如何進(jìn)行感應(yīng)淬火？

所謂感應(yīng)淬火，就是利用感應(yīng)電流通過鍛件所產(chǎn)生的熱效應(yīng)，使鍛件表層及局部加熱至淬火溫度，隨后進(jìn)行快速冷卻的淬火工藝。淬火時(shí)，把鍛件放在銅質(zhì)的感位器中，接上某一固定頻率的交流電以產(chǎn)生電磁感應(yīng)，其結(jié)果會(huì)在鍛件表層產(chǎn)生與感應(yīng)圈中電流相反的感應(yīng)電流。這種感應(yīng)電流沿鍛件表面形成的封閉回路，稱為渦流。在渦流及鍛件本身電阻的作用下，電能便在鍛件表層轉(zhuǎn)化為熱能，使表層很快升溫至淬火溢度，此后將鍛件立即進(jìn)行快速冷卻，就達(dá)到了表面淬火的目的。

渦流之所以能實(shí)現(xiàn)表面加熱，是由于交變電流在導(dǎo)體中的分布特點(diǎn)所決定的，其特點(diǎn)為：

一、集膚效應(yīng)

當(dāng)導(dǎo)體中通過直流電時(shí)，導(dǎo)體截面上各處的密度是相同的。但當(dāng)通過交流電時(shí)，其電流在導(dǎo)體截面上的分布是不均勻的，導(dǎo)體表面的電流密度大，中心的電流密度小，電流密度自表面向中心呈指數(shù)規(guī)律衰減。這種現(xiàn)象就稱為交流電的集膚效應(yīng)。此時(shí)，交流電的頻率越高，集膚效應(yīng)就越顯著。感座加熱淬火就是利用這一特性而實(shí)現(xiàn)的。

二、鄰近效應(yīng)

當(dāng)兩個(gè)相鄰導(dǎo)體通過電流時(shí)，若其電流方向相同，則由于它們所產(chǎn)生的交變磁場的相互作用，使得兩個(gè)導(dǎo)體相鄰一側(cè)的感應(yīng)反電勢**，電流被驅(qū)向于導(dǎo)體外側(cè)流過；相反，當(dāng)電流方向相反時(shí)，電流被驅(qū)向于兩導(dǎo)體相鄰一側(cè)，即內(nèi)側(cè)流過，這種現(xiàn)象稱為鄰近效應(yīng)。

在感應(yīng)加熱時(shí)，鍛件上的感應(yīng)電流總是與感應(yīng)圈中的電流方向相反，所以，感應(yīng)圈上的電流集中于內(nèi)側(cè)流過，而位于感應(yīng)圈內(nèi)被加熱鍛件上的電流則集中于表面，這就是鄰近效應(yīng)與集膚效成相疊加的結(jié)果。

在鄰近效應(yīng)的作用下，只有當(dāng)感應(yīng)圈與鍛件之間的間隙相等時(shí)，感應(yīng)電流在鍛件表面的分布才是均勻的。所以，鍛件在感應(yīng)加熱過程中要不斷地進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，以消除或減少因間隙不等而造成的加熱不均勻性，從而獲得均勻的加熱層。

另外，由于鄰近效應(yīng)的作用，鍛件上被加熱區(qū)的形狀總是與感成圈的形狀相似。因此，在制作感應(yīng)圈時(shí)，必須注意使其形狀相似于鍛件加熱區(qū)的形狀，這樣才能取得較好的加熱效果。

三、環(huán)流效應(yīng)

當(dāng)交變電流通過圓環(huán)狀或螺旋狀導(dǎo)體時(shí)，由于交變磁場的作用，使其外表面電流密度因自感反電動(dòng)勢增大而降低，而在圓環(huán)內(nèi)側(cè)的表面會(huì)獲得**的電流密度，這種現(xiàn)象稱為環(huán)流效成。

環(huán)流效應(yīng)對于加熱鍛件外表面，能提高其加熱效率和加熱速度。但對于內(nèi)孔的加熱則不利，因?yàn)榄h(huán)流效應(yīng)使感應(yīng)器上的電流遠(yuǎn)離鍛件表面，導(dǎo)致加熱效率顯著降低、加熱速度減慢。因此，要在感應(yīng)器上安裝磁導(dǎo)宇很高的導(dǎo)磁體，以提高加熱效率。

當(dāng)感應(yīng)器軸向高度與圓環(huán)直徑之比值越大時(shí)，環(huán)流效應(yīng)越顯著。故感應(yīng)器截面**做成長方形，長方形比正方形好，而圓形*差，應(yīng)盡量少用。

四、尖角效應(yīng)

將外形帶有尖角、棱邊及曲率半徑較小的突出部分鍛件置于感應(yīng)器中加熱時(shí)，即使感應(yīng)器與鍛件之間的間隙相等，但由于在鍛件的尖角處和突出部分通過的磁力線密度較大，感應(yīng)電流密度也較大，加熱速度快，熱量集中，這樣會(huì)使這些部位產(chǎn)生過熱，甚至發(fā)生燒熔現(xiàn)象，這種現(xiàn)象稱為尖角效應(yīng)。

為了避免尖角效應(yīng)，在設(shè)計(jì)感應(yīng)器時(shí)，應(yīng)將感位器與鍛件尖角或凸出部分的間隙適當(dāng)增大，以減少該處磁力線的集中，使鍛件各處的加熱速度和溫度盡量保持均勻一致。也可將鍛件尖角及凸出部分改為腳角或倒角，這樣也能得到同樣效果。