热辐射P2=Aeσ(T14-T24),其中,A1是工件表面积,e 是工件表面辐射率,σ是斯潘特-玻尔兹曼常数,T1和T2分别为工件和环境温度,单位为K式温度(K 式温度为温度273.15 摄氏度)。在200摄氏度到595摄氏度区间,钢的辐射率为0.8。
线圈损耗P3就是线圈上的损耗。这个损耗可以通过减少感应圈的电阻来减少。比如,采用高纯度的铜管或是超导材料。这个损耗会导致感应器发热,必须进行冷却。
电源功率P=(P1 P二* P3)*n,高频热处理炉,n为加热效率,不同的材质加热效率不同。如钢的加热效率约为0.6。
(2)频率计算
工作频率的选取对透热的均匀性和节能都有非常重要的意义。在选择合适的工作频率时,首先需要了解穿透深度的概念。
穿透深度指的是,大约86%的能量集中的深度。
d=50300
其中,d是穿透深度,单位是c;P1为工作温度下的感应器电阻率,单位为Ω? cm;f 为工作频率,单位为Hz;u1为感应圈的相对磁导率,无单位。
需要注意的是,高频热处理,由于电阻率和导磁率的变化,穿透深度随着温度的变化而变化。通常电阻率是正温度系数,也就是说,电阻率随着温度的上升而增大,所以,穿透深度会变深。对于非导磁体材料,穿透深度通常会变深2-3 倍。对于导磁体,可能随着温度的升高导致失磁,比如铁在居里点770 度左右,导磁率会很快下降到1,穿透深度会增加20 倍左右。
同步双频感应加热技术指在一个感应线圈上同时输出高频和中频两种不同频率,对一个工件进行快速加热。同步双频感应加热技术可以实现对两种频率强度的分别调整,从而调整两种频率分量的输出比例,来使得齿面和齿根的淬硬深度满足工艺要求,从而提高工件的性能指标。
图5 双逆变器同步双频感应加热原理图
如图6所示,中频波F1与高频波F2进行叠加并同步施加到感应线圈中。
图6 同步双频感应加热技术
同步双频感应发生器包括正常功率输出的一个高频和中频转换器,通过IGBT技术在中频振荡的基础上叠加高频振荡。同步双频感应加热速度快,加热时间一般小于0.5s,并且能够获得极小的奥氏体晶粒从而极大的提高了热处理的质量,获得均匀的仿形淬硬层,提高了工件的生产率并且减小了工件淬火的变形量。
在加热不同模数齿轮时发现,齿轮模数对电流频率的选择有极大影响。对某一模数齿轮加热时,有一个优选频率,当频率高于优选值时,高频热处理(淬火),齿顶温度高于齿根;反之,当频率低于优选值时,齿根温度高于齿顶。
5.6焊接参数确定
过我们长时间的高频钎焊研究和大量的客户经验,选择该机型中的自动加热模式,高频感应热处理,自动加热模式加热电流总共分为五段,在这过程中铝制金属特性是随着温度升高而电阻升高,焦耳效应导致在加热过程中是约加热升温速度越块,这和我们研究总结出来的焊接工艺是不符的,因此我们采用电流逐级递减的方式对焊接部位进行加热。这样可以保证加热均匀的前提下提高焊接部位温度,防止工件在高温段过烧,后为了使焊接工艺的完整性,我们在其后设定保温小电流,确保其达到熔深达标、无气孔砂眼等工艺标准。
图12加热参数设置 图13运行参数显示
5.7焊后清洗
当焊接完成后,焊料堆积区表面需要会有助剂残渣,需要对其进行清洗,目前比较环保的方式是采用超声波清洗。我公司可提供高频焊焊后超声波清洗机。
图14全自动超声波清洗机 图15工业单槽超声波清洗机
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