感应加热的应用

1、感应(gnyng)加热的应用共九十六页第一章：请在此处输入您的标题(biot)第二章：请在此处输入您的标题(biot)第三章：请在此处输入您的标题Contents目录第一章：感应加热简介第二章：感应加热技术第三章：感应加热案例2共九十六页感应(gnyng)加热简述Click here to add your title3共九十六页感应加热技术是利用电磁场在工件表而引起的漩涡损耗，使工件局部加热，从而完成淬火和金属焊接等加工。工件加热时，根据工艺要求，必须对加热装置的输出功率和工作频率加以控制，以便在一定时间内达到要求的加热温度和透入深度。因此一个实用的加热装置应该能在较大的功率范围内进行连续调

2、节。感应加热是非接触式加热，它具有加热温度高，加热效率高，加热速度快，温度容易控制，可以局部加热，容易实现自动控制，作业环境好，几乎没有热、噪声和灰尘，作业占地少，生产效率高，能加热形状复杂的工件，适用(shyng)广，工件容易加热均匀等优点。4共九十六页5共九十六页感应加热主要应用于金属工业。其主要用途是金属加工前的预热、热处理、焊接和熔化。除此之外，在其它方面也有广泛的应用。例如(lr)油漆处理、粘合处理和半导体制作等等。下面依次对各种应用做简要介绍。一、金属加工前的预热感应加热广泛用于锻造和挤压工艺，如对钢材，铝合金和钛、镍等稀有金属进行加工前预热。通常，工件都呈圆形、方形或者圆角方形的

3、棒料。对钢件而言，由于感应加热工艺的加热速度高，从而产生的氧化皮数量最少，因此能使材料的损耗减少到最低程度。 二、热处理 感应加热可用于钢材的表面淬火、穿透淬火、回火和焖火，其主要优点是能控制加热部位。6共九十六页 （1）感应淬火：它是最常用(chn yn)的感应热处理方法。它能增强材料的机械强度和耐磨性能。 （2）感应回火：尽管回火的应用不如淬火普遍，但回火可以使钢的延展性增强并且不易断裂。 （3）感应焖火：其应用也不如淬火普遍，但它可以恢复钢、铝合金及其它金属的柔韧性和延展性。 三、熔化 通常用感应加热的方法来熔化优质钢和有色金属（如铝、铜合金）。同其它方法相比，感应加热的优点是熔化均匀，

4、同时可以延长坩埚寿命。7共九十六页四、焊接 高频感应焊接可以节能。这是因为加热能量集中在焊点上。最常见的应用途径是高速焊管，它充分利用了局部加热和易于控制这两个特点。五、有机涂层的固化 感应加热可以用来固化有机涂层。比如金属底部加热，同时给金属喷涂有机涂料。使用这种方法，可以避免产生图层缺陷。典型的应用实例是：把金属片涂料涂抹在金属表面，然后(rnhu)加热金属熔化镀涂并固化。六、粘结 有些汽车部件，例如离合器片和闸瓦的粘结，就像涂层固化方法一样，通过感应加热使金属达到某一温度，用胶黏剂使两者迅速粘结起来。8共九十六页 七、半导体制作 单晶硅和锗的生成常用感应加热的方法。逐区精炼、逐区致匀。半

5、导体中掺杂质以及(yj)半导体材料的外延也都采用了感应加热工艺。 八、镀锡 通常，在钢板上镀锡时，镀层不均匀，表面粗糙无光泽。如果把钢板加热到230，可以使原有的锡层再次熔化流动，使得镀锡层均匀，表面有光泽。 九、烧结感应加热广泛地应用于碳化物成品的烧结，因为在可控气氛中，感应加热的方法能在石墨曲瓶颈或感受器中对碳化物施加2550的高温。其它黑色即使农户和有色金属的烧结加工也可以用类似的方法，无论是有，还是无气体保护措施。9共九十六页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，

