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感应淬火

感应淬火

今天,工业零件制造商利用各种热处理工艺来改变钢合金的表面。感应淬火是淬火金属工件表面最常用的方法之一。

制造商可以将钢工件放置在一个带有电流的线圈内,以帮助在钢内部创造一个交变磁场。当工件经历热感应时,其表面温度上升到临界点以上。然后制造商(在指定的时间间隔后)淬火工件,通常是在油浴中。该协议创建了具有成本效益的硬化外部表面。

感应淬火的历史

以研究气体定律而闻名的科学家迈克尔·法拉第于1831年揭示了磁感应的发现。他的工作为后来托马斯·爱迪生(Thomas Edison)和尼古拉·特斯拉(Nikola Tesla)等其他研究人员对电流和磁场的研究奠定了基础。

到20世纪20年代,金属部件制造商开始在大规模生产中使用感应加热。人们对这个过程越来越感兴趣。在20世纪50年代早期,美国的许多公司实施了感应淬火系统,用于金属部件的大批量生产。

感应淬火工艺

工业环境中的感应淬火过程通常是在水冷铜线圈的协助下进行的。包含感应线圈的金属必须携带足够的电荷,以帮助在精心放置的钢工件内产生交变磁场。重要的是,感应线圈和钢工件之间永远不需要进行直接的物理接触。一个感应线圈可以帮助加热一个接一个的工件。

感应加热器

感应加热器包含至少三个基本的机械元件:电感线圈(能够携带电荷);一种动力装置(用来产生电荷);以及工作磁头(线圈和动力装置之间的接口)。工程师们已经开发了各种不同的感应加热器单元,用于工业和金属零件制造环境。

感应加热过程

感应加热到高于合金临界温度的水平将导致工件表面开始熔化。随后在油浴中淬火(可用的碳的来源),这种热处理有助于硬化钢的外部,使其变得更脆,更能抵抗刮伤和其他磨损。由于金属表面包含了碳原子间的间隙,在微观层面上显示了重要的结构变化,有时被称为“马氏体”。

通过使工件进行感应硬化,制造商可以提高由此产生的金属部件承受日常磨损的能力。最终,感应淬火有助于延长许多机器零件的有效寿命。

频率和感应加热

一些制造商使用专门的感应加热装置,在感应线圈中产生特定控制频率范围的电流。经过表面硬化的金属合金的硬度和期望硬化的深度都影响电流的选择。这些工具通常分为四类:

高频淬火电流

缩写为HFC机器,这些单位采用高频率的电流。它们在当代大规模生产环境中的感应硬化中发挥了特别突出的作用。

目前中心频率硬化

缩写为MFC,这些单位通常操作范围在500赫兹和10千赫兹之间。由于它们在较低的频率下工作,它们可能有助于在某种程度上更深层次的金属成分的选择性硬化。

双频淬火电流

HFC/MFC机器可以在高频和中频电流之间交替。这种类型的单位提供了制造灵活性。

高频脉冲硬化电流

专门的感应淬火装置能产生高频率的脉冲电流。

感应硬化:材料和应用

今天的感应硬化环境依赖于多种有用的材料和应用:

材料

感应硬化所需的材料包括通电和合适的感应加热制造设备,如专门的感应加热单元。零件制造商通常还需要淬火技术,如油浴或水浴。

应用程序

由于感应硬化过程在许多行业中具有潜在的广泛应用,制造商已经开发了这种技术的无数应用。在感应硬化的帮助下经常产生的一些产品包括:油田钻杆、小齿轮、变速杆、金属踏板和弹簧。

关键优势

作为一种热处理,感应淬火为制造商提供了一些重要的优势。

  1. 这个过程发生得很快。寻求快速淬火金属工件的大量金属零件制造设施可以有效地利用专业的自动感应加热技术来帮助实现生产目标。
  2. 该工艺提供了在不修改金属零件核心的情况下实现外部选择性硬化的能力。像许多其他形式的表面硬化一样,热感应硬化可能提高耐蚀性和脆性。
  3. 这种形式的表面硬化不需要在去除水垢或脱碳后进行大量的修整。从这个意义上说,热感应硬化技术促进了环保、低成本的制造。
  4. 使用自动感应淬火设备不需要陡峭的人员学习曲线。尽管制造商必须确保员工遵守健康和安全协议,工厂不需要使用氰化物或其他腐蚀性化学品来完成这一过程。
  5. 感应淬火可以显著提高金属零件的耐磨性和耐久性,从而提高金属零件的长期价值。在这方面,它可以提供一种具有成本效益地生产更高质量部件的方法。

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