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全数字感应加热电源

（2）感应加热炉  加热炉主要为铜管绕制的感应线圈和密封耐高温结构组成，作用是将电能转化为热能使坯料升温。

图4 加热炉

（3）控制和操作系统  锻压生产中控制和操作系统多以PLC加操作面板来执行生产节拍。智能化、自动化控制，保证高的生产精度及效率。

3.2 参数计算

锻造生产中主要计算加热电源的功率和频率。

（1）功率计算

透热功率非常重要的指标。在透热中，能量密度应该保持相应低一些，以允许进行从外从外层（通过较高电流密度可以较快地加热）到里层的热传导。在忽略温度梯度的影响后，吸收的能量取决于所需的温升ΔT，单位时间内加热的总重量m ，以及材料的比热Cm。

P1=Cm*m*ΔT/s

其中，P1为加工所需要的总功率，单位为 kJ / s ；Cm为金属比热，单位为

kJ/（kg*℃）；m为被加热的质量，单位为kg；T 为需要加热的温升，金属焊接，单位为℃ 。

这里的P1是加工总功率，还需要考虑热辐射P2和线圈损耗P3。当然，在快速加热的场合，可以忽略热辐射P2。

齿轮双频加热-感应双频涡流

不同热处理工艺比较

比较渗碳淬火、单频感应淬火和同步双频感应淬火三种常用的热处理工艺。

气体渗碳法是将工件放入密闭的渗碳炉内，使工件在920℃高温的渗碳气氛中渗碳，然后再进行淬火处理。渗碳淬火热处理时间相对较长，故其变形量相对较大，成本较高，且不适用于局部淬火，灵活性差。

图7 渗碳炉

单频感应淬火即为普通感应淬火，金属焊接设备，变形量小，加热效率高，适合局部淬火，但对于表面凹凸的仿形工件，加热不均匀，无法得到均匀的硬化层。

图8 齿轮单频淬火

图9 齿轮双频加热

同步双频感应淬火是在工件表面同时感应双频涡流，加热到淬火温度，然后急速冷却，获得所需性能。同步双频适用范围比单频淬火更广，变形量小，双金属焊接机，加热时间极短，生产效率高，适合局部淬火和仿形淬火，适合批量化、流水化作业。

国外公司试验参数

试验齿轮为圆柱齿轮m=2，Z=36，全齿高4.7mm，齿宽20mm。

表2 齿轮三种不同的试验工艺参数

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，首饰金属焊接，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，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，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。

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