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感應(yīng)淬火和兩種硬化深度無損檢測方法

感應(yīng)淬火

  火焰硬化期間的火焰通常會(huì)導(dǎo)致較大的熱影響區(qū)。對(duì)于較小的幾何形狀，這可能導(dǎo)致整個(gè)橫截面發(fā)生意外的完全硬化。為了甚至僅在十分之幾毫米的范圍內(nèi)在表面上硬化這種薄壁工件，可以使用所謂的感應(yīng)淬火。
  感應(yīng)淬火的原理基于感應(yīng)效應(yīng)，該效應(yīng)也用于電磁爐或變壓器中。在適合待硬化工件形狀的銅制工具電極（“初級(jí)線圈”）中產(chǎn)生高頻交流電。這進(jìn)而導(dǎo)致電極周圍的磁場不斷變化，該磁場會(huì)滲透到相鄰的工件中，并由于感應(yīng)效應(yīng)而產(chǎn)生渦流（“次級(jí)線圈”）。這些高達(dá)每平方毫米數(shù)千安培的非常大的渦流會(huì)導(dǎo)致工件發(fā)熱。
  熱量主要在表面而不是材料內(nèi)部產(chǎn)生，事實(shí)上是由于另一種物理現(xiàn)象，即所謂的集膚效應(yīng)。導(dǎo)體橫截面中的電流密度隨直流電而恒定，而對(duì)于交流電，電流密度隨外部區(qū)域頻率的增加而增加，而內(nèi)部區(qū)域則減小。工件中渦流的頻率取決于電極（也稱為電感器）中交流電的頻率。這也導(dǎo)致對(duì)硬化深度的控制相對(duì)簡單。頻率越高，集膚效果越強(qiáng)，要硬化的層越薄。
  因此，要調(diào)節(jié)的頻率取決于要達(dá)到的硬度層的厚度。在50 Hz的工作頻率下，可以達(dá)到20 mm至10 mm的硬化深度。在從1kHz到大約10kHz的中頻范圍內(nèi)，可以實(shí)現(xiàn)大約5到1mm的硬化深度。在高達(dá)幾兆赫茲的高頻范圍內(nèi)，甚至可以達(dá)到十分之幾毫米的硬化深度。
  通過感應(yīng)淬火，工件被感應(yīng)的渦流加熱。硬化深度由交流電的頻率控制！
  通過感應(yīng)淬火，奧氏體化的表面通常通過下游噴水淬火，然后與感應(yīng)器一起均勻地拉過工件。 在只有非常低的硬化深度的情況下，也可以通過相對(duì)較冷的材料芯部進(jìn)行淬火而無需澆水（自淬火）。因?yàn)樵诟袘?yīng)淬火過程中可以在表面獲得非常高的硬度，所以可能會(huì)產(chǎn)生很高的殘余應(yīng)力。這可能需要隨后在低溫下回火。

  通常，感應(yīng)淬火的加熱時(shí)間比火焰淬火的加熱時(shí)間要短得多，因?yàn)榭梢詫?shí)現(xiàn)每平方厘米幾千瓦的特定加熱輸出，每平方厘米大約大了10倍。這具有以下優(yōu)點(diǎn)：縮放比例相對(duì)較低，并且相應(yīng)地減少了后處理工作量。這也大大降低了感應(yīng)淬火硬化變形的風(fēng)險(xiǎn)。
  另外，與火焰淬火硬化相比，感應(yīng)淬火期間不產(chǎn)生（有毒）廢氣。感應(yīng)淬火的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，只要感應(yīng)器適合工件，表面的加熱就更均勻。這就需要事先付出大量的設(shè)計(jì)工具工作，以便感應(yīng)淬火是經(jīng)濟(jì)的，尤其是在批量較大的自動(dòng)化生產(chǎn)線中。由于高昂的電費(fèi)，當(dāng)只需要在工件上硬化很小的表面尺寸時(shí)，經(jīng)濟(jì)效率就會(huì)提高。

  感應(yīng)淬火可以很容易地實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，并且適用于復(fù)雜的幾何形狀，尤其是在批量生產(chǎn)中！結(jié)垢和淬火變形少于火焰淬火！

硬化深度測量的兩種無損方法

  感應(yīng)淬火是一個(gè)復(fù)雜的過程，需要定期驗(yàn)證外層硬殼深度（淬火硬化層厚度）和微觀結(jié)構(gòu)。過去，這種驗(yàn)證是通過破壞性測試來完成的，在該測試中將分析橫截面。通過幾次維氏硬度印象來測量表殼深度，并通過光學(xué)顯微鏡分析微觀結(jié)構(gòu)。

  通過獲取幾個(gè)維氏硬度壓痕來分析硬化輪廓，從而能夠確定以毫米為單位的表面深度。這是一種耗時(shí)的方法，大約需要6-8個(gè)小時(shí)才能執(zhí)行，因此，像超聲波和3MA檢測技術(shù)這樣的快速無損檢測方法受到關(guān)注。

Fraunhofer超聲反向散射無損檢測技術(shù) (UBT)

  很多用戶已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)raunhofer超聲后向散射測試（UBT）是分析感應(yīng)淬火零件上的硬化層厚度/表面深度的可靠方法。然后，它將減少破壞性測試的數(shù)量，并很大程度上減少生產(chǎn)停止時(shí)間。

用Fraunhofer多通道檢測系統(tǒng)對(duì)圓角區(qū)域感應(yīng)淬火深度進(jìn)行無損測量

NDT無損測量齒輪側(cè)面的感應(yīng)淬火深度

IZFP超聲反向散射技術(shù)原理

Fraunhofer 3MA無損檢測技術(shù)（微磁，多參數(shù)，微結(jié)構(gòu)和應(yīng)力分析）

  表面感應(yīng)淬火工件的特別重要的質(zhì)量特性是淬火深度，即感應(yīng)淬火后的表面淬火深度（SHD）。另外，為了確保這種工件的質(zhì)量，在表面和整個(gè)表面上的硬度和殘余應(yīng)力值，甚至在硬度和殘余應(yīng)力的深度分布圖中都是重要的。經(jīng)過適當(dāng)?shù)男?zhǔn)后，所有這些材料參數(shù)都可以通過3MA確定。對(duì)于所有感應(yīng)淬火機(jī)制，3MA不僅可以確定淬火深度，而且還可以確定表面硬度，芯部硬度以及兩者之間的硬度值。

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