感应热处理的使用现状 李杨 20090560 资料科学与工程学院 090201 前语 感应加热热处理是用感应电流使工件部分加热的外表热处理工艺。 这种热处 理工艺常用于外表淬火， 也可用于部分退火或回火， 有时也用于全体淬火和回火。 20 世纪 30 年代初， 美国、 苏联先后开端使用感应加热办法对零件进行外表淬火。 跟着工业的开展,感应加热热处理技能不断改进,使用规模也不断扩大。 我国感应加热在工业上的使用，起步于 20 世纪 50 年 代，在机床制作、纺 织机制作、轿车、拖拉机工业等部分使用最早，其时的感应加热技能，绝大部分 来自前苏联，少部分来自捷克、比利时等国家。对外开放以来，经过出国考察、 进口设备、 引入技能等多种途径，工业发达国家的现代感应加热技能逐渐进入了 我国工业的各个部分，使感应加热一节能、高效、主动化、高重现性、环保的技 术更有效地得到使用。 本文首要叙说了感应加热热处理的基本原理、特色及使用 范畴。 一、 感应加热热处理的基本原理 感应热处理的基本原理是将工件放入感应器(线圈)内， 当感应器中通入必定 频率的交变电流时,周围即发生交变磁场。交变磁场的电磁感应作用使工件内产 生关闭的感应电流──涡流。 感应电流在工件截面上的散布很不均匀，工件表层 电流密度很高， 向内逐渐减小, 这种现象称为集肤效应。工件表层高密度电流的 电能改变为热能，使表层的温度升高，即完结外表加热。电流频率越高，工件表 层与内部的电流密度差则越大， 加热层越薄。在加热层温度超越钢的临界点温度 后敏捷冷却，即可完结外表淬火。 二、 感应加热热处理的特色 （1）感应热处理工艺有利于遵循国家环保节能和完结可持续开展的方针和方针 有电老虎之称的电能是机械工业职业的首要动力。据统计，热处理的用电量占到 了机械工业总耗电量的 25%，感应热处理用电量约占热处理设备总用电量的 20%～25%。感应加热可以主动控制工艺实施的整个进程，防止了不必要的电力 资源的糟蹋和耗费。 在电力资源耗费削减的一起，感应热处理工艺的功率也得到 了进步。 （2）感应热处理工艺有利于加快加热速度，进步出产功率因为热处理的整个过 程都是靠感应来完结的， 所以整个热处理进程可以缩短 4 倍以上。削减了电力资 源的糟蹋， 使得热感应热处理工艺的加热速度也得到了加快，促进了全体出产效 率，终究使得企业取得高额赢利。 （3）感应热处理工艺有利于完结出产主动化在感应加热设备和淬火机床设备， 微处理机等设备机器的密切配合下， 可以完结出产工件在下料和淬火机床的作业 的悉数主动化在整个出产流水线上，使用微机处理技能对淬火加热及冷却时刻， 加热速度，淬火机床作业速度，淬火介质的温度，变频机的电参数等进行监控， 完结冷热加工接连出产的主动化。 （4）感应热处理工艺为作业人员供给了一个健康杰出的劳作环境感应加热处理 不像电炉、油炉那样在作业状态下开释很多的热辐射，形成作业环境的污染。而 感应热处理工艺的履行只需求在常温状态下进行，并且开炉停炉等作业也很方 便。所以，感应热处理工艺为一线作业人员的身体健康供给了杰出的作业条件。 （5）感应热处理工艺有利于进步外表强化作用感应加热处理的速度比较快，能 够进步金属资料的相变温度， 加快奥氏体改变的进程。选用感应电阻进行加热和 大功率的脉冲感应进行加热时，就可以得感应热处理工艺的实践与讨论。 三、 感应加热热处理技能的使用现状 （1）感应热处理在发动机范畴的使用 感应热处理技能两个多世纪前现已被人们知晓，但其线 世 纪初期，其时俄罗斯和美国科学家们确立了它的工业用处。今日，这项技能的控 制不只可以十分精确地淬硬发动机零部件以及消除零部件上的剩余应力， 也可以 处理十分简略轻盈的轴和杂乱的长达 6m 的曲轴。 感应热处理技能在发动机范畴使用广泛，EFD 公司可以处理阀体(头部和杆 部)、齿轮(惯例或概括淬火)、活塞杆、气缸、喷油器体、凸轮、凸轮轴、摇臂、 平衡轴与曲轴。当然所有这些部件均需求特别的功率和适合的频率。EFD 全力研 制设备频率规模和各类电源，以习惯所有这些不同形状的工件。 （2）感应热处理在淬火机床中的使用 为了习惯多种类的批量出产，在轿车出产使用中，我国引入的感应淬火机床 种类由传统的专用设备逐渐向柔性化程度较高的通用设备和专用淬火主动出产 线开展。 通用淬火机床方面， 一汽技能中心开发的卧式数控淬火机床主驱动选用 沟通伺服电机拖动，移动速度安稳均匀、定位精确、重复精度高;零件旋转选用 变频调速，能习惯多方面工艺要求;选用能量和数控技能对不同功能要求的不同 零件感应加热淬火， 甚至在同一零件上完结多段变功变速， 编程简单可操作性强。 