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把零件表面(全部或者局部)加熱和冷卻來改變零件表面性能的熱處理方法稱為表面熱處理。常用的表面加熱方法有感應加熱、火焰加熱、激光加熱、電子束加熱、電接觸加熱、浴池加熱等等。機械工業各行業通過表面熱處理可獲得滿足設計要求厚度的改性層。利用表面加熱淬火而得到表面硬化層后,零件的心部仍可保持原來的顯微組織和性能不變,從而達到提高疲勞強度、提高耐磨性并保持心部韌性的優良綜合性能。表面熱處理可節省能耗并減少淬火畸形。在現在工業生產過程中,每個廠家都會青睞于安全可靠,操作便捷,經濟耐用的加熱設備,下面我們為您推薦感應加熱、激光加熱、電子束加熱這三種熱處理方法。為您今后的生產需要做個參考。
一、感應加熱最常用的表面加熱淬火方法,具有工藝簡單、工件變形小、生產效率高、節能環保環境污染小、工藝過程容易實現機械化和自動化等優點。感應加熱的主要依據是:電磁感應,“集膚效應”呵呵熱傳導三項基本原理。加熱外表面對環狀效應是有利的,而加熱平面與內孔時,它卻會使感應器的電效率顯著降低。為提高平面和內孔感應器的效率,常需設設置導磁體,以改變磁場強度的分布,迫使電流接近于零件所需加熱表面。感應加熱器通過高頻電流,工件溫度開始升高前的瞬間,渦流強度自工件表面向縱深的變化是按冷態特性分布的。這種渦流不斷性內部滲透的方式是感應加熱所獨有的,在快速加熱條件下,即使向零件輸入功率較大時表層也不會過熱。因此,在機械工業領域選擇電流頻率時考慮工件直徑、合理的淬火層深度和電流頻率。
二、激光熱處理具有高度的單色性、相干性、方向性和亮度,是一種聚焦性好、功率密度高、易于控制、能在大氣中遠距離傳輸的熱源。激光在傳輸過程中是高度準直的,能夠遠距離的傳輸而不顯著擴束并能聚焦于一個小的光斑內。激光束的發散角可以小到幾個毫弧度,光束基本上是平行的。大功率激光器發射出的光束通過聚焦能獲得很高的能量密度和功率密度。激光束輻射到材料表面時,與材料的相互作用互分為幾個階段:激光被材料吸收變為能量、表層材料受熱升溫、發生固態相變或融化、輻射移去后材料冷卻。根據激光輻射材料表面時的功率密度、輻射時間及方式不同,激光熱處理包括激光相變硬化、融化快速凝固硬化、表面合金化和熔覆等。激光熱處理的特點如下:
1.能快速加熱并快速冷卻,激光加熱金屬時,主要是通過電子和金屬材料表面的電子和聲子的相互作用,吸收激光的能量。
2.可控制精確地局部表面加熱,通過導光系統,激光束可以一定 尺寸的束班精確地照射到工件的很小的局部表面,并且加熱區與基本的過渡層很窄,基本上不影響處理區以外基本組織和性能。特別適用于形狀復雜、體積大、精加工后不易采用其他的方法強化零件,如拐角、溝槽、不通孔底部等區域的熱處理。
3.輸入的熱量少,工件處理后的畸變微小。
4.能精確控制加工條件,可以實現在線加工,也易于與計算機連接,實現自動化操作。