感加加热应由于趋肤效应使得在工件中的感应电流分布不均,从而引起工件中每一部分的发热量不均,靠近表面得大量电能转换为热能,而内部电流小,发热也很小,内部的温度上升主要是靠外表面能量以传导的方式进去的,因此若感应加热的功率很大,金属焊接,加热时间很短,传导方式根本来不及传导到工件内部,焊接等工艺中有严格的表面加热要求,加热时间很短,有时候工件表面的温度很高了,已经烧红了,甚至融化了,而内部仍然是低温。
感应加热涉及的行业和产品
感应加热电源具有清洁、节能及易于实现自动化等特点。感应加热技术的革新与发展符合我国对产业转型升级的要求,与建立低碳、绿色节能社会的目标相一致。2011年,感应加热电源《节能机电设备(产品)推荐目录》;中国热协也制定了热处理行业清洁生产先进技术推广示范工作计划,开展“重点节能技术推广工程”和“清洁生产先进技术示范工程”,感应加热技术及其产品也在列。
单频率感应加热的困惑
众所周知,与其他传统的热处理方式相比,感应加热淬火具有工件表面硬度高、脆性低、疲劳强度高、工件表面质量好(不易氧化脱碳)、变形小,以及加热温度、淬硬层深度等参数容易控制等特点。然而对于类似齿轮这样具有凹凸表面的结构的工件而言,双金属焊接,常规的单频感应加热技术就无法实现令人满意的处理效果。由于齿轮存在凸面和凹面,采用高频感应加热进行齿轮表面淬火(见下图),感应电流所产生的热量迅速传导,双金属焊接机,齿顶得到完全硬化,但是齿根硬化不足。此外,这种处理方法还容易在齿根面上增加残留应力,导致断裂发生。
不言而喻,金属坯料锻造之前必须对坯料加热。凡是能使金属温度升高的至锻造工艺要求的热源都可以利用,但选择加热设备仍需考略能源的经济性,加热设备建造的投入成本,加热温度控制的可能性、稳定性,以满足环保所提出的要求。
2.2 感应加热介绍
感应加热多数用于工业金属零件表面淬火、金属熔炼、棒料透热、刀具焊接等多个领域,是使工件内部产生一定的感应电流,形成涡流,迅速加热零件表面,达到表面迅速加热,甚至透热融化的效果。
图2 感应加热
1)感应加热可以使金属物体瞬间被加热到所需的温度;
2)感应加热不需要象其它加热方式那样,先产生高温后再去加热金属物体,它可以在金属物中直接产生高温;
3)感应加热不但可以使金属物体整体加热,也可以选择性地对每个部位进行局部加热;
4)感应加热是一种加热方式的革命,同样是电能加热,它却可以比电炉、电烘箱等节电百分之四十。
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