中碳钢凸轮轴热处理工艺设计(11)
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