锻压工业中的感应加热之5
锻造工艺过程及模具设计第3章锻造的加热
3.6.2 锻件的冷却规范
1．空冷 ：在空气中冷却，速度较快 。
2．坑（箱）冷：锻件锻后放到地坑 或铁箱中封闭冷却，或埋入坑中砂 子、石灰或炉渣内冷却。
3．炉冷：锻件锻后直接装入炉中按 一定的冷却规范缓慢冷却。
3.7 中小钢锻件的热处理
3.7.1 退火 退火是将钢加热到一定的温度，保温
1）反应是可逆反应，向右：氧化反应，向左：
还原反应。 2）加热时，与空气消耗系数有关。
空气消耗系数：又称空气过剩系数，是燃料燃 烧实际供给的空气量与理论计算空气量之比。 3）空气充足时，炉气呈氧化性，空气不足时， 炉 气呈还原性。 4）控制反应前后的生成物与反应物的浓度比。
炉气和被加热钢材的平衡图如下：
• 电热体材料：铁铬铝合金 镍铬合金 碳化硅元件 二硅化钼
图3.1 电阻炉原理图 1－电热体 2－坯料 3－变压器
●盐浴炉加热原理： 电流通过炉内电极产生
的热量把导电介质——盐熔 融，通过高温介质的对流与 传导将埋入介质中的金属加 热。 ●盐浴炉的分类：按照热源的 位置分外热式和内热式。 ●盐浴炉加热的优点：
、
辐射加热坯料。
燃料来源方便、加热炉修造容易、
加热费低、适应性强。
缺点：：劳动条件差，加热速度慢， 质量低、热效率低。
应用范围：大、中、小型坯料。
2 电加热 利用电能转换热能来加热坯料。
1）电阻加热 电阻加热与火焰加热原理相同，根据
发热元件的不同分为： 电阻炉加热、 盐浴炉加热、接触电
加热
• 电阻炉加热原理：利用电 流通过炉内的电热体产生 的能量，加热炉内的金属 坯料。原理如图3.1。
升温快、加热均匀，可 以实现 金属坯料整体或局 部的无氧化加热。 ●盐浴炉加热的缺点：
锻压工业中的感应加热——第八讲 空心圆柱体坯料感应加热及感应器的设计与参数计算
系数 ，Ｋ＝／ （ ／ １ ，可从螺线管感应 Ｄ１ａ ）
器 圆形截面坯料 电感修正系数 曲线 （ 图 ３ 中求得。 见 ）
＝、空心圆柱体坯料感应加热的频率、功 率和加热时问
１ 频率的选择 ．
在空心圆柱体坯料壁厚不 变的条件下 ，感应 器的 电
ｓ（ ，０ ０ ３３ ０２ ５ ０２ ０ ０ １８ ０ １０ Ｏ １５ ０ ０３ 口 ） ．３ ．８ ．４ ．９ ．６ ．２ ．９
ｓ （ ，１ ．６ ．６ ．６ ．５ ．４ Ｏ １５一Ｏ １ 口 ）一Ｏ １＇ 一Ｏ １５一Ｏ １Ｃ —Ｏ １２ —０ １（一 ．２ ．Ｏ ３
２ ２
≈
图２ 空心圆柱体等壁厚坯料感应器的 电效率与频率的关系
１ ～空心圆柱体坯料 ２ 一实心圆柱体坯料
空心圆柱体坯料感应加热的最佳频率为 ，即
８６ ×１５ 。 ．５ ０ Ｄ
１
■
频率范围 ：
、 、
（） １
。
一
２
一
Ｄ １
Ｄ ２ ＜／ ＜ Ｄ Ｋ Ｋ ２ ２ｏ
（ ） ２ Ａ ＞１ 此 时 ＝Ａ２ ３ ／ ２ ，口＝Ａ ／ ２ ２ ８ 。按 实心
３ 空心圆柱体的加热时间 ．
空心 圆柱体最短加热时间 的计算 可按空心 圆柱 体的 壁厚 ２ 与电流透人深度 △ 的 比值 ，分三种情 况讨 论 。 ２ （） ２Ａ ≤０５ 这种情 况可按空心圆柱体整个 壁 １ ／２ ．
厚都处于有效加热层之间处理 ，加热时间可不予考虑。 （ ） ２ Ａ ＝０ ５～１ 空 心 圆柱 体坯料 （ ２ ８ ≥ ２ ／ ２ ． Ｄ２ ２ ／ ５ ）的感 应加热 ，可用下式确定加热 时间 ｔ。 ｋ
锻压工业中的感应加热——第六讲 铜及铜合金的感应加热及感应器的设计与参数计算
终锻
６０ ５ ７０ ０ ７０ ０
（舞）／ ： ℃
９０ ０ ８０ ４ ８０ ４
（）铜合金的平均电阻率 在不同的温度下，铜合 ２ 金的电阻率数据更为匮乏。第二讲中的参考文献提供了
若干种铜合金 在 １℃和熔化状态的电阻率 ，见表 ６ ５ 。
耙梭 热工 加
三 日 笠
ＷＷＷ． ｃ ｉｉ ． ｏ ｍａ ｈｎｓ ｃ ｍ． ｔ ∞
维普资讯
表 ６ 常 用 铜 合 金 在 １ ￣ ｎ 化 状 态 下 的 电 阻率 ５Ｃ￣ 熔
熔化温度 电阻率 ｜ Ｘ１ “１ ０ ／ ０ ２ ｍ
类 别
表 ８ 常 用 铜 合 金 的 比 热 容值
维普资讯
锻 压 工 业 中 的 感 应 加 热
第 讲 及 合 的 应 热 感 器 设 与 数 算 六 铜 铜 金 感 加 及 应 的 计 参 计
李韵豪 ２ 铜及铜合金的平均电阻率 ｐ 和相对磁导率 ． ２
（）铜 的平 均电阻率 １ 我们只能得 到铜 在 ０ ５０Ｃ ～ ０￣
０ ２ ０ ０ ４０ ０ ６０ ８ ０ １０ ０ ０ ０ ０
温 度 ｆ／ ℃ 热 导 率 ／ －（ Ｃ） Ｗ ｍ￣
铜在不同温度时电阻率的曲线
查上图可获得铜在 ５０ ９０Ｃ ０ ～ ０ ￣的电阻率 ，见表 ５ 。
表 ５ 铜 在 ５ ０～９ ０ 的 电 阻率 ０ ０℃
温度／ ℃ 电 阻 率 ／×１ 一ｎ ０ ５０ ６０ ７０ ８０ ９０ ０ ０ ０ ０ ０ ５ ０ ５ ７ ６ ６ ７ ５ ８ ４ ． １ ．８ ．２ ．２ ．８
比热容／ Ｊ ｋ ￣ ｋ ・（ ｇＣ） 铜合金 铜 ９ ％Ｃ 、５ Ａ ５ ｕ ％ Ｉ １ ５ ０５
ｌ ℃ ５
锻造工艺及模具技术期末考试综合复习
