块状导磁体在深度卡尺感应加热中的应用

　　深度卡尺用于测量孔深及台阶高度,测量时尺身的量面与工件表面接触,因此要求尺身量面具有均匀稳定的高硬度和耐磨性。原处理工艺是将深度卡尺尺身量面放置在缝式感应器角部的块状导磁体上加热,每次只处理1件。采用断续加热,加热3s停止1s,第2次加热3s停止1s,再次加热3s后淬火。由于加热速度快,加热时量面边棱经常烧伤造成废品,难以操作。改进后的工艺是在感应磁场中放置具有水冷却的磁性介质导磁体,每次可处理14件左右。加热时间为10~12s,尺身量面加热均匀,加热时量面边棱无烧伤,操作方便,并显著提高了生产效率近10倍。

　　1 试验材料和方法

　　深度卡尺的材料为T10A钢。产品技术要求见图1,尺身硬度329~436HV(35~45HRC);尺身端头量面淬火长度2⁺³mm (或端头量面硬化层深度≥2mm),硬度664~766 HV(58~62HRC);而距离尺身端头量面7mm以外区域硬度不能低于329HV(35HRC)。

　　感应加热装置的参数为100kW、250kHz,阳极电压12.5 kV,阳极电流1.6A、栅极电流0.4A。其热处理工艺为(820~840e)x(10~12s),在50%NaNO3水溶液中冷却。25kW盐浴炉200e回火2h。深度卡尺尺身量面淬火感应器结构图2。深度卡尺尺身量面侧面硬度采用HR-150A洛氏硬度计测试,载荷砝码为150kg。

　　2 试验结果

　　表1为深度卡尺尺身量面经新工艺处理后距离尺身端头量面不同距离处侧面上的硬度变化情况,表中的测量位置见图1。

　　由表1可知,经新工艺处理后深度卡尺尺身量面的侧面3.5mm处硬度皆>664HV(58HRC),尺身量面的侧面4.5mm处硬度均在329~436 HV(35~45 HRC)范围之内,尺身量面的侧面≥7mm之外尺身硬度稳定。

　　3 感应器角度与导磁体在感应器中的作用

　　为了改善量面中心与边棱温度的均匀性及防止边棱过热烧伤,需从感应器的角度、导磁体在磁场中的作用及导磁体的形状尺寸加以详细分析研究。

　　(1)感应器的角度 众所周知,两个相互平行相邻的载有方向相反电流的导体(感应器),由于磁场的相互影响,磁力线将重新分布,从而导致电流的重新分布。就是说相邻载流导体的电流方向相反时,则导体内侧的磁力线密,即内侧电流密度大,电流从两导体内侧流过。若是感应器之间距离不相等(上间距大于下间距),感应器内侧表面电流又将重新分布,电流密度是上小下大。分析表明,深度卡尺尺身量面淬火的感应器如沿垂直方向外转动45^o角后,将减弱深度卡尺尺身量面边棱过热倾向。

　　(2)块状导磁体在感应器中的作用 实践表明,小块状的导磁体置于感应器一角的磁场中,当工件表面接触导磁体时,工件表面加热速度快,整个表面加热较均匀。根据理论分析,磁感应强度与磁场强度有关,其关系为B=LH。在磁场强度H一定的条件下,磁感应强度B与磁场中媒介物质的导磁系数L有关。在同一磁场中放置不同的媒介物质,它们的导磁系数不同,引导磁力线通过磁场空间的能力就不同,如以空气介质和铁磁性介质(导磁体)相比,铁磁性介质引导磁力线通过磁场空间的能力就大。所以在两个相互平行而电流方向相反的导体(感应器)之间构成的磁场内,把块状导磁体置入原以空气为介质的磁场空间中,将重新改变磁场空间中磁力线的分布状况,将有更多的磁力线通过导磁体,改善磁场中磁力线的不均匀性。