6、所以不大(b d)的感应电势便造成强度很大的涡流，从而释放出大量的焦耳热，使工件表面层温度迅速升高。 10共九十六页集肤效应：涡流在工件表面最大，由表面向心(xin xn)部呈指数规律衰减的现象。感应电动势的瞬时值：e-d/dt (V) 式中：d/dt表示磁通对时间的变化率，负号表示感应电动势方向与d/dt方向相反。电流透入深度：工程上规定，当涡流强度从表面向内层降低到其数值等于表面最大涡流强度的0.368倍时，该处到表面的距离称为电流透入深度。 对于碳钢：=500f -1/2 (mm) f电流频率11共九十六页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

7、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(xn s)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，热量向工件内部传递，加热层厚度增厚，这时工件内部的加热和普通加热相同，称为传导式加热。12共九十六页透入式加热较传导式加热有如下特点表面的温度超过A2点以后，最大密度的涡流流向内层，表层加热速度开始变慢，不易过热，而传导式加热随着加热时间的延长，表面继续加热容易过热；加热迅速，热损失小，热效率高；热量分布较陡，

8、淬火后过渡层较窄，使表面压应力提高。感应加热是非接触式加热，它具有加热温度高，加热效率高，加热速度快，温度容易控制，可以局部加热，容易实现自动控制，作业环境好，几乎没有热、噪声和灰尘，作业占地(zhn d)少，生产效率高，能加热形状复杂的工件，适用广，工件容易加热均匀等优点。13共九十六页安全(nqun)环保，成本低感应加热作为热处理加热热源对环境无污染，安全(nqun)，氧化皮少，成本低。保证工件在加热处理过程中加热均匀，工件经过此辊道后无需校直机校直，减少了成本。工件迅速均匀完全淬透，感应加热线圈使用寿命长。14共九十六页感应(gnyng)加热中产生的感应(gnyng)电流的基本特征表面效

9、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分布是均匀的；当金属零件通过交流电时，沿金属零件截面的电流分布是不均匀的，最大电流密度出现在金属零件的最表面，如图2所示。这种交变电流的频率越高，电流向表面集中的现象就越严重。这种电流通过导体时，沿导体表面电流密度最大，越中心电流密度越小的现象称为高频电流的集肤效应8，又称表面效应。15共九十六页因此，零件感应加热(ji r)时，其感应电流在零件中的分布从表面向中心里指数衰减。工程上规定，当电流（涡流）强度从表面向内部降低到表面最大电流（涡流）强度的0. 368（即lo/e）时，则该处到表面的距离就称为电流透人深度。这样规定是由

10、于分布在金属零件表面的电流（涡流），只在零件表面深度为的薄层中通过，但它并不能全部用于将零件表面加热，而是有一部分热量被传到零件内部或心部损耗了9，此外，还有一部分热量向零件周同的空间热辐射损失了。由于涡流所产生的热量与电流（涡流）强度的平方成正比，凼此由表面向内部的热量降低速率比涡流降低速率快得多。16共九十六页邻近(ln jn)效应 两个相邻载有高频电流的金属导体相互靠近时，由于磁场的相互影响，磁力线将发生重新分布，导致电流的重新分布，如图3所示。两个载流导体的电流方向相同时电流从两导体的外侧流过，即导体相邻表面的电流密度最小；反之，如果两个载流导体的电流方向相反时，电流从两导。体的内侧流

11、过，即导体相邻表面的电流密度最大，这种现象就称为高频电流的邻近效应10。频率越高，两导体靠得越近，邻近效应就越显著。17共九十六页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间隙处处(chch)相等时，涡流在零件表面上的分布于是均匀的，如图3所示。对圆柱形零件，为实现均匀加热，通常借用淬火机床，使零件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。当零件加热区有特殊要求时，就要直接运用交流电的邻近效应来设计感应器的形状，即感应器的形状应与零件加热区的形状相似，如图4所

12、示。零件上感应产牛的涡流是沿着符合于感应器形状的路径流过的。零件仅在此区域被局部加热，加热区就好像感应器的影于一样。因此，为取得较好的加热效果，在设计感应器形状与结构时，必须考虑感应器与零件加热区形状相似。18共九十六页环状效应（也称圆环效应或环流效应）高频电流通过圆柱形状、圆环状或螺旋圆柱管状件时，最大的电流密度分布集中在圆柱状（圆环状或螺旋圆柱管状）零件的内侧，即圆环内侧的电流密度最大，这种现象称为环状效应，如图5所示。当电流频率高时，电流只在圆柱状（圆环状或螺旋圆柱管状）内侧表面流动，圆柱杖（圆环状或螺旋圆柱管状）的外侧没有电流流过。在感应加热(ji r)中，感应器形状大多星圆柱状、圆环