《锻造工艺及模具技术》考试复习绪论一、锻造加工金属零件的优势1. 锻造的定义锻造——借助工具或模具在冲击或压力作用下加工金属零件的方法2. 特点：生产率高，锻件形状尺寸稳定、加工余量少，能消除内部缺陷和提高综合力学性能。
3. 优势：锻件韧性高、金属纤维组织合理、性能与内在质量稳定。
二、锻造方法分类、作用、应用范围分类：自由锻、模锻、特种锻。
作用：提高生产率，降低成本，提高质量。
应用范围：汽车、飞机、重机等有质量与特殊性能要求的零件。
第一章锻造用材料锻造用材料：主要有碳素钢、合金钢、有色金属及其合金按加工状态分：钢锭（大型锻件），轧材、挤压棒材和锻坯（中小型锻件）1.1 锻造用钢锭与型材钢锭主要缺陷：偏析——成分与杂质分布不均匀现象夹杂——不溶于金属机体的非金属化合物（非金属夹杂物）气体——残留在钢锭内部或表皮下形成的气泡缩孔和疏松——钢液冷凝收缩形成的收缩空洞、晶间空隙和气体析出的孔隙溅疤——浇注时钢液冲击模底飞溅并附着在模壁上的溅珠，与钢锭不能凝固成一体形成的疤痕锻造工艺在很大程度上可以消除上述缺陷，提高其综合力学性能。
型材主要缺陷：表面缺陷——划痕、折叠、发状裂纹、结疤、粗晶环等内部缺陷——碳化物偏析、非金属夹杂、白点等上述表面缺陷应在锻前去除，内部缺陷则应避免。
第二章锻前加热2.1 锻前加热的目的及方法目的：提高金属塑性，降低变形抗力，增加可锻性，使金属易于流动成型，使锻件获得良好的锻后组织与力学性能。
方法：1. 燃料（火焰）加热利用固体（煤、焦炭）、液体（重油、柴油）或气体（煤气、天然气）等燃料燃烧产生的热能加热。
燃料在燃烧炉内通过高温炉汽对流（650゜C ）、炉围辐射（650～1000゜C ）、炉底传导（1000゜C 以上）等方式使金属锻坯获得热量而被加热。
2. 电加热将电能转换成热能对锻坯加热。
加热方式：1）电阻加热（1）电阻炉：利用电流通过电热体产生热量加热（P14图2-1）（2）接触电加热：坯料接入电路利用自身电阻产生热量加热（P15图2-2）（3）盐浴炉加热：通过盐液导电产生热量加热（P15图2-3）2）感应加热感应器通入交变电流产生交变磁场，置于感应器中的锻坯内产生交变电势并形成交变涡流，进而通过锻坯的电阻产生的涡流发热和磁滞损失发热加热锻坯。
感应锻造加热炉
f —— 电流的频率（Hz） （2）邻近效应
通以交流电流的相邻两金属导体的电流密度要重新分布。 当两导体的电流方向相反时，最大值出现在导体内侧，反 之，最大值出现在导体外侧。这种现象称为邻近效应。
12
邻近效应产生的原因：设在任何瞬间，两平行导体中的电流方 向相反，在导体之间由两电流所建立的磁场方向相同，两导体 间的总磁场增大，而两导体外侧的磁场减弱。位于导体外侧的 电流“线”比内侧电流“线”交链较多的磁通，因而沿外侧的 电流线比内侧感应的反电势大，外侧的电源电势与反电势之和 较内侧低，因此，导体外侧电流密度较内侧小。 如两平行导体的电流在任何瞬间方向相同（图 1-5b ）导体外侧 电流密度较内侧大。 （3）圆环效应 当交变电流通过圆环形线圈时，最大电流密度出现在线圈导体 的内侧，这种现象即是圆环效应。 磁力线在环内较密集，环外分散，因此，外侧电流线较内侧穿 透较多的磁通，反电势大，所以，外侧的总电势和电流密度较 内侧小。
感应加热的电磁效应 （1）趋肤效应
8
线圈导体中的交变电流和金属坯料内的涡流在其横截面上的 电流密度不均匀分布，最大电流密度出现在该横截面的表层， 并以指数函数规律向心部衰减，这种现象称之为趋肤效应。
9
趋肤效应产生的原因：当金属坯料两端施以交流电压 U时，则在 金属坯料中建立起交变电场。由于电磁感应，坯料中电流所形 成的交变磁场又产生一个方向相反的感应电势 e。由于坯料心部 穿透的磁通比表面多，心部的感应电动势 e1 大于表面的感应电 动势e2，即U-e1＜ U-e2，故表面电流密度i2＞心部电流密度i1。
4
感应加热基于两个基本物理现象：法拉第电磁感应、焦耳效应。 当线圈中通过交变电流 I1 ，则在线圈周围空间建立交变磁场。 处于该交变磁场中的金属坯料内产生出感应电动势E。
锻压和热处理中的感应加热技术
来加 热 ，所需 功率 可按 下式计算 。
Ｐ：
竹
生一个选择性很高的热源 ，即产生集 肤效应 。感应加 热 不依靠 外部热源 ，也不要求工件 与感 应线 圈接触 ，而是 利用受 热工 件 自身作为热源。可根据 频率选择 不 同的加
式中 Ｐ ——感应加热电源所需的输出功率 ； 卜
△
璎 黟 ．
≯； 黪 嚣 量。 一
计算频率时，现有的热处理 淬火设备 中，中频 电源
一
（ 接第 ４ 上 ２页 ）
给量过大 ，则会展宽过 多，使坯料侧 面承受过大 的拉应
般在 ７— ０ Ｈ 之 间 ，那 是 由于频率 的选 择直 接影 响 １ｋ ｚ
工件的加 热方 式、淬火 质量 及感 应 器 的设 计。依 据经
经验公式 ：
３
≤
基础 ，来计算 和设计感应 加热 装置 中的感 应器 与负载变 压器等 的一 门技术 。
６
２ ．感应加热设备的组成
锻压 和热处理生产 中的感 应加热设备 大多数 由以下
式中 Ｄ —— 坯料直径 ，ｍ。 当 Ｄ＝ ．５ ００ ｍ时 ，加 热 频率 段 为 ８４—１６ Ｈ ，取 ３ ６８ ｚ
