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高频淬火热处理

泰然健康网
2025-09-18 01:18

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因此，一些学者提出了齿轮优选电流频率选取公式，经过几次改正，形成了下式：

f≈250/m2

式中f——电流频率，KHZ；

m——齿轮的模数。

表1 不同模数齿轮加热的优选频率

加热时间与齿轮模数也有密切关系，加热时间应尽可能接近下式。

T≈m2/4

式中T——加热时间，s；

m——齿的模数。

由此可见，单频感应加热无法满足齿轮模数的变化，加工不同模数齿轮时极不方便。而双频感应加热可以针对不同模数齿轮调整加热频率和功率，使用更加灵活方便。

双频感应加热设备，中频输出频率为10KHZ，高频输出频率为120~150KHZ，加热不同模数齿轮时，通过调整中频输出功率和高频输出功率的占比大小，来匹配齿轮模数的大小，高频输出功率随齿轮模数的增加而减小。基本满足小模数齿轮的表面热处理加工。

同时，使用ANSYS软件进行热仿，能够很好地匹配输出功率及频率。

齿轮双频加热-感应双频涡流

不同热处理工艺比较

比较渗碳淬火、单频感应淬火和同步双频感应淬火三种常用的热处理工艺。

气体渗碳法是将工件放入密闭的渗碳炉内，使工件在920℃高温的渗碳气氛中渗碳，然后再进行淬火处理。渗碳淬火热处理时间相对较长，故其变形量相对较大，高频热处理，成本较高，且不适用于局部淬火，灵活性差。

图7 渗碳炉

单频感应淬火即为普通感应淬火，变形量小，加热效率高，适合局部淬火，但对于表面凹凸的仿形工件，加热不均匀，无法得到均匀的硬化层。

图8 齿轮单频淬火

图9 齿轮双频加热

同步双频感应淬火是在工件表面同时感应双频涡流，高频热处理炉，加热到淬火温度，然后急速冷却，获得所需性能。同步双频适用范围比单频淬火更广，变形量小，加热时间极短，生产效率高，适合局部淬火和仿形淬火，适合批量化、流水化作业。

国外公司试验参数

试验齿轮为圆柱齿轮m=2，高频淬火热处理，Z=36，全齿高4.7mm，齿宽20mm。

表2 齿轮三种不同的试验工艺参数

单频率感应加热的困惑

　　众所周知，与其他传统的热处理方式相比，感应加热淬火具有工件表面硬度高、脆性低、疲劳强度高、工件表面质量好（不易氧化脱碳）、变形小，以及加热温度、淬硬层深度等参数容易控制等特点。然而对于类似齿轮这样具有凹凸表面的结构的工件而言，高频热处理（淬火），常规的单频感应加热技术就无法实现令人满意的处理效果。由于齿轮存在凸面和凹面，采用高频感应加热进行齿轮表面淬火（见下图），感应电流所产生的热量迅速传导，齿顶得到完全硬化，但是齿根硬化不足。此外，这种处理方法还容易在齿根面上增加残留应力，导致断裂发生。

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