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感应加热淬火感应器的设计原则

日期:2019-02-13 04:42:58 点击数:311
感应加热淬火感应器是利用涡流原理来完成零件表面淬火、表面强化的关键加热元件。进行表面加热的零件种类很多,形状差异很大,因此感应器的设计形态各异,一般对感应器的尺寸主要考虑感 应圈的直径、高度、截面形状、冷却水路及喷水孔等,其设计思路如下。

1.感应器的直径
感应器的形状是根据加热零件的表面轮廓来确定的,要求感应圈与零件之间必须有一定的间隙,而且各处应均匀一致。
对外圆加热时,感应器的内径 D内 = D0 +2a;对内孔加热时,感应器的外径 D外 = D0-2 a。其中,D0为工件的外圆直径或内孔直径,a为二者之间的间隙 (对轴类零件取 1.5~3.5mm,齿轮零件取 1.5~ 4. 5mm,内孔零件取1~ 2mm。如进行中频感应加热淬火,则间隙略有不同,一般轴类零件为 2.5~ 3mm,内孔为2~ 3mm )。
 
2.感应器的高度
感应器的高度主要根据加热设备的功率 P0、工件的直径 D和所确定的比功率 P设来确定 :
( 1)对于短轴类零件一次加热,为防止尖角过热,感应圈的高度应小于零件的高度。
( 2)长轴类零件一次加热局部冷却时,感应圈的高度为需要淬火区长度的1. 05~1. 2倍。
( 3)单匝感应圈高度太高时,工件表面的加热不均匀,中间温度比两边的温度高出许多,频率越高则越明显,故多采用双匝或多匝感应圈来代替。
 
3.感应圈的截面形状
感应圈的截面形状较多,如圆形、正方形、矩形、板形 (外焊冷却水管 )等,当淬火面积相同时,弯制成矩形截面感应圈最省料,而且透热层均匀。圆形截面最差,但易于弯制。选用的材料多为黄铜管或纯铜管,高频感应圈壁厚为 0. 5mm,中频感应圈为 1. 5mm。
 
4.冷却水路与喷水孔
考虑到因涡流损耗而发热,故各组成部分需要通水冷却,对于铜管可直接通水冷却,铜板制造部分可做成夹层或外焊铜管组成冷却水路 ;高频连续或同时加热采用自喷冷却时,感应圈喷水孔的直径多为0.8~1.0mm,中频感应加热为 1~ 2mm ;连续加热淬火感应圈喷水孔的角度为35°~ 45°,孔距为 3~ 5mm。同时加热淬火喷水孔应交错排列,孔距布置均匀,一般喷水孔的总面积应小于进水管的面积,以确保喷水的压力和进水压力符合要求。
 
需要注意的是,为解决内孔加热的环形效应,可在感应圈上卡上铁氧 (高频感应淬火 )或硅钢片 (中频感应淬火),制成 “门字形 ”导磁体,驱使电流沿导磁体的缺口 (感应圈的外层 )流过。为防止不该硬化的部分被加热,可采用钢环或软磁材料制成磁短路环屏蔽。另外感应加热时,对于感应圈靠近尖角部分的间隙应适当加大,以防局部过热。
 
 
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