３ ．感应加热设备功率及频率选择
（ ） 锻压生产 中，坯料大部分用透热式感 应加热炉 １
竹 —— 中频淬火变压器与感应器 的效率之积 ；
感应加热 电源所需 的输 出功率 。
参磊 工热 工 丝 箜ｍ ｅｔ ！生ｉ ！ ■ 加 塾 塑 重 ａ｜ Ｏｒ整！９８０．圈 ｋ ｎｇ１ ｃｏｍ 塑 ＷＷＷ． ｗ
角淬火机床 的控制和操作 系统现在多 以数控为 主。 圆角 淬火机床 中运动轴多 以伺服 电动机来驱 动 ，具有 工作效 率高 、定位准确及加工 的产 品质量 高等优点 。
高频感应加热设备应用于哪些行业
高频感应加热设备是目前对金属材料加热效率较高、速度较快,低耗节能环保型的感应加热设备。
高频感应加热设备主要运用于热处理行业、焊接行业、锻压行业。
一．热处理行业：
1．五金工具高频淬火热处理，如；虎钳、锤、大力钳、扳手。
2．各种汽、摩配高频淬火热处理，如：曲轴、连杆、活塞销、凸轮轴、气门、变速箱内的各种齿轮、各种拔叉、各种花键轴、传动半轴、各种小轴、曲柄销、各种摇臂、摇臂轴等高频淬火热处理。
3．液压元件，如：柱塞泵的柱塞、转子泵的转子、各种阀门上的换向轴、齿轮泵的齿轮等高频淬火热处理。
4．各种电动工具齿轮、轴的高频淬火热处理。
5．各种木工工具，如：斧头、刨刀等热处理。
二．焊接行业：
1．各种车刀、刨刀、铣刀等机加工刃具的焊接。
2．各种金钢石工具的焊接，如：金钢石锯片、金钢石钻具的焊接。
3．各种一字型钎头、柱齿钎头、燕型煤钻头、铆杆钻头。
4．各种采煤机截齿的焊接、各种掘机截齿的焊接。
5．各种机械用刀具的焊接。
三．锻压行业：
1．各种标准件，非标准件的热墩。
2．钳子、扳手等五金工具的锻前加热等。
3．钎具、钎尾尾柄、锥体、钎头锻造等。
以上就是成都金科智电子有限公司为大家介绍的高频感应加热设备应用于哪些行业的相关内容，希望对大家有所帮助！。
锻压工业中的感应加热：第九讲坯料的局部感应加热及矩形、U形、多孔位感应器的设计与参数计算
√ｃ ［ Ｉ（ 一１ ７ Ｆ ） ］
Ｚ ＝ — — — ＿＝ ＝
宽度 ｂ 坯料 的总宽度 ｂ 大很 多时 ， 两侧多 出部分 比 ２ 将
弯曲 ９ 。 Ｏ，就变成 ｕ形感应 器。因此 ，ｕ形感应 器与矩
２ ａｒ ｋ
形感应器 的设计与参数计算基本相同。
矩形感应器和 ｕ形感应器用于局部加热设计 的具体
热损率 。 局部加热时 ，坯 料轴 向温度 分布 曲线 的近似求法 ： 从加热区与非加热 区分界处 开始 ，设定 ｎ个 △ 值 ，ｎ 值大小取决 于所需精度 。 各点温度按下式求出 ：
＝ ｏ
（ ）ｕ形感应器进出料机构 比矩形感应器简单 。 １ （ ）Ｕ形感应器线 圈的宽度 ｂ 与坯料 的总宽度 ｂ ２ ， ２
矩形感应器的宽度 ６ ＝６ ＋２ｘ ｌ ２ ２ｂ＋２ ０＝ （ ．５＋２ ｄ ０４
器线圈高度 ， 、炉衬 高度 ， 、 圈宽 度 ６ 同第七 讲 Ｊ 。 Ｊ 线 。
的有关内容。 局部 加热矩形感应器长度 ｎ ＝ｎ ｌ ２＋△ ，ｎ ｎ ２为加热
区长度。考虑 到感应器端部效应 和加热 区向非加 热区 的 热传导 ，根据 经验 ，ｎ 计算时应增加一个补充长度 △ｎ ． ，
（）圆形截面坯 料等效代换 为正方形截 面坯料 圆 １ 形截面坯料 的直径为 ｄ ，正方形截 面坯料 的边长为 Ｄ２ ２ 。
按面积进行等效代换 ，则有
厂
Ｄ２＝
ｄ ２
矩 形感应器 内，坯料的宽度 ｂ ＝ｎ ２ Ｄ２（ ｎ为矩形感 应器内坯料 的个数 ） 。
（） ２ 频率
矩形 感应器频率计 算公式 ，可参见第 七
器 隔热层 的热损失功率为 △ Ｐ ，矩形感应器 端部 敞 Ｅ辐 ｌ
金工实习：锻压部分
锻压部分目录第一节锻压概述(指导人员用) (2)一、锻压概念 (2)二、锻造对零件力学性的影响 (2)第二节金属的加热与锻件的冷却 (4)一、金属的加热 (4)二、锻件的冷却 (8)三、锻件的热处理 (8)第三节自由锻造 (9)一、自由锻的特点 (9)二、自由锻的基本工序 (9)第四节模型锻造 (16)一、模锻 (16)二、胎模锻 (16)第五节板料冲压 (18)一、冲压生产概述 (18)二、板料冲压的主要工序 (18)三、冲压主要设备 (19)第六节自由锻造的工具和设备(实践操作用) (22)一、机器自由锻及其设备 (22)二、手工自由锻 (25)锻造实习安全技术守则 (27)第一节 锻压概述（指导人员用）一、锻压概念锻压是在外力作用下使金属材料产生塑性变形，从而获得具有一定形状和尺寸的毛坯或零件的加工方法。
它是机械制造中的重要加工方法。
锻压包括锻造和冲压。
锻造又可分为自由锻造和模型锻造两种方式。
自由锻还可分为手工锻和机器锻两种。
用于锻压的材料应具有良好的塑性，以便锻压时产生较大的塑性变形而不致被破坏。
在常用的金属材料中，铸铁无论是在常温或加热状态下，其塑性都很差，不能锻压。
低中碳钢、铝、铜等有良好的塑性，可以锻压。
在生产中，不同成分的钢材应分别存放，以防用错。
在锻压车间里，常用火花鉴别法来确定钢的大致成分。
锻造生产的工艺过程为：下料—加热—锻造—热处理—检验。
