第2章 感应加热电流频率的选择与电源功率的估算

35.电流频率选择的原则是什么？

电流频率选择得恰当与否，将在以下几个方面产生影响：①零件淬火生产率；②技术经济指标；③淬硬层组织的均匀性；④零件淬裂的倾向性；⑤零件的疲劳强度。

（1）加热类型应首先选择透人式加热 透人式加热的实质是：

代人式（2-1），得

左、右两边平方

式中 f——电流频率（Hz）；

D_s——淬硬层深度（mm）。

式（2-4）说明，为获得透人式加热，电流频率有一个上限值，它与淬硬层深度有直接关系，淬硬层深度要求越深，电流频率应越低。

（2）电流频率不能太低 选择电流频率时，频率，能获得透人式加热，这是毫无疑问的；但电流频率也不能太低，电流频率太低时，d_热值就太大；此时如要求D_s很浅时，就要求发电机功率很大，而感应器上的功率损失亦相应增大。经验证明，当感应器上的功率损失△P＞0.4kW/cm²时，感应器即使通水冷却，仍将强烈发热而影响正常工作。因此，感应器上的功率损失数值又决定了淬火时所用电流频率的下限。根据经验，当D_s与d_热符合以下条件时，感应器上的功率损失△P还不至于超过0.4kW/cm²。即

D_s＞0.25d_热 （2-5）

∵代人式（2-5）

不等式两边平方

∴

式中 f——电流频率（Hz）；

D_s——要求的淬硬层深度（mm）。

式（2-6）说明，透人式加热时，为保证感应器可靠地工作，电流频率应有一个下限值。

结合式（2-4）与式（2-6）

式（2-7）说明了透人式加热时，电流频率选择的范围。实际工作时，一般认为淬硬层深度为电流热透人深度的一半时为最佳。即：

D_s=0.5d_热 （2-8）

∵

∴

二边平方

（3）感应器电效率要高 电流频率选择时，除考虑获得透人式加热、感应器能可靠工作因素外，还要考虑感应器的电效率。感应器的电效率取决于零件直径（厚度）与电流热透人深度的比值D/d_热。此值又称为电尺寸。

当 D/d_热＞6时，η_感≈0.8 （2-10）

当 D/d_热=3.5时，η_感≈0.7 （2-11）

图2-1示出了电尺寸与感应器电效率的关系。

根据零件直径，选取合适的电流频率使感应器的电效率为0.7～0.8时，可用以下公式计算。

图2-1 电尺寸对加热效率的影响

材料：中碳钢 温度：900℃ 感应器：圆筒式 内径=1.3D

1）当要求η_感=0.8时，6＜D/d_热≤10，

设D/d_热＜10 ∵

∴

不等式两边平方

式中 D——零件外径（mm）。

式（2-12）规定了电流频率的上限。

2）当D/d_热=3.5时，η_感即降到0.7

为使η_感＞0.7，D/d_热＞3.5

∴，

不等式两边平方

式（2-13）规定了电流频率的下限。

结合式（2-12）与式（2-13），得出：