Поверхностная закалка стали — применяем токи

Характерным является распределение тока по сечению проводника. Если постоянный ток распределяется при прохождении по проводнику равномерно по всему сечению, то распределение переменного тока по сечению проводника неравномерно. Плотность протекающего переменного тока значительно больше у поверхности, чем во внутренних слоях проводника. Такое неравномерное распределение переменного тока в проводнике называется поверхностным эффектом.

Вследствие поверхностного эффекта происходит нагрев проводника на определенную глубину от поверхности. Индукционный нагреватель (рис. 145) можно рассматривать как трансформатор, в котором нагревательная катушка, называемая индуктором, служит первичной обмоткой, а деталь 2 — вторичной обмоткой.

Как видно из рис. 145, индуктор представляет собой коль-цеобразно согнутую медную трубку, через которую для ее охлаждения от нагреваемой детали пропускается вода. От высокочастотного генер атор а (рис. 146) (машинного, искрового или лампового) в индуктор поступает переменный ток высокой частоты. При этом вокруг индуктора возникает магнитное поле. При помещении детали в магнитное поле индуктора в ней возникает (индуцируется) электрический ток (так называемые вихревые токи), который и нагревает поверхность детали до температуры закалки. Глубина проникновения тока, равная глубине закаленного слоя, зависит от частоты тока. Чем выше частота тока, тем меньше его проникновение в глубину детали и тем, следовательно, меньше глубина закаленного слоя.

Глубина закаленного слоя может довольно точно регулироваться; наглядным примером служит макроструктура поршневого пальца, закаленного при нагреве токами высокой частоты. Нагрев т. в. ч. принципиально отличается от других способов нагрева.
Нагрев т. в. ч. осуществляется внутренним источником тепла, а при нагреве в печах, соляных ваннах и газовым пламенем тепло распространяется от поверхности к сердцевине исключительно путем теплопроводности.