13、状或螺旋圆柱管状。在环状效应的作用下，高频电流聚集在感应器内侧，这对零件表面进行感应加热(ji r)是十分有利的。19共九十六页在这种情况(qngkung)下加热，热量损失少，热效率高，加热速度快。但存进行内扎加热时，由于环状效应的作用，增大了感应器与零件的实际间隙，如图6所示。在这种情况(qngkung)下加热，热量损失多，热效率低，加热速度慢。在实际乍产过程中，为了弥补环状效应和间隙增大所造成的损失，常在加热内孔（或加热平面）时，在感应器上安装导磁体，如图7所示。加上导磁体，感应加热时的电流被推向感应器的外侧。与零件表面靠近，从而减小了感应器与零件间的实际间隙。因此，可以减少热量损失，提高

14、加热效率。20共九十六页 环状效应的大小，与电流(dinli)频率和圆环状的曲率半径有关。频率越高，曲率半径越小，环状效应越显著。21共九十六页由此可见，加热圆筒形零件的外表面时，邻近效应与环状效应是一致的，都将使感应器中的电流描感应器的内侧流动，这样就减小了感应器与零件之间的间隙丽有效地提高了耦合度。相反，在加热零件内孔或内壁时，邻近效应与环状效应恰好相反。环状效应使电流滑感应器内侧流动。而邻近效应则促使电流向外惘流动。感应器直径越小，环状效应越强。因此，在其他条件不变的情况下，内孔直径越小。耦合度就越差，高频感应加热的效率(xio l)也将越低。为了改善这种情况，对于内孔较小的零件，应采取

15、措施使感应器中的电流沿靠近零件内孔或内壁一侧流动。生产上常用的是将感应器绕成晒匝，利用两匝间的邻近效应将电流尽可能地向感应器的端面推移，执而改善其耦合度。当内孔直径小时则利用导磁体米迫使电流沿感应器的外侧流动。22共九十六页尖角效应将尖角（棱角）或形状不规则的零件故在卿环形的感应器中，如果零件的高度小于感应器高度，感应加热时，在零件拐角处的尖角部位或棱角部分由于涡流强度大，加热激烈，在极短时间内升高温度，并造成过热，这种现象称为尖角效应。由于尖角效应的存在(cnzi)，为设升和制造感应器提供依据，即对有尖角或形状不规则的零件，必须考虑在感应器t-有曲率半径应适当加大感应器和零件的间隙。23共九

16、十六页感应(gnyng)加热分类频率(pnl)范围淬硬层深度应 用 举 例高频感应加热中频感应加热工频感应加热200300kHz110kHz50Hz0.52mm28mm1015mm摩擦条件下工作的零件小齿轮、小轴承受扭矩、压力载荷的零件，曲轴、大齿轮、承受扭矩、压力载荷的大型零件 ，如冷轧辊等24共九十六页感应加热显著优点：1、与传统加热手段相比较（油、煤、气），具有环保、节能、操作(cozu)方便、劳动强度低的显著优点；2、与可控硅中频相比较节能10%30%，对电网没有谐波干扰；3、与电阻炉相比较节能50%60%；4、对客户产品具有加热快、受热均匀、无氧化层、产品质量好等优点；5、感应器由变

17、压器隔离，非常安全。6、环保：没有污染、噪声和粉尘。7、适应性强：能加热各种形状不同的工件。25共九十六页感应加热适用范围：金刚石刀头的焊接，硬质合金锯片、机械加工用硬质合金刀具的焊接，如金刚石刀具、钻具、车刀、刨刀、铣刀、铰刀(jio do)等刃具的焊接；标准件、螺栓的热镦，如高强度螺栓、螺帽等；五金工具、手工工具的热处理，如钳子、扳手、旋具、锤子、斧头；各种汽车配件、摩托车配件的高频淬火处理，如：曲轴、连杆、活塞销、曲柄销、链轮、凸轮轴、气门、各种摇臂、摇臂轴；变速箱内各种齿轮、花键轴、传支半轴、各种小轴、各种拨叉等高频淬火的处理；金属零件的热处理，如各种齿轮、链轮、各种轴、花键轴、销等的