在锻造中、小型锻件时，常以经过轧制的圆钢或方钢为原材料，用锯床、剪床或其它切割方法将原材料切成一定长度，送至加热炉中加热到一定温度后，在锻锤或压力机进行锻造。
塑性好、尺寸小的锻件，锻后可堆放在干燥的地面冷却；塑性差、尺寸大的锻件、应在灰砂或一定温度的炉子中缓慢冷却，以防变形或裂缝。
多数锻件锻后要进行退火或正火热处理，以消除锻件中内的应力和改善金属组织。
热处理后的锻件，有的要进行清理，去除表面油垢及氧化皮，以便检查表面缺陷。
锻件毛坯经质量检查合格后要进行机械加工。
感应加热的应用精要
精品文档
邻近效应在感臆加热中宥很大的实际意义。由于感应器内的高频电流与零件 (línɡ jiàn)的感应电流方向总是相反，因此，对感应加热有利。但另一方面， 由于邻近效应，只有当感应器与零件(línɡ jiàn)间隙处处相等时，涡流在零件 (línɡ jiàn)表面上的分布于是均匀的，如图3所示。对圆柱形零件(línɡ jiàn)， 为实现均匀加热，通常借用淬火机床，使零件(línɡ jiàn)在加热过程中以一定 速度旋转以，消除临近效应的影响，实现均匀加热。
9
精品文档
将工件放在感应器中，当感应 器中通过交变电流时，在其内 部产生交变磁场，由交变磁场 激发的感应电势将在工件的表 面产生感应电流，这种电流又 称涡流。因为工件材料的电阻 很小，所以不大的感应电势便 造成(zào chénɡ)强度很大的涡 流，从而释放出大量的焦耳热， 使工件表面层温度迅速升高。
对于碳钢：δ=500·f -1/2
(mm)
f－电流频率
1111
精品文档
感应加热的物理过程 感应加热开始时，工件处于室温，电流透入深度很小，仅在
此薄层内进行加热。但温度超过A2点后，表面由铁磁性变为 顺磁性，表面电流密度下降，而在紧靠顺磁体层的铁磁体处， 电流密度剧增，此处迅速被加热，温度也很快升高。由此， 工件截面内最大密度的涡流由表面向心部逐渐推移，同时自 表面向心部依次加热。这种加热方式称为透入式加热。与此 同时，由于热传导的作用，热量向工件内部(nèibù)传递， 加热层厚度增厚，这时工件内部(nèibù)的加热和普通加热 相同，称为传导式加热。
1144
精品文档
感应加热中产生的感应电流的基本特征 表面效应（集肤效应） 当一个金属零件通过直流电时，在金属零件的截面上电流的
感应加热的温度及冷却方式的选择
感应加热表面淬火是利用感应电流通过工件产生的热效应，使工件表面局部加热，快速冷却，获得马氏体组织的工艺，在现今的热处理加工中被广泛使用。
下面我们就来具体介绍一下感应加热的温度及冷却方式的选择。
一、感应加热的淬火温度感应加热淬火温度与加热速度和淬火前原始组织有关。
由于感应加热速度快，奥氏体转变在较高温度下进行，奥氏体起始晶粒较细，且一般不进行保温，为了在加热过程中能使先共析铁素体充分溶解，这些都允许并要求感应加热表面淬火采用较高的淬火加热温度。
淬火前的原始组织不同，也可适当地调整淬火加热温度。
调质处理的组织比正火的均匀，可采用较低的温度。
当综合考虑表面淬火前的原始组织和加热速度的影响时，每种钢都有最佳加热规范。
常用感应加热的两种方式，一是同时加热法，也就是工件需淬火表面同事加热，一般在设备功率足够、生产批量比较大的情况下采用；另一种是连续加热法，对工件需淬火部位中的一部分同时加热，通过反应器与工件之间的相对运动，把已加热部位铸件移到冷却位置冷却，待加热部位移至感应器中加热，如此连续进行，直至需硬化的全部部位淬火完毕。
通常借控制加热时间来控制加热温度，在用同时加热法时，控制一次加热时间；在大批量生产条件下可用设备上的时间继电器自动控制；在连续加热条件下，通过控制工件与感应圈相对位移速度来实现。
二、感应加热的冷却介质最常用的冷却方式时喷射冷却法和浸液冷却法。
喷射冷却法即当感应加热终了时把工件置于喷射器中，向工件喷射淬火介质进行淬火冷却，其冷却速度可以通过调节液体压力、温度及喷射时间来控制。
浸液淬火法当工件加热终了时，浸入淬火介质中进行冷却。
对细、薄工件或合金钢齿轮，为减少变形、开裂，可将感应器与工件同时放入油槽中加热，断电后冷却，这种方法称为埋油淬火法。
感应加热技术在锻造行业怎么用
感应加热技术因其节能、无污染，易于实现对锻件加热的温度控制，得以在锻造造行业迅速普及应用。
我国开始使用感应加热技术可以追溯至20世纪60年代，60年代后期发展了感应加热晶闸管中频电源，由于其较中频发电机组有许多技术上的优势，得到了越来越广泛的应用。
1. 感应加热设备在现阶段的应用（1）感应加热设备在现阶段的应用主要还是体现在毛坯的整体透热上。
在现阶段，应用于汽车连杆、曲轴及转向节等均是感应加热，煤机中的刮板，矿机上的链轨节均是通过感应加热锻造成形的。
即使以前有通过煤气加热的使用单位，也基本全部通过技术改造变为感应加热。
伴随着这几年国内对汽车工业的投入，国内陆续上了多台大型锻造线，因此也诞生了多台大型感应加热设备，但是其中大多为国外企业所提供，仅有少量的几条生产线使用的是国产感应加热设备。
（2）伴随着应用企业对锻件的要求越来越高，对设备制造厂家来说，不能仅满足于将设备加热就行，更要深入到用户的生产管理过程中，解决用户在锻造过程中碰到的各种问题。
同样，加热过程中产生的氧化皮一直是许多用户头痛的问题，尤其如齿轮锻件，许多用户都想尽各种办法去除氧化皮。
