感應(yīng)加熱線圈淬火感應(yīng)器的設(shè)計原則

感應(yīng)加熱淬火感應(yīng)器是利用渦流原理來完成零件表面淬火、強(qiáng)化表面的關(guān)鍵加熱元件。進(jìn)行表面加熱零件的種類很多，形狀差異很大，因此感應(yīng)器的設(shè)計形態(tài)各異，一般對感應(yīng)器的尺寸主要考慮感應(yīng)圈的直徑、高度、截面形狀、冷卻水路以及噴水孔等，其設(shè)計思路如下。

1.感應(yīng)器的直徑

感應(yīng)器的形狀是根據(jù)加熱零件的表面輪廓來確定的，要求感應(yīng)圈與零件之間必須有一定的間隙，而且各處均勻一致。

對外圓加熱時，感應(yīng)器的內(nèi)徑D_內(nèi)=D₀+2a；對內(nèi)孔加熱時，感應(yīng)器的外徑D_外=D₀-2a。其中D₀為工件的外圓直徑或內(nèi)孔直徑，a為二者之間的間隙。對軸類零件取1.5～3.5mm，齒輪零件取1.5～4.5mm，內(nèi)孔零件取1～2mm。如進(jìn)行中頻加熱淬火，則間隙略微有所不同，一般軸類零件為2.5～3mm，內(nèi)孔為2～3mm。

2.感應(yīng)器的高度

感應(yīng)器的高度主要根據(jù)加熱設(shè)備的功率P_0設(shè)、工件的直徑D和所確定的比功率P_設(shè)來確定：

（1）對于短軸類零件一次加熱，為防止尖角過熱，感應(yīng)圈的高度應(yīng)小于零件的高度。

（2）長軸類零件一次加熱局部冷卻時，感應(yīng)圈的高度為需要淬火區(qū)長度的1.05～1.2倍。

（3）單匝感應(yīng)圈高度太高時，工件表面的加熱不均勻，中間溫度比兩邊的溫度高出許多，頻率愈高則愈明顯，故多采用雙匝或多匝感應(yīng)圈來代替。

3.感應(yīng)圈的截面形狀

感應(yīng)圈的截面形狀較多，如圓形、正方形、矩形、板型（外焊冷卻水管）等，當(dāng)淬火面積相同時，彎制成矩形截面感應(yīng)圈*省料，而且透熱層均勻，圓形截面*差，但易于彎制。選用的材料多為黃銅管或紫銅管，高頻感應(yīng)圈壁厚為0.5mm，中頻感應(yīng)圈為1.5mm。

4.冷卻水路與噴水孔

考慮到因渦流損耗而發(fā)熱，故各組成部分需要通水冷卻，對于銅管可直接通水冷卻，銅板制造部分可做成夾層或外焊銅管組成冷卻水路；高頻連續(xù)或同時加熱采用自噴冷卻時，感應(yīng)圈的噴水孔的直徑多為0.8～1.0mm，中頻加熱為1～2mm；連續(xù)加熱淬火感應(yīng)圈噴水孔的角度為35°～45°，孔距為3～5mm。同時加熱淬火噴水孔應(yīng)交錯排列，孔距布置均勻，一般噴水孔的總面積應(yīng)小于進(jìn)水管的面積，以確保噴水的壓力和進(jìn)水壓力符合要求。

需要注意的是為解決內(nèi)孔加熱的環(huán)形效應(yīng)，可在感應(yīng)圈上卡上鐵氧（高頻淬火）或硅鋼（中頻淬火）片，制成門字形導(dǎo)磁體，驅(qū)使電流沿導(dǎo)磁體的缺口（感應(yīng)圈的外層）流過。為防止不應(yīng)硬化的部分被加熱，可采用鋼環(huán)或軟磁材料制成磁短路環(huán)屏蔽。另外感應(yīng)加熱時，對于感應(yīng)圈靠近尖角部分的間隙應(yīng)適當(dāng)加大，以防局部過熱。

        摘自《金屬加工（熱加工）》雜志


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