渗碳凸轮轴热处理工艺设计(5)
2.2.1 透入式加热较传导式加热有如下特点
1) 表面的温度超过A2点以后，最大密度的涡流移向内层，表层加热速度开始变慢，不易过热，而传导式加热随着加热时间的延长，表面继续加热容易过热；
2) 加热迅速，热损失小，热效率高；
3) 热量分布较陡，淬火后过渡层较窄，使表而压应力提高。
2.3 电流频率的确定过程
电流频率是感应加热的主要工艺参数，需根据要求的硬化层深度来确定，一般若采用透入式加热，则应符合
ƒ ＜ （2.1）
式中 ——要求硬化层深度
为了提高劳动生产率，要求感应加热的热透入深度大于淬硬层深度，即全部采用电磁感应加热，而不用传导加热。为了获得较大的残余压应力，一般要求过渡层厚度小于硬化层的1/4，这种情况下，选取的热透入深度为硬化层厚度的2倍。当加热层深度为热态电流透入深度的40%~50%时，加热的总效率（包括电效率和热效率）最高。符合此条件的频率称最佳频率，可得
ƒ最佳= （2.2）
圆柱形工件的最佳电流频率主要根据要求的淬硬层深度来确定，如表2.2。
圆柱形零件在选择电流频率时，还应考虑到零件直径的影响，根据经验，表面催货的零件直径与电流频率之间有如下关系，见表2.3。
2.3.1 电流频率选取图表
表2.2 各种硬化层深度所需的电流频率[13]
硬化层／mm 1 1.5 2 3 4 6
最高频率／kHz 250 100 60 30 15 8
最低频率／kHz 15 7 4 1.5 1 0.5
最佳频率／kHz 60 25 15 7 4 1.5
推荐使用设备 晶体管式 晶体管式或机式
（8000Hz） 同左 机式
（8000Hz） 机式
（2500Hz） 同左
表2.3 零件直径与电流频率之间的关系（圆环感应器）[13]
零件直径/mm 10~30 25~50 45~100
电流频率/kHz 200~300 8.0 2.5
所以，最终选择频率为8 kHz的机式设备。
3 比功率的确定
3.1 比功率的定义
比功率亦称功率密度，比功率是感应加热表面淬火的一个重要参数，它表示单位时间向零件单位加热面积上输送能量的大小。在同一频率条件下，比功率的大小决定了感应加热速度的快慢。在合适的比功率的情况下，零件才能实现表层加热和快速加热。它对硬化层形式的影响，有时超过频率的影响。
3.2 比功率的选择
比功率的选择主要取决于频率和要求的硬化层深度。在频率一定时，硬化层较浅的，选用较大比功率(透入式加热)；在层深相同情况下，设备频率较低的可选用较大比功率。
因为工件上真正获得的比功率很难测定，固常用设备比功率来表示。
选择比功率的具体数值时，要考虑以下因素：对于轴类零件表面淬火，当淬火面积较小、形状简单、硬化层较薄、原始组织比较细密、零件材料为中碳钢或中碳低合金钢、零件的生产批量较大者，可选用比功率范围的上限。反之，应该选用下限。
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