专用淬火机床方面， 二汽和天舒机电科技有限公司经过多年尽力，霸占一个个难 关，选用功率脉冲分配技能、尾座自在顶尖技能、薄型淬火变压器技能、独立悬 挂技能、悬挂平衡技能等别离研制成功曲轴全主动淬火机床，与电源、水冷体系 组成成套淬火设备可对车用内燃机曲轴进行各轴径的圆角+轴径淬火、轴径淬火 自回火，选用计算机控制，经过显现屏对设备的加热、淬火工艺参数比如电压、 电流、频率、时刻、压力、流量温度等进行监控和显现，现在国内多家选用。这 些机床在传动体系方面首要选用机械传动， 代表现代机械传动技能的滚珠丝杠和 直线导轨等先进技能被广泛选用;主驱动选用伺服数控、变频调速，移动速度稳 定均匀;拖架定位精确， 重复精度高;工件旋转选用变频调速替代固定转速，能适 应多方面工艺要求;上下料体系选用较先进的步进链传动、托盘送进料、人工送 取料。别的，在一条出产线中，大功率电源用于淬火，然后用较低功率回火，两 个工序在一条出产线上主动完结， 削减了重复上下工件的工序， 降低了劳作强度， 进步了出产功率。 （3）感应热处理在轿车工业中的使用 我国轿车工业感应热处理工艺研讨与推广使用现在现已取得了可喜成绩。 解放牌轿车和春风牌轿车的感应热处理件占整个热处理件的62 %以上,两大轿车 集团的工艺研讨所里树立了感应热处理实验室和1000mZ的实验阵地,专门从事汽 车零件感应热处理技能的研讨。 轿车半轴等零件选用了矩形感应器,即横向磁场, 纵向电流,一次大功率对半轴外表和圆角一起进行加热淬火并自回火等先进工艺, 淬硬层接连均匀,有效地使用剩余压应力,大大进步了零件的抗弯、扭疲劳强度。 半轴选用先进的感应热处理工艺,强度储藏较大,货车半轴的直径由50m m 减到 48m m,还有减小的趋势。轿车曲轴的主、连杆轴颈的中频淬火,变过去整圈停止 淬火工艺为半圈感应器、曲轴旋转淬火工艺,使淬火技能进步了一大步.ZQ153汽 车曲轴引入美国To cob 公司曲轴淬火成套设备,完结了轴颈和圆角一起加热淬 火,使感应热处理工艺又上了一个新台阶。高能密度热处理近年来在我国轿车工 业有了深入研讨和详细使用,一汽轿车齿条高频电阻触摸加热淬火工艺已取得成 功。我国一些轿车零部件出产厂,近年来也引入了国外先进的轿车嗓形绷簧、阀 座、齿条、曲轴圆角的感应热处理设备,有较高水平。 结束语 尽管近年来我国感应淬火技能得到了敏捷开展，但与工业发达国家比较，还 有相当大的距离。 MOSFET高频电源是工业发达国家的首选产品， 而我国在高频段仍以晶闸管交 流调压、高压硅堆整流、节能型电子管振荡器式电源为主;IGBT超音频电源有部 分替代晶闸管中频电源的趋势，而我国在这方面的使用还不行遍及;近些年来虽 然晶闸管中频电源使用较为遍及，但因为老企业改造脚步的约束，还有部分中频 停留在发电机组。 有必要指出，尽管我国可以出产MOSFET、 IGBT和SIT感应加热淬火用电源，但 种类和标准没有国外那么多、 那么细，因为要害首要电力电子器件国内还不能生 产，有必要进口， 所以从功能和技能水平方面和国外比较仍有相当大的距离。 整体来说， 和工业发达国家比较，我国的数控及全主动淬火机床开发属起步 阶段。在主动化水平上，国内设备大部分是人工上下料，主动化程度较低;能量 监控虽有使用但技能还不行老练;FUNAC、SIMENS伺服体系有所使用，但多为点位 直线运动，属简易型，多轴连动类型的数控体系没有得到使用。别的，计算机控 制技能在感应加热淬火中使用远不如国外那样老练，例如主动识别进机零件、不 合格零件主动除掉;工艺参数盯梢及违背给定值批改等。在感应器制作技能、感 应器快换、导磁体资料与使用、冷却水循环体系、淬火介质研讨与使用等方面也 有相当大的距离。 鉴于这些距离， 我国应积极行动， 树立严厉的引入消化方针， 防止重复引入， 期限筛选耗能严峻的电源，集中力量开发缺少部件，进步淬火机床配套质量等， 使感应加热技能敏捷赶上世界先进水平。 参考文献 [1] 沈庆通；感应热处理技能的开展[J]；金属热处理；2002 年 01 期 [2] 杨连弟,崔凯,姜波;感应加热淬火技能的开展[J];轿车工艺与资料;2003 年 03 期 [3] 周海，曾少鹏，袁石根；感应加热淬火技能的开展及使用[J];热处理技能 与配备；2008 年 03 期 [4] 张柏松；我国轿车工业感应热处理技能的开展与现状；金属热处理；1996 年 01 期 [5] 沈庆通;感应热处理技能开展六十年[J];金属加工(热加工);2010年07期 [6] 沈庆通；先进的感应热处理技能和规划办法；热处理；2010年 第04期 [7] 叶为德；感应热处理技能在我厂的使用；机械科学与技能；1993年 第02 期 [8] 王胜军；感应热处理技能及工艺配备的开发与使用；热处理；2007年 第01 期 [9] 袁亚娟，朱梅林；感应加热热处理技能在发动机铸铁件上的使用；现代铸 铁；2002年 第02期