某型柴油機泵傳動齒輪淬火感應器的改進

陜西柴油機重工有限公司工藝所（興平 713105）張曉云 贠軍超 雷瑞祥

感應加熱技術是靠零件內部感應電流直接對需熱處理部位加熱，具有加熱效率高，加熱速度快，節能環保，便于機械化、自動化等優點，淬火處理過程中變形小，少無氧化，自動化程度高。但感應加熱的局限是不同的零件需要設計專用的感應器，且必須用純銅制作，通用性較差，價格較昂貴，一次性投入較大，因而在使用過程中，應特別注意對感應器的保護。

我公司生產的某型柴油機用泵傳動齒輪材料為45鋼（GB/T699—1999），傳動軸部分需進行感應淬火，硬度56～61HRC。我們選擇了8kHz中頻感應淬火機床，設計了加熱該零件的專用感應器。在感應器設計時，考慮了短時加熱不通水，減少匯流板的感抗和電阻，縮短其長度和間距，8kHz頻率所選用的淬火感應器用純銅板的厚度為6mm（理論厚度為6～8mm）。

另外，為了減少匯流板的感抗和電阻，減少磁滯損耗，盡可能做短一些，同時匯流板越小，阻抗越小，在其上的電壓降也越小，感應器的電效率越高。但在使用過程中，發現由于感應器匯流板與感應圈連接處距離稍大，而所用銅板材高度較小，厚度較薄，致使該部位隨著連續淬火過程的繼續，零件加熱功率不斷加強，該處極易產生過熱，導致瞬間熔斷。

1.改進前

該零件需感應淬火部分面積大于同時淬火的最大面積，我們采用連續自身噴水式感應器對該部位進行淬火，感應器有效圈高度一般為10～20mm，傳統的設計方案是匯流板部分面積較大，且帶冷卻水箱，冷卻效果良好。而感應器匯流板與感應圈連接處由于距離較小，不采取冷卻措施。

由于所用純銅板高度較小，厚度較薄，致使該部位隨淬火過程的持續，零件加熱功率的不斷加強，該處散熱效果差，極易產生過熱，導致瞬間熔斷，如圖1所示。

圖1

2.改進方案

通過大量實踐，對純銅板瞬間熔斷進行原因分析，筆者認為熔斷的原因為加熱時該處冷卻效果不好，溫度過高所致。之后將已熔斷的廢舊感應器的匯流板處冷卻水箱增大，與感應圈焊接在一起，以提高該處的散熱能力，有效地解決了連接處因過熱引起的熔斷現象。

3.改進后

圖2

提高該處的散熱能力，有效解決該處因過熱引起的熔斷現象，從根本上杜絕了感應器因熔斷而報廢的現象。為了提高感應器的電效率，設計感應器時，應盡量縮短匯流板與感應圈之間的間距，盡量減小匯流板的感抗和電阻。感應器匯流板越小，阻抗越小，在其上的電壓降也越小。

同時，感應器在加熱時應處于良好的冷卻狀態，改進后效果如圖2所示。

4.結語

此次感應器的改進提高了設備的效率，降低了生產成本，并為后續同類感應器的設計積累了寶貴經驗。