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感应加热技术与如何选好用好感应加热设备
 
 
双击自动滚屏 新闻来源:郑州国韵电子 发布时间:2010/3/1  阅读:1074
 
 

感应加热技术与如何选好用好感应加热设备(一)
电磁感应式加热的分类与区别
英国物理学家法拉第的电磁感应定律告诉我们磁可以生电,丹麦的自然哲学家奥斯特的右手定则(安培定则)告诉我们电可以生磁。然而无论是磁生电还是电生磁,所针对的物体必须具有良好的导电、导磁或既导电又导磁的的特性。由于通常只有金属材料才能符合条件,而非金属材料中则只有石墨等极少数物质符合条件。因此电磁感应加热技术主要应用于对金属材料和石墨的加热。
那么,热量是如何产生的呢?设备输出的交变电流,通过电感线圈(感应圈)转换成交变磁场后,作用于处于电磁场中的金属工件(或石墨)上。这时在工件中便会自然地产生许多闭合的旋转电流(涡流),该电流极大(相当于短路电流).由于电流具有热效应(Q=I*I*R*T),所以自然会产生了很多的热量。另外,工件内部还存在着一种磁滞损耗,它也会使工件内部产生一定的热量。因此,工件便会在极短的时间(多以秒计)内急剧升温.如果需要,可使任何金属材料达到熔点,石墨达到升华。
根据设备所输出的交变电流的频率高低不同,可将感应加热技术按工作频率分为五类:低频感应加热,中频感应加热,超音频感应加热,高频感应加热和超高频感应加热。 由于交变电流在导体中流动时存在着趋肤效应,即,随着电流的频率升高,电流会趋向于导体的表层流过。因此,这五种感应加热方式便有了不同的特性.
特性比较
1) 低频感应加热方式
频率最低,频率范围:工频(50HZ)至1KHZ 左右,常用的频率多为工频。相对加热深度最深,加热厚度最大,约10-20mm;。主要用于对大工件的整体加热、退火、回火和表面淬火等。
2) 中频感应加热方式
频率范围:一般1KHZ至20KHZ左右,典型值是8KHZ左右。加热深度、厚度约3-10mm。多用于较大工件,大直径轴类,大直径厚壁管材,大模数齿轮等工件的加热、退火、回火、调质和表面淬火及较小直径的棒材红冲、煅压等。
3) 超音频感应加热方式
频率范围:一般20KHZ至40KHZ左右(因为音频频率为20HZ至20KHZ,所以称它为超音频)。加热深度、厚度,约2-3mm。多用于中等直径的工件深层加热、退火、回火、调质,较大直径的薄壁管材加热、焊接、热装配,中等齿轮淬火等。
4) 高频感应加热方式
频率范围:一般40KHZ至200KHZ左右,常用40KHZ至80KHZ。加热深度、厚度,约1-2mm。多用于小型工件的深层加热、红冲、煅压、退火、回火、调质,表面淬火,中等直径的管材加热和焊接、热装配,小齿轮淬火等。
5) 超高频感应加热方式
频率相对最高,频率范围:一般200KHZ以上,可高达几十MHZ。加热深度、厚度最小,约0.1-1mm。多用于局部的极小部位或极细的棒材淬火、焊接,小型工件的表面淬火等。
感应式加热的主要优点和缺点
1)无需整体加热,可有选择性地进行局部加热,因而工件变形小,电能消耗少。
2)加热速度快,工件表面氧化和脱碳都比较轻,大多数被加工件无须进行气体保护。
3)可根据需要通过调整设备的工作频率和功率,对表面淬硬层进行控制。从而使淬硬层的 马氏体组织较细,硬度、强度、韧性都较高。
4)经感应加热方式热处理后的工件,表面硬层下有较厚的韧性区域,具有较好的压缩内应 力,使工件在抗疲劳和破断能力都更高。
5)加热设备便于安装在生产线上,易于实现机械化和自动化,便于管理,可有效地减少运输,节约人力,提高生产效率。
6)一机多用。即可完成淬火、退火、回火、正火、调质等热处理工艺,又可完成焊接、熔炼、热装配、热拆卸及透热成形等工作。
7)使用方便、操作简单、可随时开启或停止。且无须预热。
8)即可手动操作,也可半自动和全自动操作;即可长时间地连继工作,亦可即用即停随机使用。有利于设备在供电低谷电价优惠期的使用。
9)电能利用率高,环保节能,安全可靠,工人工作条件好,国家提倡。
虽然,它也存在着一些缺点。例如,设备比较复杂,一次投入的成本相对较高,感应部件(感应圈)互换性和适应性较差,不宜于在一些形状复杂的工件上应用等。但它的综合指标好,优点明显多于缺点。所以,感应式加热是目前金属加工的一种主要工艺。是取代煤炭加热、油料加热、燃气加热,以及电炉加热、电烘箱加热等加热方式的理想选择。
感应加热设备的选择
如何选择、选用感应加热设备呢?主要要从几个方面考虑:
1) 被加热的工件形状和尺寸
工件大、棒料、实材,应选用相对功率大,频率低的感应加热设备;工件小、管材、板材、齿轮等,则选用相对功率小,频率高的感应加热设备。
2) 需要加热的深度和面积
加热深度深,面积大,整体加热,应选用功率大,频率低的感应加热设备;加热深度浅,面积小,局部加热,选用相对功率小,频率高的感应加热设备。
3) 所需的加热速度
需要的加热速度快,应选用功率相对较大,频率相对较高的感应加热设备。
4)设备的连继工作时间
连续工作时间长,相对选用功率略大的感应加热设备。
5)感应部件与设备的连线距离
连线长,甚至需要使用水冷电缆连接,应相对选用功率较大的感应加热设备。
6)工艺要求
一般来说,淬火、焊接等工艺,相对可以功率选小一些,频率选高一些;退火、回火等工艺,相对功率选大一些,频率选低一些;红冲、热煅、熔炼等,需要透热效果好的工艺,则功率应选得更大,频率选得更低。
7)工件的材料
金属材料中熔点高的相对选用功率大一些,熔点低的相对选用功率小一些;电阻率小的选用功率大一些,电阻率大的选用功率小一些。等等。
 
 
 
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