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如何選擇高頻感應加熱設備

2019-10-23

如何選擇高頻感應加熱設備

電磁感應式加熱的分類與區別 英國物理學家法拉第的電磁感應定律告訴我們磁可以生電,丹麥的自然哲學家奧斯特的右手定則(安培定則)告訴我們電可以生磁。然而無論是磁生電還是電生磁,所針對的物體必須具有良好的導電、導磁或既導電又導磁的的特性。由于通常只有金屬材料才能符合條件,而非金屬材料中則只有石墨等極少數物質符合條件。因此電磁感應加熱技術主要應用于對金屬材料和石墨的加熱。

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那么,熱量是如何產生的呢?設備輸出的交變電流,通過電感線圈(感應圈)轉換成交變磁場后,作用于處于電磁場中的金屬工件(或石墨)上。這時在工件中便會自然地產生許多閉合的旋轉電流(渦流),該電流極大(相當于短路電流).由于電流具有熱效應(Q=I*I*R*T),所以自然會產生了很多的熱量。另外,工件內部還存在著一種磁滯損耗,它也會使工件內部產生一定的熱量。因此,工件便會在極短的時間(多以秒計)內急劇升溫.如果需要,可使任何金屬材料達到熔點,石墨達到升華。 根據設備所輸出的交變電流的頻率高低不同,可將感應加熱技術按工作頻率分為五類:低頻感應加熱,中頻感應加熱,超音頻感應加熱,高頻感應加熱和超高頻感應加熱。


由于交變電流在導體中流動時存在著趨膚效應,即,隨著電流的頻率升高,電流會趨向于導體的表層流過。因此,這五種感應加熱方式便有了不同的特性.


特性比較: 低頻感應加熱方式頻率最低,頻率范圍:工頻50HZ至1KHZ 左右,常用的頻率多為工頻。相對加熱深度最深,加熱厚度最大,約10-20mm;。主要用于對大工件的整體加熱、退火、回火和表面淬火等。


中頻感應加熱方式頻率范圍:


一般1KHZ至20KHZ左右,典型值是8KHZ左右。加熱深度、厚度約3-10mm。多用于較大工件,大直徑軸類,大直徑厚壁管材,大模數齒輪等工件的加熱、退火、回火、調質和表面淬火及較小直徑的棒材紅沖、煅壓等。


超音頻感應加熱方式頻率范圍:


一般20KHZ至40KHZ左右(因為音頻頻率為20HZ至20KHZ,所以稱它為超音頻)。加熱深度、厚度,約2-3mm。多用于中等直徑的工件深層加熱、退火、回火、調質,較大直徑的薄壁管材加熱、焊接、熱裝配,中等齒輪淬火等。


高頻感應加熱方式頻率范圍:


一般40KHZ至200KHZ左右,常用40KHZ至80KHZ。加熱深度、厚度,約1-2mm。多用于小型工件的深層加熱、紅沖、煅壓、退火、回火、調質,表面淬火,中等直徑的管材加熱和焊接、熱裝配,小齒輪淬火等。 超高頻感應加熱方式頻率相對最高,頻率范圍:一般200KHZ以上,可高達幾十MHZ。加熱深度、厚度最小,約0.1-1mm。多用于局部的極小部位或極細的棒材淬火、焊接,小型工件的表面淬火等。


感應式加熱的主要優點和缺點:


1)對工件無需整體加熱,可有選擇性地進行局部加熱,因而電能消耗少,工件變形小。


2)加熱速度快,可使工件在極短的時間內達到所需溫度,甚至1秒以內。從而使工件的表面氧化和脫碳都較輕,大多數工件都無須氣體保護。

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3)可根據需要通過調整設備的工作頻率和功率,對表面淬硬層進行調控。從而使淬硬層的馬氏體組織較細,硬度、強度和韌性都比較高。


4)經感應加熱方式熱處理后的工件,表面硬層下有較厚的韌性區域,具有較好的壓縮內應力,使工件的抗疲勞和破斷能力都更高。


5)加熱設備便于安裝在生產線上,易于實現機械化和自動化,便于管理,可有效地減少運輸,節約人力,提高生產效率。


6)一機多用。即可完成淬火、退火、回火、正火、調質等熱處理工藝,又可完成焊接、熔煉、熱裝配、熱拆卸及透熱成形等工作。


7)使用方便、操作簡單、可隨時開啟或停止。且無須預熱。


8)即可手動操作,也可半自動和全自動操作;即可長時間地連繼工作,亦可即用即停隨機使用。有利于設備在供電低谷電價優惠期的使用。


9)電能利用率高,環保節能,安全可靠,工人工作條件好,國家提倡。等等. 雖然,它也存在著一些缺點。


例如,設備比較復雜,一次投入的成本相對較高,感應部件(感應圈)互換性和適應性較差,不宜于在一些形狀復雜的工件上應用等。但它的綜合指標好,優點明顯多于缺點。所以,感應式加熱是目前金屬加工的一種主要工藝。是取代煤炭加熱、油料加熱、燃氣加熱,以及電爐加熱、電烘箱加熱等加熱方式的理想選擇。 感應加熱設備的選擇 如何選擇、選用感應加熱設備呢?主要要從幾個方面考慮:


1) 被加熱的工件形狀和尺寸 工件大、棒料、實材,應選用相對功率大,頻率低的感應加熱設備;


2)工件小、管材、板材、齒輪等,則選用相對功率小,頻率高的感應加熱設備。


3) 需要加熱的深度和面積 加熱深度深,面積大,整體加熱,應選用功率大,頻率低的感應加熱設備;加熱深度淺,面積小,局部加熱,選用相對功率小,頻率高的感應加熱設備。 所需的加熱速度 需要的加熱速度快,應選用功率相對較大,頻率相對較高的感應加熱設備。


4)設備的連繼工作時間 連續工作時間長,相對選用功率略大的感應加熱設備。


5)感應部件與設備的連線距離 連線長,甚至需要使用水冷電纜連接,應相對選用功率較大的感應加熱設備。


6)工藝要求 一般來說,淬火、焊接等工藝,相對可以功率選小一些,頻率選高一些;退火、回火等工藝,相對功率選大一些,頻率選低一些;紅沖、熱煅、熔煉等,需要透熱效果好的工藝,則功率應選得更大,頻率選得更低。


7)工件的材料 金屬材料中熔點高的相對選用功率大一些,熔點低的相對選用功率小一些;電阻率小的選用功率大一些,電阻率大的選用功率小一些。等等。 以上這些基本知識,必須綜合分析和應用,才能用的好,用的巧,用的自如。這不但是每個感應加熱設備的專業技術人員必須掌握的,也需要使用者、欲用者盡量了解和掌握的。


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