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雙頻加熱技術在淬火中的應用

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雙頻加熱技術在淬火中的應用

發布日期:2019-08-05 作者: 點擊:

中國汽車工業的發展現狀

 

  眾所周知,中國的汽車工業發展快速。今年來我國的汽車工業克服世界金融危機帶來的諸多困難,取得了很好的成績,2015年汽車產銷雙雙突破2450萬輛。可以預計我國的汽車工業將保持快速發展勢頭,而汽車裝配所需的各種零配件的需求也將隨之增長。如何在增加產量的同事提高產品的質量,并兼顧節能、降耗、環保成為各汽車零部件生產廠家所必須面對和思考的問題。

 

熱處理工藝現狀

 

  目前,國內廣泛采用的表面熱處理方法主要有滲碳、滲氮和碳氮共滲等諸多方法。采用傳統滲碳爐進行淬火,由于耗時較長,往往造成工件變形量大,而且能耗大成本高,效率較低。隨著科學技術的發展,感應加熱技術日益廣泛地應用于金屬表面熱處理。而當今新的同步雙頻感應加熱技術使得節能、降耗、環保的熱處理方式成為可能。盡管有許多挑戰,我們依然希望尋求一種更高效和提高產量的生產模式。”綠色生產“方式,其需要考慮整個過程,包括產品研發到工藝技術,以及能耗和材料等。基于成本、性能、質量的許多政策,”綠色生產“采用許多經濟的解決方案,從而有效地降低成本,節省能源和保護環境。

高頻加熱設備 

單頻率感應加熱的困惑

 

  眾所周知,與其他傳統的熱處理方式相比,感應加熱淬火具有工件表面硬度高、脆性低、疲勞強度高、工件表面質量好(不易氧化脫碳)、變形小,以及加熱溫度、淬硬層深度等參數容易控制等特點。然而對于類似齒輪這樣具有凹凸表面的結構的工件而言,常規的單頻感應加熱技術就無法實現令人滿意的處理效果。由于齒輪存在凸面和凹面,采用高頻感應加熱進行齒輪表面淬火(見下圖),感應電流產生的熱量迅速傳導,齒頂得到完全硬化,但是齒根硬化不足。此外,這種處理方法還容易在齒根面上增加殘留應力,導致斷裂發生。

同樣地,采用中頻感應加熱進行齒輪的表面淬火(見下圖),熱量在齒根進行傳導,由于齒根的凹面形狀,熱量在傳導的過程中以指數形式遞減,齒根得到有效的硬化,而齒頂卻硬化不足。如何有效地避免這種現象的發生呢?事實證明,采用單頻率感應加熱是無法實現這樣的處理任務;如果不同頻率的感應加熱分別處理齒輪的齒根和齒頂,往往導致齒輪的輪廓硬化效果不均衡。而采用同步雙頻感應加熱技術,在同一個感應線圈同時輸出兩種頻率進行熱處理,這個問題就迎刃而解了。

同步雙頻感應加熱技術在淬火中的應用

 

  為了解決單頻率感應加熱再處理類似齒輪等復雜表面硬化過程中的困惑,通過不斷的探索和試驗,逐漸出現了同步雙頻感應加熱技術。這是一種真真意義上的齒輪便面感應淬火技術。近年來,國外的同步雙頻感應加熱技發展迅速,已廣泛應用于汽車及航空工業領域類似齒輪等復雜表面工件的熱處理當中。同步雙頻感應加熱技術就是在一個感應線圈上同時使用兩種不同頻率(高頻和中頻)對一個工件進行熱處理。同步雙頻感應加熱電源包括正常功率輸出的一個HF(高頻)和一個MF(中頻)電源,采用IGBT技術,在中頻震蕩基礎上疊加高頻震蕩。而且HF(高頻)和MF(中頻)的功率能夠從2%至100%分別進行連續調試,采用集成PLC控制,具有多個程序時間和功率設定,特別適合處理類似齒輪這樣的具有復雜邊牧按的作業任務。兩個頻率的輸出比例和在齒根和齒面的硬化深度可以根據工件處理要求進行調節。節省能源、保護資源是我們永恒的目標。減少燃料排放無論何時何地都是我們前行的目標。”綠色“對于制造業而言,不僅僅是責任,更需要我們所有的人付出努力,而降低能耗對于制造廠商而言是發展和提高競爭優勢的雙贏手段。對于生產廠商而言,不僅是降低生產成本,更重要的是通過采用同步雙頻感應加熱技術,可以很直觀的看到對環境影響的減小。而且同步雙頻感應淬火只對工件需要處理的地方施加盡可能小的能量,從而使得工件只有極小變形。我們的目標是致力于開發新的技術,一邊在生產過程中更好的節約能源,保護我們的生態環境,后真正實現”綠色生產“

 

雙頻加熱技術——巨頭公司的新寵

 

  美國的波音公司基于對產品品質的要求和對環境保護的堅持,其所用的部分齒輪如直、傘(錐)齒輪選擇使用SDF感應淬火技術代替元有的滲碳淬火工藝,實際上部分工件熱處理后,類似磨齒的工序將不需要進行。世界著名企業德國寶馬(BMW)汽車制造商、德國(大眾)汽車制造商、奧迪、BOSCH、西門子等都使用了該項技術。國內已經也有企業在使用。經過同步雙頻感應加熱技術處理過的工件,切片(見圖4)可以看到硬化層特別均勻,適合模數6一下的齒輪、蝸桿、準雙曲面齒輪軸,汽車轉向裝置,汽車CV接頭和驅動軸,以及直徑大小不一的孔斷面等很多形狀復雜輪廓的零部件。

 


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