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不同熱處理工藝比較
比較滲碳淬火、單頻感應(yīng)淬火和同步雙頻感應(yīng)淬火三種常用的熱處理工藝。
氣體滲碳法是將工件放入密閉的滲碳爐內(nèi)，使工件在920℃高溫的滲碳?xì)夥罩袧B碳，然后再進(jìn)行淬火處理。滲碳淬火熱處理時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，故其變形量相對(duì)較大，成本較高，高頻熱處理感應(yīng)器，且不適用于局部淬火，靈活性差。
圖7 滲碳爐
單頻感應(yīng)淬火即為普通感應(yīng)淬火，變形量小，加熱效率高，適合局部淬火，但對(duì)于表面凹凸的仿形工件，加熱不均勻，無(wú)法得到均勻的硬化層。
圖8 齒輪單頻淬火
圖9 齒輪雙頻加熱
同步雙頻感應(yīng)淬火是在工件表面同時(shí)感應(yīng)雙頻渦流，加熱到淬火溫度，然后急速冷卻，獲得所需性能。同步雙頻適用范圍比單頻淬火更廣，變形量小，2Cr熱處理高頻淬火，加熱時(shí)間極短，生產(chǎn)效率高，適合局部淬火和仿形淬火，適合批量化、流水化作業(yè)。
國(guó)外公司試驗(yàn)參數(shù)
試驗(yàn)齒輪為圓柱齒輪m=2，Z=36，全齒高4.7mm，齒寬20mm。
表2 齒輪三種不同的試驗(yàn)工藝參數(shù)
中頻感應(yīng)加熱處理
同步雙頻感應(yīng)加熱技術(shù)在淬火中的應(yīng)用
為了解決單頻率感應(yīng)加熱再處理類似齒輪等復(fù)雜表面硬化過程中的困惑，通過不斷的探索和試驗(yàn)，逐漸出現(xiàn)了同步雙頻感應(yīng)加熱技術(shù)。這是一種真真意義上的齒輪便面感應(yīng)淬火技術(shù)。近年來(lái)，國(guó)外的同步雙頻感應(yīng)加熱技發(fā)展迅速，已廣泛應(yīng)用于汽車及航空工業(yè)領(lǐng)域類似齒輪等復(fù)雜表面工件的熱處理當(dāng)中。同步雙頻感應(yīng)加熱技術(shù)就是在一個(gè)感應(yīng)線圈上同時(shí)使用兩種不同頻率（高頻和中頻）對(duì)一個(gè)工件進(jìn)行熱處理。同步雙頻感應(yīng)加熱電源包括正常功率輸出的一個(gè)HF（高頻）和一個(gè)MF（中頻）電源，高頻熱處理，采用IGBT技術(shù)，在中頻震蕩基礎(chǔ)上疊加高頻震蕩。
熱輻射P2=Aeσ(T14-T24)，其中，A1是工件表面積，e 是工件表面輻射率，σ是斯潘特-玻爾茲曼常數(shù)，T1和T2分別為工件和環(huán)境溫度，單位為K式溫度（K 式溫度為溫度273.15 攝氏度）。在200攝氏度到595攝氏度區(qū)間，鋼的輻射率為0.8。
線圈損耗P3就是線圈上的損耗。這個(gè)損耗可以通過減少感應(yīng)圈的電阻來(lái)減少。比如，采用高純度的銅管或是超導(dǎo)材料。這個(gè)損耗會(huì)導(dǎo)致感應(yīng)器發(fā)熱，必須進(jìn)行冷卻。
電源功率P=（P1 P二* P3）*n，n為加熱效率，不同的材質(zhì)加熱效率不同。如鋼的加熱效率約為0.6。
（2）頻率計(jì)算
工作頻率的選取對(duì)透熱的均勻性和節(jié)能都有非常重要的意義。在選擇合適的工作頻率時(shí)，首先需要了解穿透深度的概念。
穿透深度指的是，大約86%的能量集中的深度。
d=50300
其中，d是穿透深度，單位是c；P1為工作溫度下的感應(yīng)器電阻率，單位為Ω? cm；f 為工作頻率，單位為Hz；u1為感應(yīng)圈的相對(duì)磁導(dǎo)率，二手高頻熱處理設(shè)備，無(wú)單位。
需要注意的是，由于電阻率和導(dǎo)磁率的變化，穿透深度隨著溫度的變化而變化。通常電阻率是正溫度系數(shù)，也就是說，電阻率隨著溫度的上升而增大，所以，穿透深度會(huì)變深。對(duì)于非導(dǎo)磁體材料，穿透深度通常會(huì)變深2-3 倍。對(duì)于導(dǎo)磁體，可能隨著溫度的升高導(dǎo)致失磁，比如鐵在居里點(diǎn)770 度左右，導(dǎo)磁率會(huì)很快下降到1，穿透深度會(huì)增加20 倍左右。
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