感应加热的原理

感应加热的原理是什么？

（1）感应加热的原理感应加热的原理就是遵循电磁感应、集肤效应、热传导三个基本原则。

感应加热用一个模拟的单匝短路次级线圈来说明。以援助体加热的方式为例，工件和感应器的组合可以看做事一台具有多匝初级线圈（感应器线圈）和单匝短路次级线圈（圆柱体工件）的变压器，初级线圈和次级线圈彼此间由较小的空气间隙隔开。通电时在工件内将产生频率相同、方向与感应器中相反的感应电流，即涡流。当电流频率较高时，由于表面效应的作用，使涡流集中在工件表面，产生“集肤效应”。

感应电流密度从加热工件的表面志中心是逐渐降低的，而电流的频率越高，降低的比率也越大。电流密度的这种降低率也取决于被加热材料的电阻率和相对磁导率两个物理量。表示感应电流的分布随透入深度而变化以及控制电流分布的因素，电流密度大约降到表面电流密度值的三分之一处得深度即为“集肤深度”。

工程上规定，从表面到电流为I/e（e=2.718）处得深度为电流透入深度△。

经计算证明：86.5%的热量产生于深度为△的薄层内。

（2）感应加热的四个效应和导磁体的“驱流”作用

①表面效应：当交变电流流过导体时，电流密度沿着导体截面的分布是不均匀的。

②邻近效应：高频电流通过两个相邻导体时，若电流方向相反，电流从两导体的内侧流过；若电流方向相同，电流则从两导体的外侧流过。这这种现象称为邻近效应。

③环流效应：高频电流流过环形导体时吗，最大电流密度分布在环形导体的内侧，这种现象称为环流效应。

④尖角效应：当感应器与工件之间的间隙相同时，工件的尖角处易集中磁感应线，而使感应电流密度过打，以致在工件的尖角处产生过烧，这种现象称为尖角效应。

⑤导磁体的“驱流”作用：感应加热表面淬火时，环流消音使高频电流密集在感应器内侧，对工件外表面的加热不利。但对工件内孔加热时，感应器的效率低，为此，往往在感应器上放置导磁体，将电流“驱”向感应器的外侧，因此，导磁体的实质是改变磁感应线方向。

一般高频常用的导磁体为铁氧体。中频常用的导磁体为硅钢片或软铁状的导磁体。

感应加热的优点是什么？

表面淬火时强化金属材料表面的手段之一，凡能通过淬火进行强化的金属材料，原则上抖可以进行表面淬火。经表面淬火的工件不仅提高了表面硬度、耐磨性，而且与经过适当预先热处理的心部组织相配合，可以获得良好的强韧性、高的疲劳强度。

（1）感应热处理是热处理工艺的发展方向。

①表面淬火工艺时间短，可以实现数字化精确控制，工艺流程简单，可以完成淬火、回火工序，设备的机械化、自动化程度高，现代化的感应淬火设备已经安排在冷、热加工生产线或自动生产线中，因而有高的生产率等优点。

②热处理淬火强化效果显著、热处理变形小、减少后续加工余量，达到节能降耗的效果。

（2）感应热处理是最节能的热处理方法由于热处理感应设备的进步，感应热处理的节能效果明显，是最经济、最节能的热处理方法。我国某地区单项热处理工序能耗综合测定结果。

（3）感应加热表面淬火的零件淬火层能形成相当大的残余压应力，其最大值可达539~784Mpa，实践证明，零件的疲劳强度与其表面压应力值有明显的对应关系，即压应力大，疲劳强

度和疲劳寿命提高。现以解放牌汽车半轴为例，经调质处理的半轴表面残余压应力是245~343Mpa,中频感应淬火的半轴表面残余压应力是343~539Mpa，在扭矩7811kg。M作用下，前者的疲劳扭转寿命为（18.96~42.3）×104次，后者为（112~300）×104次，提高了6~7倍。前者的疲劳强度为162.68Mpa，后者为311.64Mpa，疲劳强度提高了92%，故在生产上应用极为广泛。

（4）感应热处理是清洁型热处理由于淬火介质的发展，感应淬火加热可以不采用油类冷却介质，而使用水溶性介质淬火，以及清水淬火甚至风冷淬火，可以达到无油烟的环境。

（5）感应热处理可以实现局部热处理，替代盐浴炉局部淬火，减少污染，提高环境质量。