这里简单介绍几个用户使用的经验：使用气氛保护，在感应炉膛内充入氮气作为保护气氛，达到去除氧化皮的目的；在感应炉出路口使用氢气自燃产生的火焰隔绝氧气进入感应炉内，去除氧化皮；也有部分用户先将毛坯加热到一定温度，然后喷涂石墨，再进入感应炉二次加热到达锻造温度，这种工艺已比较成熟。
用户在使用过程中遇到的异形件加热也是设备制造商需要解决的问题，这其中的感应器设计是个难点，如果要考虑生产的自动化，则是难度更高。
（3）如何提高电源的功率。
单机电源功率受其内部条件限制，功率升到一定程度就很难再提升，只能通过别的途径想方设法将功率提升上去，达到生产所需要求。
可以通过并机方式，将功率提升至一倍以上。
2. 感应加热技术发展的方向（1）电源将更节能目前，国内众多制造厂家还是使用晶闸管电源阶段，国外早已进入IGBT电源，相比晶闸管，IGBT节能效果更加明显。
钢的热处理(五火)
钢的热处理金属材料进行热处理是改善和提高零件性能的重要方法，因此在零件的制造过程中，热处理是不可缺少的。
一、常用的金属材料——钢与铸铁金属材料包括纯金属及其合金（即在一种金属中加入其它元素所形成的金属材料）。
工业上又把金属材料分为两大类：一类为黑色金属，它包括铁、锰、铬及其合金，其中以铁基合金（即钢和铸铁）应用最广；另一类为有色金属，是指除黑色金属以外的所有金属及其合金。
在工业上使用的金属材料中，以钢和铸铁使用最多。
钢和铸铁（总称为钢铁材料）是以铁为主，加入碳等其它合金元素所组成的，故称为铁碳合金材料。
一般把含碳量小于2%的铁碳合金称为钢；大于2%的铁碳合金称为铸铁。
1.钢的分类、编号及性能特点：根据成分不同钢可分为碳素钢（简称碳钢）和合金钢两类。
（1）碳素钢碳素钢中以铁和碳为主要元素，但常含有Mn、Si、S、P等杂质元素，其中S、P对钢的性能危害很大。
因此根据硫、磷含量多少，把钢分为：普通质量钢（S≤00.0%,P≤0.005%）优质钢（S≤0.03%,P≤0.035%），高级优质钢（S≤0.02%,P≤0.003%）等。
碳钢的性能主要绝定于含碳量的高低，随着含碳量的增多，碳钢的强度、硬度提高，塑性和韧性降低。
根据含碳量的多少，碳钢分为低碳钢（C≤0.25%）、中碳钢（C=0.3～0.6%）和高碳钢（C>0.6%）。
所以低碳钢的强度、硬度低，塑性韧性好，常用于受力较小的冲压件（如皮带轮罩壳、垫圈、自行车的挡泥板等）、焊接件等；高碳钢的强度高，塑性低，常用于制造受力较大的弹簧等零件；中碳钢既有一定强度，也有一定塑性，常用于制备受力较大、较复杂的轴类零件等。
工业上根据用途不同，将碳素钢分为碳素结构钢和碳素工具钢。
（a）碳素结构风该类钢主要用于各种结构件。
根据钢的质量不同（即S、P含量）分为碳素结构钢和优质碳素结构钢。
碳素结构钢是属于普通质量钢，其牌号表示方法为Q+三位数字。
Q为“屈”字的汉语拼音子首，后面三位数为表示该钢的屈服点（MPa）数值，如常用的Q235，表示屈服点为235MPa的普通质量钢。
最快捷的金属材料直接加热_感应加热技术
2011年 第13期 热处理/锻压/铸造8热加工感应加热技术专题ndustrial ForumI行业论坛最快捷的金属材料直接加热——感应加热技术西安蓝辉机电设备有限公司中高频感应加热技术是一种人类目前能够做到和掌握的最快捷的金属材料直接加热法。
近几年，随着感应加热技术的不断完善，其具有耗能少，用电省，加热速度快，无污染，可自动控制，具备多项智能保护，易于变换熔炼品种，控制熔炼质量，操作灵活简单，以及熔炼速度快、起熔方便等诸多优点而受到了冶金、铸造和轧辊生产厂家的青睐。
越来越多的生产企业，从煤炭加热、柴油加热、液化气加热，以及电炉、电烘箱加热方式，转换到了中高频感应加热方式上来。
无论是国企、外企，还是民营、私营，凡是金属热处理、热加工、金属焊接和金属熔炼等行业，都越来越多地购买并安装了中频感应电炉，以替代传统的冲天炉和工频电炉，进一步推动了中频感应电炉的普及推广工作，其市场发展前景十分广阔。
我公司是国内较早专业致力于感应加热设备设计、开发、制造、销售和服务的高新技术企业，所生产的K G P S系列中频电源结构简单明了，设备故障率低，抗干扰能力强，易实现一机多用，使设备的可靠性大大提高，透热炉主要用于齿轮、半轴、轴承等精密锻造，也可用于长棒料工件的局部加热，可根据用户需求设计制造各种加热炉，对钢铜等金属棒、管、板及异型材进行透热处理。
另外，近年来公司生产的真空感应熔炼炉，采用中频感应加热原理，是满足不同领域需要的金属熔化及粉末烧结的真空熔炼成套设备，适用于金属材料领域中对镍基、特殊钢、精密合金、活泼金属、高温合金及特种材料等在真空或保护气氛下进行熔炼。
随着我国和世界经济接轨的步伐加快，在冶炼、铸造等热加工行业，使用可靠稳定的大功率中频电源和大吨位熔炼炉、感应加热炉的需求急速上升，在这种环境下，大功率、大吨位感应电炉的国产化迫在眉睫，为此国内电炉厂商都在全力进行产品研发。
目前，中国一流的中频电炉生产厂发展迅速，产品质量和性能已接近世界先进水平，虽然还有差距，但由于性价比合理，且具有服务优势，国内市场急速扩大，并正在走向国际市场。
锻造炉的电磁感应加热与熔炼技术
