电子束加热实现表面淬火

2023-06-24 理论教育版权反馈

【摘要】：电子束加热表面淬火是将工件放置在高能密度的电子枪下，保持一定的真空度，用电子束流轰击工件的表面，在极短的时间内，使其表面加热，靠工件自身快速冷却进行淬火。电子束加热表面淬火的淬火装置如图4-23所示。用于电子束加热表面淬火时，聚焦点直径一般不大于2mm。电子束加热表面淬火的特点。电子束加热表面淬火也存在不足，淬火装置比较复杂，设备成本较高。

电子束加热表面淬火是将工件放置在高能密度的电子枪下，保持一定的真空度，用电子束流轰击工件的表面，在极短的时间内，使其表面加热，靠工件自身快速冷却进行淬火。

电子束加热表面淬火的淬火装置如图4-23所示。这种装置的主要部件是电子束。电子束和零件装在真空容器内，而被处理的工件处于空气或惰性气体的工作室内。高能量的电子束撞击工件表面，在与金属原子碰撞时，电子释放出大量的能量，被撞击的工件表面被迅速加热。穿透速度取决于电子束的能量和电子束轰击工件表面的时间。

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图4-23　电子束表面淬火装置示意

1—高压绝缘件；2—阳极；3—磁透镜；4—偏转线圈；5—工作室；6—电子束；7—圆柱阀；8—局部真空；9—真空

电子束加热表面淬火的工艺参数。

(1)能量密度：电子束光点的能量密度可以用电磁方法调整电子束焦距来控制。电子束光点越小，能量密度越大。散焦的电子束使零件表面迅速加热，加热的温度由电子束扫描速度决定。如果停留时间太长，除非热量能以某种方式传出去，否则将会使被射击的零件表面发生熔化。实际生产中电子束光点的能量密度一般为30～120kW/cm2。

(2)入射角：对处理工件孔内表面加热来说，加热受到限制，需要有一定的入射角，入射角一般选择25°～30°，可以照射到零件内径原来看不见的地方，使零件被加热。对这类零件加热时间略有延长，但不超过几秒钟。采用偏转线圈能使电子束转向45°～90°，以照射那些根本照射不到的表面。

(3)聚焦点的直径：电子束采用“微聚焦”，并以高速扫射加热表面，使工件表面产生预期的均匀分布能量。用于电子束加热表面淬火时，聚焦点直径一般不大于2mm。

(4)扫描速度。电子束的扫描速度对工件的加热速度与加热深度有很大的影响。扫描速度一般为10～500m/s。

电子束加热表面淬火的特点。

(1)加热速度极快，消耗能量少。

(2)无氧化、无脱碳，不影响零件表面粗糙度，处理后的工件表面呈白色。

(3)变形小，处理后不需要再进行精加工，可以直接装配使用。

(4)零件局部淬火部分的形状不受限制，即使是深孔底部和狭小的沟槽内部也能进行表面淬火。

(5)不需要冷却和加热介质，有利于环境保护。

(6)操作简单，可在生产线上应用。