感应加热原理(中频高频)

用感应电流使工件局部加热的表面热处理工艺。这种热处理工艺常用於表面淬火﹐也可用於局部退火或回火﹐有时也用於整体淬火和回火。20世纪30年代初﹐美国﹑苏联先后开始应用感应加热方法对零件进行表面淬火。随著工业的发展﹐感应加热热处理技术不断改进﹐应用范围也不断扩大。

基本原理将工件放入感应器(线圈)内(图1感应加热原理)﹐当感应器中通入一定频率的交变电流时﹐周围即產生交变磁场。

交变磁场的电磁感应作用使工件内產生封闭的感应电流──涡流。感应电流在工件截面上的分布很不均匀﹐工件表层电流密度很高﹐向内逐渐减小(图2沿工件截面的电流密度分布)﹐这种现象称为集肤效应。工件表层高密度电流的电能转变为热能﹐使表层的温度昇高﹐即实现表面加热。电流频率越高﹐工件表层与内部的电流密度差则越大﹐加热层越薄。在加热层温度超过钢的临界点温度后迅速冷却﹐即可实现表面淬火。

分类根据交变电流的频率高低﹐可将感应加热热处理分为超高频﹑高频﹑超音频﹑中频﹑工频5类。①超高频感应加热热处理所用的电流频率高达27兆赫﹐加热层极薄﹐仅约0.15毫米﹐可用於圆盘锯等形状复杂工件的薄层表面淬火。②高频感应加热热处理所用的电流频率通常为200～300千赫﹐加热层深度为0.5～2毫米﹐可用於齿轮﹑汽缸套﹑凸轮﹑轴等零件的表面淬火。③超音频感应加热热处理所用的电流频率一般为20～30千赫﹐用超音频感应电流对小模数齿轮加热﹐加热层大致沿齿廓分布﹐粹火后使用性能较好。④中频感应加热热处理所用的电流频率一般为2.5～10千赫﹐加热层深度为2～8毫米﹐多用於大模数齿轮﹑直径较大的轴类和冷轧辊等工件的表面淬火。⑤工频感应加热热处

理所用的电流频率为50～60赫﹐加热层深度为10～15毫米﹐可用於大型工件的表面淬火。

(见彩图差温炉淬火﹑600毫米直径冷轧辊工频感应加热淬火﹑

大型铸钢件的热处理炉

﹑

真空淬火炉

四、感应加热表面淬火

(一）基本原理：

将工件放在用空心铜管绕成的感应器内，通入中频或高频交流电后，在工件表面形成同频率的的感应电流，将零件表面迅速加热（几秒钟内即可升温800～1000度，心部仍接近室温）后立即喷水冷却（或浸油淬火)，使工件表面层淬硬。(如下图所示)

(二）加热频率的选用

室温时感应电流流入工件表层的深度δ（mm）与电流频率f（HZ）的关系为

频率升高，电流透入深度降低，淬透层降低。

常用的电流频率有：

1、高频加热：100～500KHZ，常用200～300KHZ，为电子管式高频加热，淬硬层深为0.5～2.5mm，适于中小型零件。

2、中频加热：电流频率为500～10000HZ，常用2500～8000HZ，电源设备为机械式中频加热装置或可控硅中频发生器。淬硬层深度～10 mm。适于

较大直径的轴类、中大齿轮等。

3、工频加热：电流频率为50HZ。采用机械式工频加热电源设备，淬硬层深可达10～20mm，适于大直径工件的表面淬火。

(三）、感应加热表面淬火的应用：

与普通加热淬火比较具有：

1、加热速度极快，可扩大A体转变温度范围，缩短转变时间。

2、淬火后工件表层可得到极细的隐晶马氏体，硬度稍高（2～3HRC）。脆性较低及较高疲劳强度。

3、经该工艺处理的工件不易氧化脱碳，甚至有些工件处理后可直接装配

使用。

4、淬硬层深，易于控制操作，易于实现机械化，自动化。

中频功率与中频直流电压，直流电流的关系

最佳答案

中频功率是逆变器输出的功率，测量的是负载（即中频淬火炉，如果有输出变压器的话，包括输出变压器的损耗功率）功率。

直流电压乘以直流电流，计算出的是直流功率。直流功率除包含中频功率外，还包含了滤波元件（电抗器或直流滤波电感）、逆变可控硅或IGBT元件以及中频输出到负载的连接母线的损耗。

所以中频功率始终小于直流功率。但是，好的中频电源，它们之间的差别（或者说电源的损耗）是不大的，在5%以内是合理的。