感应加热淬火感应器的设计原则

　　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、强化表面的关键加热元件。进行表面加热零件的种类很多，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、冷却水路以及喷水孔等，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=D0-2a。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。如进行中频加热淬火，则间隙略微有所不同，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设、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，频率愈高则愈明显，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、板型（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紫铜管，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，感应圈的喷水孔的直径多为0.8～1.0mm，中频加热为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（高频淬火）或硅钢（中频淬火）片，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。为防止不应硬化的部分被加热，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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