目前,我国感应加热表面淬火常用的设备有电子管式高频感应加热,其频率范围为30~1000kHz;中频感应加热,其频率范围低于10kHz;工频感应加热设备,其频率范围50~100kHz。
设备频率根据硬化层深度、零件尺寸、钢种及原始组织等原始组织来确定,如前所述,电流透入深度与频率的平方根成反比。
电流频率上限为:
f_max<250000/δ^2                                ⑶
式中 :电流频率上限,即电流最高频率,Hz。
       :硬化层深度,mm。
随着电流频率的降低,电流透入深度增加,因而热能损耗增加,此时感应器的功率就不足以是零件迅速加热,这样就会造成零件加热不足,使淬火质量达不到要求。所以,为了使零件得到良好的质量,硬化层深度应大于电流透入深度的25%。
电流频率的下限为:
f_min>15000/δ^2                                      ⑷
式⑷中 :电流频率下限,即电流最低频率,Hz。
当硬化层深度已知时,就可以找到一电流最佳频率:
f_best=60000/δ^2                                       ⑸
式⑸中 :电流最佳频率,Hz。
表3.1 感应加热表面淬火频率选择表
硬化层深度/mm    1.0    1.5    2.0    3.0    4.0    6.0    10.0
最高电流频率/Hz    250000    100000    60000    30000    15000    8000    2500
最低电流频率/Hz    15000    7000    4000    1500    1000    500    150
最佳电流频率/Hz    60000    25000    15000    7000    4000    15000    500
根据已知硬化层深度≥1.4mm    。
电流最高频率为
f_max<127.55kHz
电流最低频率为
〖 f〗_min>7.65kHz
圆柱形零件在选择电流频率时,还要考虑零件直径的大小。据俄国学者研究表明,当电流透入深度小于或者等于零件直径的10%时,感应加热效率最高,最高者可以达到80%;当电流热透入深度达到零件直径的30%时,感应加热效率最高只有70%。根据我国学者的经验,表面淬火的零件直径与电流频率之间有如下的关系,如表3.2零件直径与电流频率之间的关系所示。
表3.2 零件直径与电流频率之间的关系[1]
零件直径/mm    10~30    25~50    45~100
电流频率/kHz    200~300    8.0    2.5
还有美国资料表明了零件直径、硬化层深度与电流频率之间的关系,如表3.3零件直径和硬化层深度与电流频率的关系所示。
表3.3零件直径和硬化层深度与电流频率的关系[1]
硬化层深度/mm     零件直径/mm    电流频率/kHz
        1.0    3.0    10    20~200    >200
0.4~1.3    6~25                好    好
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