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设备
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机床零件用感应器的设计及选用
宿新天,王伟',温新林2
(1.保定市金能換热设备有限公司,河北保定071000;2.华北电力大学能源动力及机械工程学院,河北保定071003)
摘要:以几种典型的杋床零件的感应加热淬火方式为例,分析了感应器的设计和选用,包括加热不同零件
或零件特殊部位的施感导体即感应圈的结构及其加热效果,感应圈匝数选定,功率核算,仿形感应
器,导磁体的应用等
关鍵词:感应器;感应加热;导磁体
中图分类号:TG155,2:4
文献标识码:B
文章编号:1008-1690(2011)02-0047-05
Design and Application of Inductors for Machine Tool Parts
SU Xin-tian WANG Wei WEN Xin-lin
(1. Baoding Jinneng Heat Exchanger Co, Itd, Baoding 071000, Hebei; 2. School of
Energy Power and Mechanical Engineering, North China Electric Power University, Baoding 071003, Iehei)
Abstract: Taking the induction hardening of several typical machine tool parts as an example, the design and
selection of inductors were analyzed, including configuration of induction coils suitable to heating various machine
tool parts or the given areas of parts and the heating effectiveness, determination of inductor winding, power
checking, contour inductors, application of magnetizer and so on
Key words: inductor, induction heating; magnetizer
收稿日期:2010-08-1
作者简介:宿新天(1943-),男,辽宁海城人,高级工程师,长期从事热处理工艺设计、热能工程设计及节能减
排项目的推广应用工作。联系电话:13663397166,E-mail:bdsuxt(@126.com
入会
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图6球矍铸铁轴套氮碳共渗后的渗层组织x400
Fig 6 Nitrocarburized c ase of nodular iron sleeve x 400
渗氮质量;独特的内外双冷却系统,实现冷却速度可
参考文献
控,并提高生产效率。
[l]邢建东.工程材料基础M.北京:机械.业出版社,2004
随着我国制造业的快速发展,渗氮或氮碳共渗
工艺以及VKA-D等气体渗氮设备将会越来越受到
2]景辉、等.先进滲氮专家系统的应川[J.金属热处理,2009
重视和得到推广应用。
34(3):96-100
《热处理》2011年第26卷第2期
感应加热淬火具有独特的工艺特点,例如加热用于齿轮轴及异形小件的感应淬火。辅助卡头主要
时问短,速度快,淬火组织细小等。感应热处理可用于机床床身(床鞍)的中频淬火及主轴的多功位淬
对零件局部加热淬火,所以在机床部件生产中大量火,感应器是通过辅助卡头与淬火変压器连接的。辅
采用感应加热火技术。但由于零件表面形状千助卡头连接板长为500mm、带冷却管及卡头定位槽的
差万別,为均匀加热,应不断改进和更新感应器的电极连接板,辅助卡头与淬火机输出变压器输出端连
构,使施感导体与零件的间隙合理,从而获得最接,如图1所示的连接卡头插入辅助卡头上的定位槽
佳的淬火效果。本文论述了感应器的结构、设计和中进行连接,因此,感应器连接很方便。
选型。
为便于工艺制订及工装设计,将相应的连接卡
1感应器结构
头、汇流排归类为标准系列进行选用。
以机床导轨用感应器为例,其结构一般由以下2.2冷却水管
五部分组成,如图1所示。
般选用圆形或矩形截面的紫铜管为冷却水
(1)连接卡头其作用是将感应器连接固定在管,其中以矩形冷却管较多,因为矩形截面与汇流
感应电源输出部位(淬火变器次级),并将电流传排、本头或施感导体接触面大,冷却效果好,焊接工
导给汇流排。
艺性好。冷却水管采用水嘴接头与供水管相连接
(2)汇流排将工作电流引至施感线圏,并起到为使于与胶管连接,将水嘴接头变径改为圆形管,供
曾加感应器整体结构强度及延伸工作区的作用。
水管与冷却水管也有采用快拔接头连接的。
(3)施感导体(感应圏)通过一定频率的感应2.3施感导体(感应圈)
电流,与工件待滓火区域产生电磁涡流耦合作用,使2.3.1設面选用及冷却能力设计
该区域迅速加热至淬火温度。
紫铜管是制作施感导体的理想材料,其一是因
(4)冷却附件在大多数连续感应加热淬火过为紫铜具有良好的电流传导性;其二是高频电流存
程中,冷却附件是用于冷却连接卡头、汇流排及施感在强烈的“趋肤”效应,而空心管既能保证高频电流
线圈,并且可以直接提供冷却介质进行滓火,因此低耗通过,又能节约材料;其三是紫铜管具有良好的
大大简化了感应器结构。
机械硬化及退火软化性能,便于加工成型。在早期
5)导磁体导磁体在感应淬火中起到磁、聚的感应淬火装置中,基本采用圆截面紫铜管做施感
磁的作用,是感应器的一部分。
导体。随着感应技术的发展,矩形管施感?体逐渐
连接卡头
取代了圆形管施感导体。矩形管施感导体的优点
汇流排
冷却附件
是:施感体与淬火面间隙均匀,能得到最大加热表
面,即圆形管与矩形管施感导体对钢件表面的感应
加热效果不同,如图2所示!。另外,矩形施感导体
喷水孔位置易于定位、加工,便于与标准导磁体配合
施感导体
使用。
磁场
导磁体
图1机床导轨淬火感应器示意图
图2矩形管与园形管施感导体加热的磁场示意图
Iig. 1 Scheme of inductor used for machine tool guide
ig 2 Scheme of magnetic fields produced by
2感应器的设计和选用
various induction coils
2.1连接卡头和汇流排
2.3.2施感导体壁厚设计
主要有直接装卡式卡头和辅助外接式卡头。直
施感导体壁厚与感应加热淬火的电流频率、功
接卡头多用于功率在200kW以下的高频、超音频淬率及结构刚性有关。中频设备使用的施感导体要求
火机床上,卡头直接与淬火机床的变压机构输出端相更加严格,理论上要求壁厚为1.02mm。经验表
连接,其方式一般用梯形快速压紧螺栓或侧凸轮块明,壁厚1mm,规格为10mmx8mm、16mx
将感应器压紧,可使感应器的更换、安装快捷方便,多10mm的矩形管均能满足中频淬火的要求。但1m