关于锻件厂的感应淬火的基本原理

       所谓感应淬火，就是利用感应电流通过锻件所产生的热效应，使工件表层及局部加热至淬火温度，随后进行快速冷却的淬火工艺。淬火时，把工件放在铜质的感位器中，接上某一固定频率的交流电以产生电磁感应，其结果会在工件表层产生与感应圈中电流相反的感应电流。这种感应电流沿工件表面形成的封闭回路，称为涡流。在涡流及工件本身电阻的作用下，电能便在工件表层转化为热能，使表层很快升温至淬火溢度，此后将工件立即进行快速冷却，就达到了表面淬火的目的。

       涡流之所以能实现表面加热，是由于交变电流在导体中的分布特点所决定的，其特点为：

       一、集肤效应

       当导体中通过直流电时，导体截面上各处的密度是相同的。但当通过交流电时，其电流在导体截面上的分布是不均匀的，导体表面的电流密度大，中心的电流密度小，电流密度自表面向中心呈指数规律衰减。这种现象就称为交流电的集肤效应。此时，交流电的频率越高，集肤效应就越显著。感座加热淬火就是利用这一特性而实现的。

       二、邻近效应

       当两个相邻导体通过电流时，若其电流方向相同，则由于它们所产生的交变磁场的相互作用，使得两个导体相邻一侧的感应反电势最大，电流被驱向于导体外侧流过；相反，当电流方向相反时，电流被驱向于两导体相邻一侧，即内侧流过，这种现象称为邻近效应。

       在感应加热时，工件上的感应电流总是与感应圈中的电流方向相反，所以，感应圈上的电流集中于内侧流过，而位于感应圈内被加热工件上的电流则集中于表面，这就是邻近效应与集肤效成相叠加的结果。

       在邻近效应的作用下，只有当感应圈与工件之间的间隙相等时，感应电流在工件表面的分布才是均匀的。所以，工件在感应加热过程中要不断地进行旋转，以消除或减少因间隙不等而造成的加热不均匀性，从而获得均匀的加热层。

       另外，由于邻近效应的作用，工件上被加热区的形状总是与感成圈的形状相似。因此，在制作感应圈时，必须注意使其形状相似于锻件加热区的形状，这样才能取得较好的加热效果。

       三、环流效应

       当交变电流通过圆环状或螺旋状导体时，由于交变磁场的作用，使其外表面电流密度因自感反电动势增大而降低，而在圆环内侧的表面会获得最大的电流密度，这种现象称为环流效成。

       环流效应对于加热工件外表面，能提高其加热效率和加热速度。但对于内孔的加热则不利，因为环流效应使感应器上的电流远离工件表面，导致加热效率显著降低、加热速度减慢。因此，要在感应器上安装磁导宇很高的导磁体，以提高加热效率。

       当感应器轴向高度与圆环直径之比值越大时，环流效应越显著。故感应器截面最好做成长方形，长方形比正方形好，而圆形最差，应尽量少用。

       四、尖角效应

       将外形带有尖角、棱边及曲率半径较小的突出部分工件置于感应器中加热时，即使感应器与工件之间的间隙相等，但由于在锻件的尖角处和突出部分通过的磁力线密度较大，感应电流密度也较大，加热速度快，热量集中，这样会使这些部位产生过热，甚至发生烧熔现象，这种现象称为尖角效应。

       为了避免尖角效应，在设计感应器时，应将感位器与工件尖角或凸出部分的间隙适当增大，以减少该处磁力线的集中，使工件各处的加热速度和温度尽量保持均匀一致。也可将工件尖角及凸出部分改为脚角或倒角，这样也能得到同样效果。