān)系設(shè)備功率大，間隙尺寸可大些；

§9－3感應(yīng)器設(shè)計(jì)概要（一）感應(yīng)器與工件間的間隙（2）38

§9－3感應(yīng)器設(shè)計(jì)概要用60千瓦的高頻感應(yīng)加熱設(shè)備處理簡(jiǎn)單外圓表面時(shí)，間隙多采用2－3mm。同樣的工件若采用100千瓦的設(shè)備時(shí)，由于功率大，間隙可采用3－5mm。對(duì)淬硬層深度較大的工件，間隙可增大到5－6mm。中頻感應(yīng)加熱時(shí)，間隙應(yīng)比高頻大些。例如：

§9－3感應(yīng)器設(shè)計(jì)概要用60千瓦的高頻感應(yīng)加熱39

§9－3感應(yīng)器設(shè)計(jì)概要（二