锻造炉的电磁感应加热与熔炼技术随着现代工业的发展，对于锻造炉熔炼技术的需求也越来越迫切。
而电磁感应加热技术作为一种高效、节能、环保的加热方式，在锻造炉领域应用广泛。
本文将介绍锻造炉的电磁感应加热与熔炼技术的原理、优势和应用前景。
锻造炉的电磁感应加热原理是利用电磁感应现象产生热能，从而实现对金属材料的加热和熔炼。
当金属材料置于交变电磁场中时，由于涡流效应，材料内部会产生电流。
这些电流在金属材料内部流动，产生阻力并发热，使金属材料升温。
通过控制电磁感应加热系统的工作频率、电流强度和时间，可以实现对锻造炉内金属材料的精确加热。
相比传统的燃烧加热方式，锻造炉的电磁感应加热具有以下几个优势：首先，电磁感应加热可以实现快速加热。
由于电磁感应加热是直接将热能转移到材料内部，无需传热介质，因此加热速度快。
这对于锻造炉来说非常重要，因为炉内的金属材料往往需要在有限的时间内达到特定的温度才能进行下一步操作。
其次，电磁感应加热具有良好的能量转化效率。
传统的锻造炉加热方式往往会有能量的损失，而电磁感应加热可以将电能转化为热能，能量利用率高。
这不仅减少了能源的浪费，也降低了生产成本。
再次，电磁感应加热对环境友好。
传统的锻造炉加热方式会产生大量的废气和废水，对环境造成污染。
而电磁感应加热无需燃烧，没有废气和废水的排放，具有较好的环保效果。
最后，电磁感应加热可以实现对金属材料的精确控制。
通过对电磁感应加热系统的参数调节，可以实现对锻造炉内金属材料温度的精确控制。
这对于一些对温度要求较高的锻造工艺来说非常重要。
锻造炉的电磁感应加热与熔炼技术在许多领域都有广泛的应用前景。
首先，在金属材料制备领域，电磁感应加热可以用于金属的预热、回火和均热处理，提高材料的力学性能和加工性能。
其次，在铸造行业，电磁感应加热可以用于铸造炉的熔炼和保温，提高铸件的质量和生产效率。
再次，在航空航天和汽车制造等高精度工业领域，电磁感应加热可以用于对金属材料的局部加热和焊接，提高产品的精度和质量。
铸造工业的感应加热第五讲 感应熔炼电炉设计和感应器参数计算(下)
应达（中国）供图铸造工业的感应加热6.1 炉衬的结构（1）炉衬炉衬从被熔金属到感应器线圈分为两层：耐火层和绝缘层。
但目前国内多数厂家在耐火层和绝缘层之间还有用石棉布充当“隔热层”。
耐火层由耐火材料打结经烘烤、烧结形成。
耐火材料过去定义为耐火度不低于1580℃的一类无机非金属材料，但后来人们发现仅凭耐火度并不能全面描述耐火材料的特性。
当前定义：凡物理与化学性质允许其在高温环境下使用的非金属材料（并不排除含有一定比例的金属）称为耐火材料。
耐火材料的定义在行业中并不统一。
例如，美国标准：根据其化学与物理性质可以用它来制作暴露于温度高于538℃环境中的结构与器件的非金属材料；日本标准：能在1500℃以上温度下使用的定形耐火材料以及使用温度为800℃以上的不定形耐火材料、耐火泥浆与耐火隔热砖。
“隔热层”处于耐火层与绝缘层之间，采用比打结料的热导率更低、蓄热量更少的材料，出发点是为了减薄炉衬，减少打结料的消耗，弥补耐火层耐火材料阻热能力不足，便于筑炉时固定漏炉报警用不锈钢丝网制成的“第二电极”，便于用炉衬顶出机构拆解炉衬。
目前，国内多数铸造厂筑炉仍在使用石棉布（这种由石棉纤维纺织而成的布，石棉含量大于96%，一般厚度1～3m m）。
由于石棉在加工过程中的粉尘能引起肺、胸膜间皮瘤等疾病，国际癌症研究中心（IARC）早已将其定为致癌物。
我国已禁止使用闪石类石棉，国内全面禁用石棉类制品只是时间问题。
由于石棉布韧性较差，筑炉时很容易破损。
更重要的是，耐火层与绝缘层之间有了隔热层后，由于隔热层的热导率低，使烧结后的耐火层（从液态炉料由内到外分为烧结层、半烧结层、未烧结层）的温度梯度发生改变，会引起与绝缘层及感应器线圈相邻的未烧结层厚度减小。
液态炉料温度越低，对温度梯度的影响越大。
未烧结层厚度减少，会使炉衬耐火层寿命缩短，给炉子使用带来安全隐患。
实际上，除非某些高温合金需要采用低热导率的隔热层外，只要炉衬的耐火层厚度按规范设计，无论是酸性、碱性还是中性耐火材料，其热导率足以隔热，即使是高温合金，主要起隔热作用的也还是耐火层，“隔热层”也只起一个辅助作用。
锻压工业中的感应加热第五讲铝合金的感应加热及感应器的设计与参数计算
锻压工业中的感应加热第五讲铝合金的感应加热及感应器的设
计与参数计算
李韵豪
【期刊名称】《金属加工：热加工》
【年(卷),期】2007(000)006
【总页数】6页(P85-90)
【作者】李韵豪
【作者单位】
【正文语种】中文
【相关文献】
1.锻压工业中的感应加热第四讲钢蓝脆下料、温锻感应加热及感应器的设计与参数计算 [J], 李韵豪
2.锻压工业中的感应加热第六讲铜及铜合金的感应加热及感应器的设计与参数计算[J], 李韵豪
3.锻压工业中的感应加热第七讲矩形截面坯料感应加热及矩形感应器的设计与参数计算 [J], 李韵豪
4.锻压工业中的感应加热第八讲空心圆柱体坯料感应加热及感应器的设计与参数计算 [J], 李韵豪
5.锻压工业中的感应加热第九讲坯料的局部感应加热及矩形、U形、多孔位感应器的设计与参数计算 [J], 李韵豪
