渗碳凸轮轴热处理工艺设计(8)
2）具有一定的机械强度与使用寿命；
3) 要便于装卸（特别是通用淬火机感应器）；
4）要便于制造，合理用材，到达标准化、通用化与系列化；
5）与电源相匹配，节能、高效。
5.3 感应器的基本结构
凸轮轴的淬火感应器可以是圆环形的，也可以是仿形的。一般说来，仿形感应器淬火的凸轮硬化层也是仿形的，但仿形感应器制造困难，操作麻烦。固本设计选用圆环形感应器。
中频感应器的特点是有效圈导电部分较厚，结构比较厚重，一般是由多个机加工经焊装而成，又些感应器上还附装工件定位装置，此时，可不依靠淬火机床的转动顶尖装载工件。
感应器的设计需根据工件的形状、尺寸以及热处理技术要求来设计，由施感导体(感应圈)和汇流板两部分组成。为减少感应器的纯电阻功率损耗，感应器都用紫铜材料制造，按感应器设计和结构要求，大多数是采用紫铜管或紫铜板，少数用紫铜棒经切削加工 [11]。
感应圈用壁厚纯铜管制成，多为矩形内通冷却水。汇流板用厚2~3mm紫铜板制成，一端焊在感应圈上，另一端接到变压器次级线圈上，以向感应圈输人电流，如图5.3所示。
5.3.1 施感导体
(1) 感应器高度
在加热时，施感导体的高度会直接影响淬硬层的分布，图5.4表示各种影响。
从图中可以看出，当施感导体的高度hi大于淬硬层的高度时，淬硬层深度分布均匀，如图5.4中（a）所示。当hi等于hg时，则淬硬层形状呈弧形，如图5.4中（b）所示，这主要是由于工件两端的磁力线密度较大，感应涡流集中所致。
当hi小于hg时，淬硬层呈月牙形，如图5.4中（c）所示。这是由于加热层两端磁力线密度较小而冷却散热速度较快所致。后两种情况在对质量要求严格的工件是不允许的。
感应器高度可参考下列数据确定：
1) 零件局部长度淬火时
H=（1.15~1.3）t （5.1）
式中 H——感应导体的高度（mm）
t——零件淬硬区长度（mm）
2) 零件全长淬火时
H=L-2a(mm） （5.2）
式中：a——感应器与工件间隙（mm）；
L——零件全长（mm）。
所以，此设计中采用公式（5.1）（凸轮档）感应器高度H=（1.15~1.3）19 =21.85~24.7mm
（轴承档）感应器高度H=（1.15~1.3）31 =35.56~40.3mm
中频同时加热淬火用的单匝感应器的高度可等于或稍大于工件上淬火区的长度，但通常不大于150mm。
(2) 感应器与工件的间隙
感应器与工件的间隙大小，直接影响到感应器的功率因数。间隙大，功率因数低；间隙小，则功率因数高，电流透人深度浅，加热速度快。但间隙过小，操作不方便，易产生短路，降低使用寿命。间隙的大小还受到设备的功率和淬硬层深度的影响，设备功率大则间隙应大，功率小则应小。中频加热应比高频大，连续加热考虑移动也应大一些。感应器与工件间隙尺寸范围如表5.1所示。
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