感應加熱：您一直想知道卻不敢問的一切（2016年11月）
本月問題：過去幾年來，我們一直使用 30 kHz 的設備對相對筆直的樑進行掃描淬火。我們的新零件具有 4.8 公釐的徑向台階（銳利肩部），但在嘗試掃描淬火時，該處發生了熔化。我們聽說單次激發電感器能減少肩部過熱，同時仍能提供足夠的淬火效果，因此委託當地一家線圈製造商為我們製作一個。 雖然角落過熱的情況有所改善，但現在淬火後零件的圓周表面硬度卻出現了 4 至 6 HRC 的波動。先前採用掃描淬火時並未出現此現象。我們該如何解決這個問題？
答案：若採用適當的感應器／淬火設計及合適的製程配方，軸的圓周方向上不應出現如此大的硬度波動。可能的原因有許多，以下將討論其中兩種最常見的情況。
- 與熱相關的因素。使用掃描線圈時，所誘導的渦流呈周向流動，因此在加熱過程的任何瞬間，都能產生非常均勻的溫度分佈。 僅在線圈端子的磁通邊緣區域會出現輕微的溫度波動。由於零件的旋轉，此影響在實際應用中可忽略不計，通常能提供非常均勻的溫度分佈（假設不存在槽、鍵槽、孔洞及類似的幾何不連續處）。與掃描式電感器不同，大多數單次加熱式電感器產生的渦流主要為軸向流動，而非周向流動。 因此，若加熱時間相對較短、線圈加熱面較窄，且轉速不足，在進行淬火時，可能會出現明顯且不均勻的周向溫度分布。解決方案：在單次加熱過程中提高轉速，可能解決此問題。使用蛇形式電感器也是另一種選擇。
- 淬火相關因素。MIQ 線圈通常與掃描淬火技術搭配使用，一般能提供足夠均勻的周向淬火效果。掃描淬火中使用的淬火環／淬火筒／淬火跟隨器，也能產生相當均勻的淬火效果。若使用單次激發電感器，可能會因障礙物而無法為噴霧淬火提供360°的淬火覆蓋範圍。 在某些情況下，淬火僅從單側進行，僅覆蓋90° 至 120°的奧氏體化表面。這可能會導致顯著的周向硬度偏差。解決方案：重新設計淬火裝置，盡可能覆蓋更多表面。 此外，可嘗試在淬火過程中調整轉速（例如先增加 25%，再減少 25%），並比較結果。無論是轉速不足或過高，都可能導致周向淬火不均勻。
瓦列里·魯德涅夫博士，FASM
科技總監
Inductoheat Inc
www.inductoheat.com