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
锻压工业中的感应加热之五钢蓝脆下料、温锻感应加热及感应器的设计与参数计算李韵豪5-1钢蓝脆下料、温锻的感应加热钢在感应加热冷态规范的温度范围，正好是蓝脆下料和温锻的温度段。
以45钢为例，它在不同温度时的力学性能变化：抗拉强度σb从室温到300℃略有下降，在300～450℃之间，出现上升峰值，这一区间即为蓝脆区。
过了蓝脆区下降较为剧烈：650℃时σb约为200MPa，到800℃约为100Mpa，塑性指标明显上升。
低碳钢、中碳钢、低合金钢和轴承钢等都有蓝脆现象，其中，低碳钢、中碳钢的蓝脆区一般在300～450℃，合金结构钢在300℃左右。
将棒料加热到蓝脆区，可以得到较为匀整的剖切面，即所谓蓝脆下料，这是锻压工厂常用的下料手段。
温锻的变形温度一般在室温与热锻温度之间。
黑色金属温锻温度范围一般为200～850℃。
钢坯料典型的温锻温度见下表表5-1 钢坯料典型温锻温度钢在冷态规范条件下，它的电阻率、相对磁导率等与热态规范有较大差异（详见2-1节）因此，感应加热时的电流频率、感应器的效率、加热时间的确定，以及参数计算等都与热态规范不同。
钢感应加热的中间规范是冷态规范到热态规范的中间过渡阶段，在这个阶段它同时存在两个截然分开的金属层：表面层（即所谓的有效加热层）为热态，与表面层相邻的一层仍为冷态。
中间规范的计算用于表面淬火。
对锻造感应透热而言，中间规范是一个过渡过程，因此，一般不就中间规范进行讨论。
5-2 冷态规范钢的平均电阻率ρ2和相对磁导率μr1、平均电阻率ρ2平均电阻率ρ2是指钢从初始温度（20℃）到始锻温度各点的电阻率的积分平均值。
在工程上，可由始锻温度之前的若干点温度之和并除以点数作为它的平均电阻率。
表5-2 几种钢的电阻率与温度的关系（×10-6Ωm）Cr0.91 Ni”其蓝脆下料温度定为400℃，可将20℃、100℃、200℃、400℃的电阻率的算术平均值求出，近似作为加热到400℃时的积分平均值。
ρ2=(0.280+0.325+0.395+0.572)×10-6/4 =0.393×10-6 (Ωm)这种钢的温锻温度为700℃，用同样方法可求出:ρ2=0.564×10-6（Ωm）图5-1钢在初始温度到居里温度之间平均电阻率的近似值如果某种钢各温度点的电阻率无法知道，可以用更近似的办法：将钢在初始温度（20℃）时的平均电阻率ρ2取0.2×10-6（Ωm），650℃时的平均电阻率取0.6×10-6Ωm。
从初始温度到居里温度的温度值与其平均电阻率的关系曲线可以认为是线性的。
通过查图5-1即可得到初始温度到居里温度的平均电阻率ρ2值。
经验表明，这种近似虽然对感应器效率和功率因数的计算数据有一定影响，但不会影响感应器参数计算的精度。
2、相对磁导率μr感应加热过程中的相对磁导率是一个很复杂的变量。
为了确定磁导率，必须参考钢的磁化曲线B=f （H）。
通常感应加热的磁场强度H＞4×104A/m，当H＞4×103A/m时，各种钢的磁化曲线彼此之间差别就已经很小，这样就有可能编制出平均磁化曲1 —— B=f（H）2、3、4 ——H2rμ= f（H）（三条曲线分别将H2rμ值乘以109、1010、1011）5 ——μ= f（H）图5-2钢的平均磁化曲线线B=f（H）、μ= f（H）和H2rμ= f（H），曲线如图5-2。
H2rμ=3.67×102 P0/f2ρ（5-1）其中：H——磁场强度的有效值（A/m）B ——按磁场强度的有效值，在磁化曲线上找到的磁感应强度（特斯拉，简称特）P0——单位功率（w/m2）ρ2——平均电阻率（Ωm）f ——频率（Hz）相对磁导率确定的步骤：①求单位功率P0P0=P2/（πD2a2）（w/m2）（5-2）P2——坯料中的总功率（w）a2——坯料在感应器中的长度（m）D2——坯料直径（m）②由式（5-1）求H2rμ值。
③根据纵座标上H2rμ值，找出对应曲线，在横座标上查得：H④再根据式（5-1）求出μr 。
5-3 钢冷态规范的电流频率、加热时间1、频率的选择 按式（2-3）2226103D r μρ⨯≤f ≤2226106D r μρ⨯ 将钢在冷态规范的平均电阻率ρ2和相对磁导率μr 代入上式即可求出频率。
按照上式确定的频率在进行感应器参数设计的时候会遇到以下问题：按较低的频率计算出来的感应器匝数密度较高，为了在一定长度内将这些线圈匝数排布开，可以采用中频变压器将晶闸管变频器的中频电压降低、由电感线圈分压，或者采用多层线圈的方案。
但工程上往往通过适当提高频率，使计算出的线圈匝数能排布开。
由于频率的提高会造成加热时间的延长（感应器的长度也要延长），由于处于冷态，因感应器长度增加带来的热损的影响还是可以容忍的。
2、功率的确定 由式2-14P=ηTP =()tGT T c ·0η- 其中：c —— 坯料的平均比热容。
单位：KJkg -1℃-1表5-3 钢在不同温度的热容例如，钢（0.3%C ）在650℃时的热容为379KJkg -1，平均比热容C 为：379/650=0.583(KJkg -1℃-1)T －T 0 —— 始锻温度与初温（20℃）之差 G —— 坯料质量（kg ） T —— 节拍（S ）η —— 钢在冷态规范时的感应加热的总效率η=0.80-0.92，其中电效率ηu 为0.90～0.95，热效率为ηt 为0.90～0.96。
