第2章 感應加熱電流頻率的選擇與電源功率的估算

35.電流頻率選擇的原則是什么？

電流頻率選擇得恰當與否，將在以下幾個方面產生影響：①零件淬火生產率；②技術經濟指標；③淬硬層組織的均勻性；④零件淬裂的傾向性；⑤零件的疲勞強度。

（1）加熱類型應首先選擇透人式加熱 透人式加熱的實質是：

代人式（2-1），得

左、右兩邊平方

式中 f——電流頻率（Hz）；

D_s——淬硬層深度（mm）。

式（2-4）說明，為獲得透人式加熱，電流頻率有一個上限值，它與淬硬層深度有直接關系，淬硬層深度要求越深，電流頻率應越低。

（2）電流頻率不能太低 選擇電流頻率時，頻率，能獲得透人式加熱，這是毫無疑問的；但電流頻率也不能太低，電流頻率太低時，d_熱值就太大；此時如要求D_s很淺時，就要求發電機功率很大，而感應器上的功率損失亦相應增大。經驗證明，當感應器上的功率損失△P＞0.4kW/cm²時，感應器即使通水冷卻，仍將強烈發熱而影響正常工作。因此，感應器上的功率損失數值又決定了淬火時所用電流頻率的下限。根據經驗，當D_s與d_熱符合以下條件時，感應器上的功率損失△P還不至于超過0.4kW/cm²。即

D_s＞0.25d_熱 （2-5）

∵代人式（2-5）

不等式兩邊平方

∴

式中 f——電流頻率（Hz）；

D_s——要求的淬硬層深度（mm）。

式（2-6）說明，透人式加熱時，為保證感應器可靠地工作，電流頻率應有一個下限值。

結合式（2-4）與式（2-6）

式（2-7）說明了透人式加熱時，電流頻率選擇的范圍。實際工作時，一般認為淬硬層深度為電流熱透人深度的一半時為最佳。即：

D_s=0.5d_熱 （2-8）

∵

∴

二邊平方

（3）感應器電效率要高 電流頻率選擇時，除考慮獲得透人式加熱、感應器能可靠工作因素外，還要考慮感應器的電效率。感應器的電效率取決于零件直徑（厚度）與電流熱透人深度的比值D/d_熱。此值又稱為電尺寸。

當 D/d_熱＞6時，η_感≈0.8 （2-10）

當 D/d_熱=3.5時，η_感≈0.7 （2-11）

圖2-1示出了電尺寸與感應器電效率的關系。

根據零件直徑，選取合適的電流頻率使感應器的電效率為0.7～0.8時，可用以下公式計算。

圖2-1 電尺寸對加熱效率的影響

材料：中碳鋼 溫度：900℃ 感應器：圓筒式 內徑=1.3D

1）當要求η_感=0.8時，6＜D/d_熱≤10，

設D/d_熱＜10 ∵

∴

不等式兩邊平方

式中 D——零件外徑（mm）。

式（2-12）規定了電流頻率的上限。

2）當D/d_熱=3.5時，η_感即降到0.7

為使η_感＞0.7，D/d_熱＞3.5

∴，

不等式兩邊平方

式（2-13）規定了電流頻率的下限。

結合式（2-12）與式（2-13），得出：