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高频感应加热设备对小孔零件内径表面淬火方法

高频感应加热设备对小孔零件内径表面淬火可以采用螺旋丝式感应器:某小孔零件其材料为45钢。直径20mm孔内径要求高频感应加热淬火强化,淬硬层深0.8-1.0mm,硬度为50-60HRC。生产中发现,直径20mm小孔采用高频感应设备进行加热淬火处理有一定的困难,一方面常规内孔感应器不易制作,更难镶入导磁体;另一方面,无论采用感应器喷水,还是利用专用喷水套喷射冷却方式,对工件淬火冷却均效果不佳,内孔硬度不均,不能满足技术要求。

高频感应加热淬火感应器曾采用以直径4mm纯铜管绕制而成的感应器,外径为直径16mm,螺距为7mm,共3匝,内通流动水冷却。使用中发现,该感应器不仅制作困难,并且冷却水流动不畅,使加热温度不均匀,淬火加热后浇水冷却,断电与浇水不易同步进行,冷却水不足,工件冷却速度慢,组织转变不完全,因而工件淬火后硬度不均,达不到技术要求。

此后经过多次研究,研发定制生产出螺旋丝式感应器,并进行了螺旋丝式感应器埋水淬火工艺试验。设备采用高频感应加热设备。工艺参数如下:电源电压380-400V,栅极电流为1.2-1.5A,阳极电流为3-5A,阳极电压为7-9kV,槽路电压为6-7kV,加热时间为2-2.5s。高频感应加热设备进行加热时,工件表面温度升高,周围水被汽化形成一层稳定的蒸汽膜包围工件,使工件和流动冷却水隔离。蒸汽膜导热差,起绝热保温作用,工件温度迅速上升到淬火温度并进行淬火。这时进行断电,工件表面蒸汽膜破裂,工件被流动冷却水迅速冷却,完成组织转变,工件表面得到硬化。试验结果如下:内孔内径硬度为55-63HRC,淬硬层深为1.0 -1.5mm, 硬度分布均匀,孔缩小约为0.015-0.03mm,变形微小,满足技术要求,生产效率为200件/h。

虽然螺旋丝式感应器埋水淬火试验对小孔内径淬火效果很好,但是在生产中,我们应注意以下几点:

1、 由于铜丝较细,钢性低,螺距不能太小,不然通电后易发生相互接触造成短路;但螺距过大则加热不均,淬硬层硬度不均。圈数与工件厚度有关,圈数太少,淬硬层硬度不均,圈数太多,感应器阻抗大,加热效果下降。感应器螺距和圈数应选取合适,使淬火性能效果 。

2、铜丝直径取直径2mm的加热效果 ,其他几种易烧断。

3、感应器铜丝细,刚性较差,通电后在磁场作用下产生振动,为防止感应器振动打火及烧断,设计了感应器加固装置,以减轻振动。