3、最短加热时间的确定 ① 钢的导温系数钢的热态规范（通常加热到1200～1300℃）的导温系数是取800℃时的参数作为平均值，α取6.4×10-6m 2/s 。
钢在冷态规范的导温系数的平均值可由下表求出。
表5-4 钢的导温系数（×10-6m 2/s ）将一些常用碳钢、低合金结构钢初温到居里温度的导温系数的平均值再求一次算术平均值，取8.5×10-6（m 2/s ）作为钢在冷态规范时的导温系数。
②钢冷态规范最短加热时间简化公式的推导 按由初始温度加热到居里温度、心表温差 ΔT=50℃时来核算：α=1-Δ2/R 2 令Δ2=0，α=1 查图2-3 S （1，1）=0.125 S （1，0）=-0.125将α=1、S （1，1）=0.125、S （1，0）=-0.125 代入式（2-17）得， τ=150650650)125.0(50650650125.0---⨯--=3.125 在冷态及中间状态时运用式（2-17）时，我们没有像在热态规范时将心表温差乘以2，这是因为冷态时不必考虑热量向周围空间散热这一因素。
将τ、D 2、Δ2、a 代入式（2-15） t k = ()aD 4222∆-τ=9.2×104（D 2-Δ2）2（s ） （5-3） 取a=8.5×10-6m 2/s 同样，可得： ΔT=100℃t k = 4.4×104（D 2-Δ2）2（s ） （5-4） ΔT=150℃t k = 2.8×104（D 2-Δ2）2（s ） （5-5） 依照经验，钢冷态规范，变匝距感应加热最短时间的简化计算公式：ΔT=50℃t k =3.9×104（D 2-Δ2）2（s ） （5-6） ΔT=100℃t k =1.9×104（D 2-Δ2）2（s ） （5-7） ΔT=150℃t k =1.4×104（D 2-Δ2）2（s ） （5-8）5-4 冷态规范螺线管感应器的参数计算*冷态规范感应器设计思路：求出ρ2、μr其中：r 2=1.3711a D π×21∆ρ、X 2m = 37.12r。
其余部分的计算与热态规范相同。
例：内燃机的活塞销温挤压成形坯料加热的感应器由两部分组成，第一部分将坯料的表面温度由初始温度加热至80～120℃，取100℃，坯料出感应器，马上进入商业水基石墨润滑剂槽内，使每只坯料表面浸涂0.5g 左右的润滑剂，再进入第二部分感应器内继续加热至温挤压温度，加热好的坯料送入压力机中温挤压成形。
坯料材质：20Cr ；坯料规格：υ45.5×66；质量：0.842kg ；挤压温度：650±10℃，加热节拍：5s ；心表温差：≤30℃。
计算步骤如下：1、ρ2和μr 的确定及最短加热时间的计算 ①坯料的平均电阻率ρ2 查图5-1，ρ2=0.58×10-6Ωm ②相对磁导率μr首先计算坯料中的总功率P 2 坯料加热的平均有效功率P TP T = C ΔT G/t=0.583×[（100-20）+（650-80）]×0.842/5 =63.815kW通过感应器的隔热层损失的功率ΔP T ΔP T =311ln36002D D a ⨯λπ(T 2-T 1)=5.059kWλ —— 高铝硅酸铝纤维的导热系数，取λ=0.83KJ/m ℃hT 2 —— 炉衬内表面温度，近似等于温挤压温度，T 2=650℃。
T 1 —— 炉衬外表面温度，近似等于感应器线圈温度，T 1=60℃D 1 ——感应器线圈内径。
D 1=0.09m D 3 ——炉衬内径。
D 3=0.06ma 11 ——坯料由初始温度加热至表面达到100℃的感应器长度,设a 11=0.4ma 12 ——坯料由80℃升温到温挤压温度的感应器长度,设a 12=2.0ma 1 ——感应器长度, a 1= a 11+a 12=0.4+2.0=2.4m P 2=P T +ΔP T =63.815+5.059=68.874kW ηt = P T /P 2=0.927 求单位功率P 0P 0=222a D P π=4.20455.010874.683⨯⨯⨯π=20.1×104 W a 2 ——感应器内坯料的总长度（m ） `* 本文中感应器参数设计举例的计算由王新、王海燕同志完成。
H2r μ=3.67×102×fp 20ρ=1.97×109H=0.19×105（A/m ）μr =30求单位功率时，坯料在感应器内的长度a 2尚未确定，这时，可先根据经验预设，等求出μr 、△2后，再根据最短加热时间公式求出a 2值，用a 2值重新核算μr 。
③电流透入深度△2△2=503f r μρ2=5032400301058.06⨯⨯-=0.0014 m 取f=2400Hz ④最短加热时间T k =9.2×104（D 2-△2）2=180s感应器内坯料件数n=t k /t=180/5=36（件） 如果用连续式加热，有：a 1=a 2=a 2＇n=0.066×36=2.376m ≈2.4m 将a 1=2.4m 分为2段，第1段a 11用于初始温度加热至100℃，第2段a 12用于从80℃到挤压温度650℃（石墨润滑剂槽内降至80℃）。