如何选择感应加热设备的频率？

钢件在感应加热时，当表层超过临界点以上温度后立刻进行快速冷却，即可得到一定深度的淬硬层x（指从表面到内部半马氏体区的深度）。一般情况下，电流透入深度δ热愈大，则淬硬层的深度x也愈大。感应加热设备的频率能直接决定δ热的大小，因此也影响淬硬层的深度。很明显，应当根据工件的技术条件要求（例如淬硬层深度大小）来选择设备的频率。工件的淬硬层要求愈薄，则频率也应当愈高。

应当说明的是，在生产条件下有两种需要考虑的情况。一种是根据产品的技术要求来选择新购设备的频率；另—种则是衡量现有设备的频率能否达到产品的技术要求。由于产品品种不同，技术要求也不同，因此在选定设备频率时要做全面地考虑。

如果选择的设备频率非常高，使电流透入深度远远小于所要求的淬硬层深度，即δ热≪x，此时为了得到要求的淬硬层深度x，必须依靠热传导作用使表面层（即电流透入区）的热量向内部传导，使内层逐渐升温到临界点以上温度，这样才能使淬硬层达到要求的深度。这种依靠热传导来增加淬硬层深度的方法势必延长加热时间，降低生产率，表面的辐射热损失也将增加。此外，工件截面上温度分布平缓，也会使过渡区厚度增加。

如果选择的设备频率f能使电流透入深度δ热等于或大于淬硬层深度x，此时淬硬层很快升温到临界点以上温度，无需延长时间就可得到要求的摔硬层深度。这种方法的特点是加热时间短、表面热辐射损失少，工件截面上过渡层厚度较浅。

在淬火温度下电流透入深度因为要满足δ热≥x的条件，即最高频率fmax不能超过2500/x2。另外，降低频率会使电流透入深度加大，这样可能使淬硬层深度超过规定值，所以频率也有一最低值fmin。根据经验，最低频率应符合的条件为δ热=4x，即最低频率fmin不应低于150/x2。设备频率应在上、下限之间，即

150/x2≤f≤2500/x2

最理想的情况是当δ热=2x时

f=600/x2

应当指出：使用的频率越高，涡流越大，产生的热量Q也越多。但热量是不会随着频率增大无止境的增加。因为设备的频率越高，集肤效应越显著，电流透入深度也越小。同时，由于对涡流的阻抗大，所以发热量减小。图9-7表示一个圆柱体单位体积内所产生的热功率与设备频率的关系。从图中可以看到，在频率较低段，产生的热功率是随设备频率的增加而升高，但设备频率高于一定值后（f0），随设备频率的增加热功率反而降低。f0称为最佳频率，此时热功率最高，在选择频率时应以此为根据。当由于生产条件限制时，宁可使f＞f0，也不采用f＜f0，这主要是f＞f0时热功率下降得较为缓慢。

图9-7　设备频率与热功率的关系(www.xing528.com)

最后还应说明一下，设备的频率是影响淬硬层深度的主要因素，但在考虑淬硬层深度时也不能忽略诸如感应器和工件间间隙的影响。间隙加大，淬硬层深度也加大，反之，淬硬层深度减小。除此之外，感应器的单位表面功率对淬硬层深度也有影响。总之，影响因素是不少的。

在生产条件下，为了更便于选择设备的频率，针对不同特点的工件总结出一些经验公式，现简介如下：

适用于管状工件

适用于形状简单的工件

适用于形状复杂的工件

式中 D——被加热工件的直径，cm；

x——被加热工件所需要的淬硬层深度，cm。