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金屬表面淬火技術

2019-04-10   點擊次數:1374次

表面淬火是熱處理的一種工藝,僅對零件的表面進行處理,以達到改善零件表面的性能,而保持心部的性能不變。

表面淬火是利用金屬固態相變,通過快速加熱方法對零件表面進行淬火。

表面淬火是提高零件承受一定沖擊負荷、抵抗磨損和抵抗疲勞的有效方法。

    一、感應加熱表面淬火

       1、什麼叫感應加熱表面淬火

感應加熱表面淬火是利用電磁感應的原理,使零件在交變磁場中切割磁力線,在表面產生感應電流,又根據交流電集膚效應,以渦流形式將零件表面快速加熱,爾后急冷的淬火方法

   2、感應加熱表面淬火使用的頻率

可分為:

超高頻(27MHZ)、高頻(200—250KHZ)、超音頻(20-100KHZ)、中頻(2500—8000HZ)和工頻(50HZ);

由于電流頻率不同,其加熱感應電流透入深度亦不同。

使用超高頻時,感應電流透入深度極小,主要用于鋸齒、刀刃、薄件的表面淬火;

使用高頻時,感應電流透入深度很小(約0.5㎜),主要用于小模數齒輪和小軸類零件的表面淬火;

使用超音頻時,感應電流透入深度適中(約1-3㎜),主要用于中、小模數齒輪、凸輪軸、小軸類零件的表面淬火;

使用中頻時,感應電流透入深度(約5--10㎜),主要用于中、小模數齒輪、凸輪軸、曲軸的表面淬火;

使用工頻時,感應電流透入深度極大(超過10㎜),主要用于冷軋輥表面淬火。

  3、感應加熱表面淬火的分類方法

表面淬火的方法很多,可有不同的分類方法:

    A、根據加熱時所具有的供熱方法

可分為:感應加熱表面淬火、火焰加熱表面淬火、鹽(鉛)浴加熱表面淬火、電解液加熱表面淬火、電接觸加熱表面淬火、高頻脈沖電流感應加熱表面淬火、激光加熱表面淬火、電子束加熱表面淬火、離子束加熱表面淬火和太陽能加熱表面淬火。

   B、根據能量密度

可分為:較低能量密度加熱和高能量密度加熱。

較低能量密度加熱包括感應加熱表面淬火、火焰加熱表面淬火、鹽(鉛)浴加熱表面淬火、電解液加熱表面淬火;

高能量密度加熱包括電接觸加熱表面淬火、高頻脈沖電流感應加熱表面淬火、激光加熱表面淬火、電子束加熱表面淬火、離子束加熱表面淬火和太陽能加熱表面淬火。

     C、根據能量來源

可分為:內熱源加熱和外熱源加熱。

內熱源加熱包括感應加熱表面淬火、脈沖電流感應加熱表面淬火;

外熱源加熱包括火焰加熱表面淬火、鹽(鉛)浴加熱表面淬火、電解液加熱表面淬火、電接觸加熱表面淬火、激光加熱表面淬火、電子束加熱表面淬火、離子束加熱表面淬火和太陽能加熱表面淬火。

二、感應加熱基本原理

感應加熱是將零件置于感應器內(感應線圈內),當有一定的電流頻率的交流電通過感應器(感應線圈)時,在零件表面就有感應電流產生,此電流分布在表面,并以渦流的形式出現,迅速加熱表面使其達到淬火溫度,然后切斷電源,并將零件急速冷卻,實現感應加熱表面淬火。

三、感應加熱表面淬火的優點

 感應加熱表面淬火是表面淬火方法中比較好的一種方法,與傳統熱處理相比,有以下優點:

1、感應加熱屬于內熱源直接加熱,熱損失小,因此加熱速度快,熱效率高。

2、加熱過程中,由于加熱時間短,零件表面氧化脫碳少,與其它熱處理相比,零件廢品率極低。

3、感應加熱淬火后零件表面的硬度高,心部保持較好的塑性和韌性,呈現低的缺口敏感性,故沖擊韌性、疲勞強度和耐磨性等有很大的提高。

4、感應加熱設備緊湊,占地面積小,使用簡便(即操作方便)。

5、生產過程清潔,無高溫,勞動條件好。

6、能選擇性加熱。

7、感應加熱表面淬火的機械零件脆性小,同時還能提高零件的力學性能(如屈服點、抗拉強度、疲勞強度),同樣經過感應加熱表面淬火的鋼質零件的淬火硬度,也高于普通加熱爐的淬火硬度。

8、感應加熱設備可放置在加工生產線上,通過電氣參數對過程進行的工藝控制。

9、利用感應加熱淬火,可用普通碳素結構鋼代替合金結構鋼制作零件而不降低零件質量。所以,在某些條件下可以代替工藝復雜的化學熱處理。

10、感應加熱不僅應用于零件的表面淬火,還可以用于零件的內孔淬火,這是傳統熱處理所不能達到的。

感應加熱表面淬火也有其本身的不足:

1、  設備與淬火工藝匹配比較麻煩,因電參數常發生變化。

2、  需淬火的零件要有一定的感應器與其相對應。

3、  設備維修比較復雜。