那么,熱量是如何產(chǎn)生的呢?設(shè)備輸出的交變電流,通過(guò)電感線圈(感應(yīng)圈)轉(zhuǎn)換成交變磁場(chǎng)后,作用于處于電磁場(chǎng)中的金屬工件(或石墨)上。這時(shí)在工件中便會(huì)自然地產(chǎn)生許多閉合的旋轉(zhuǎn)電流(渦流),該電流極大(相當(dāng)于短路電流).由于電流具有熱效應(yīng)(Q=I*I*R*T),所以自然會(huì)產(chǎn)生了很多的熱量。另外,工件內(nèi)部還存在著一種磁滯損耗,它也會(huì)使工件內(nèi)部產(chǎn)生一定的熱量。因此,工件便會(huì)在極短的時(shí)間(多以秒計(jì))內(nèi)急劇升溫.如果需要,可使任何金屬材料達(dá)到熔點(diǎn),石墨達(dá)到升華。
根據(jù)設(shè)備所輸出的交變電流的頻率高低不同,可將感應(yīng)加熱技術(shù)按工作頻率分為五類:低頻感應(yīng)加熱,中頻感應(yīng)加熱,超音頻感應(yīng)加熱,高頻感應(yīng)加熱和超高頻感應(yīng)加熱。
由于交變電流在導(dǎo)體中流動(dòng)時(shí)存在著趨膚效應(yīng),即,隨著電流的頻率升高,電流會(huì)趨向于導(dǎo)體的表層流過(guò)。因此,這五種感應(yīng)加熱方式便有了不同的特性.
特性比較:
低頻感應(yīng)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(duì)加熱深度最深,加熱厚度最大,約10-20mm;。主要用于對(duì)大工件的整體加熱、退火、回火和表面淬火等。
中頻感應(yīng)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(shù)齒輪等工件的加熱、退火、回火、調(diào)質(zhì)和表面淬火及較小直徑的棒材紅沖、煅壓等。
超音頻感應(yīng)加熱方式
頻率范圍:一般20KHZ至40KHZ左右(因?yàn)橐纛l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(diào)質(zhì),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(yīng)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(diào)質(zhì),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(yīng)加熱方式
頻率相對(duì)最高,頻率范圍:一般200KHZ以上,可高達(dá)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(xì)的棒材淬火、焊接,小型工件的表面淬火等。
感應(yīng)式加熱的主要優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn):
1)對(duì)工件無(wú)需整體加熱,可有選擇性地進(jìn)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(shí)間內(nèi)達(dá)到所需溫度,甚至1秒以內(nèi)。從而使工件的表面氧化和脫碳都較輕,大多數(shù)工件都無(wú)須氣體保護(hù)。
3)可根據(jù)需要通過(guò)調(diào)整設(shè)備的工作頻率和功率,對(duì)表面淬硬層進(jìn)行調(diào)控。從而使淬硬層的馬氏體組織較細(xì),硬度、強(qiáng)度和韌性都比較高。
4)經(jīng)感應(yīng)加熱方式熱處理后的工件,表面硬層下有較厚的韌性區(qū)域,具有較好的壓縮內(nèi)應(yīng)力,使工件的抗疲勞和破斷能力都更高。
5)加熱設(shè)備便于安裝在生產(chǎn)線上,易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化,便于管理,可有效地減少運(yùn)輸,節(jié)約人力,提高生產(chǎn)效率。
6)一機(jī)多用。即可完成淬火、退火、回火、正火、調(diào)質(zhì)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(jiǎn)單、可隨時(shí)開(kāi)啟或停止。且無(wú)須預(yù)熱。
8)即可手動(dòng)操作,也可半自動(dòng)和全自動(dòng)操作;即可長(zhǎng)時(shí)間地連繼工作,亦可即用即停隨機(jī)使用。有利于設(shè)備在供電低谷電價(jià)優(yōu)惠期的使用。
9)電能利用率高,環(huán)保節(jié)能,安全可靠,工人工作條件好,國(guó)家提倡。等等.
雖然,它也存在著一些缺點(diǎn)。例如,設(shè)備比較復(fù)雜,一次投入的成本相對(duì)較高,感應(yīng)部件(感應(yīng)圈)互換性和適應(yīng)性較差,不宜于在一些形狀復(fù)雜的工件上應(yīng)用等。但它的綜合指標(biāo)好,優(yōu)點(diǎn)明顯多于缺點(diǎn)。所以,感應(yīng)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?xì)饧訜?,以及電爐加熱、電烘箱加熱等加熱方式的理想選擇。
感應(yīng)加熱設(shè)備的選擇
如何選擇、選用感應(yīng)加熱設(shè)備呢?主要要從幾個(gè)方面考慮:
被加熱的工件形狀和尺寸
工件大、棒料、實(shí)材,應(yīng)選用相對(duì)功率大,頻率低的感應(yīng)加熱設(shè)備;工件小、管材、板材、齒輪等,則選用相對(duì)功率小,頻率高的感應(yīng)加熱設(shè)備。
需要加熱的深度和面積
加熱深度深,面積大,整體加熱,應(yīng)選用功率大,頻率低的感應(yīng)加熱設(shè)備;加熱深度淺,面積小,局部加熱,選用相對(duì)功率小,頻率高的感應(yīng)加熱設(shè)備。
所需的加熱速度
需要的加熱速度快,應(yīng)選用功率相對(duì)較大,頻率相對(duì)較高的感應(yīng)加熱設(shè)備。
4)設(shè)備的連繼工作時(shí)間
連續(xù)工作時(shí)間長(zhǎng),相對(duì)選用功率略大的感應(yīng)加熱設(shè)備。
5)感應(yīng)部件與設(shè)備的連線距離
連線長(zhǎng),甚至需要使用水冷電纜連接,應(yīng)相對(duì)選用功率較大的感應(yīng)加熱設(shè)備。
6)工藝要求
一般來(lái)說(shuō),淬火、焊接等工藝,相對(duì)可以功率選小一些,頻率選高一些;退火、回火等工藝,相對(duì)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(yīng)選得更大,頻率選得更低。
7)工件的材料
金屬材料中熔點(diǎn)高的相對(duì)選用功率大一些,熔點(diǎn)低的相對(duì)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(shí),必須綜合分析和應(yīng)用,才能用的好,用的巧,用的自如。這不但是每個(gè)感應(yīng)加熱設(shè)備的專業(yè)技術(shù)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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