18、高频淬火处理；机床行业的机床床面导轨的淬火处理等。26共九十六页保护人类赖以生存的地球资源、环境及节约能源，是全世界面临的重大问题，也是人类长期与自然和谐共处必然承担的责任。我国在世界如今面临新一轮以环境为特征的技术革命中表现出极大的积极性和责任感，温总理曾指出：“节能减排是我国实现可持续发展的必由之路，是维护国家长远利益的必然要求，淘汰落后产能是实现节能减排目标的重要手段”。随着人类对节能、减排、环境保护意识的增长(zngzhng)，加之各国制定节能减排相关政策保障，在工业化生产、民用和商用等领域，越来越多地采用具有节能、环保的新技术、新工艺、新设备，电磁感应加热就是其中之一。工业感应加热以

19、及民用、商用电磁炉发展迅速。27共九十六页电磁感应加热是继木材、液化气、天然气、柴油燃烧产生热能加热及载流电阻热效应直接加热方式的重大变革。近20年来，随着(su zhe)电力半导体功率器件的发展，感应加热发展十分迅速，工业电阻炉、火焰炉传统加热方式将逐步被具有节能、环保、安全并被誉为“绿色加热”方式的感应加热所替代。另一方面，随着电力半导体器件及控制技术的发展，感应加热装置本身也发生了重大变化，其系统构成更为紧凑精巧，体积和质量在相同功率容量条件下更小，不仅节能而且节材，其控制自动化程度更高，参数调整更为精细、准确，使用操作更方便、简捷。28共九十六页如同频率、同功率容量条件下，电力半导体固

20、态晶体管（MOSFET、IGBT）为核心构成的高频感应加热电源与电子管构成的高频感应加热电源装置相比，其体积和质量大致可缩小2/3，效率及节能提高30%，冷却用水量及占用安装用地面积均大大减小。1效率高 感应加热的效率比火焰炉高30%50%，比电阻炉高20%30%，具有(jyu)明显的节能效果。2.加热温度高、时间短，这意味着加热速度快。29共九十六页（1）说明感应加热比电阻炉、火焰炉的工作效率高，单位时间产量高；（2）加热速度(sd)快，被加热金属工件的表面氧化皮烧损率低，节约材料及费用，特别对贵重金属加热更显得重要。比如，一般情况下金属件热成型加热，感应加热的金属烧损率大约在0.5%，而火

21、焰炉加热的金属烧损率约为1%3%，也就是说感应加热比火焰加热节约材料2%左右。3.容易实现自动控制感应加热可以根据被加热工件的当前状态，进行适时、精确的自动控制30共九十六页比如通过模拟或数字电路处理，调整功率或频率，使工件加热温度或深度自动调节，满足工艺要求。感应加热调节比较精细，通常是通过调节相移、脉冲占空比等参数调节加热功率，一旦加热温度根据工艺要求确定后，由于自身的负反馈作用，就会被保持在该温度恒定不变，实现恒功率恒控制。温度均匀性好，温差可控制在1%以下，提高产品质量和合格率。4.改善和保护环境感应加热不产生诸如一氧化碳、二氧化碳、氧化硫等废气和烟尘，对外辐射热量小，噪声低，工作环境

22、得以净化，空气环境得以保护，操作(cozu)人员劳动条件得以改善，健康水平得以保证。31共九十六页5.安全可靠感应加热不产生明火，杜绝了火灾、爆炸等危险事件的可能发生，安全性大大提高。6操作使用方便现代感应加热装置的主体是以电力半导体功率器件为核心构造的逆变器感应加热电源，不用预热，可随时起动和关闭。由于这种特性，不仅使用操作方便，而且也省时节能。7.安装场地占用面积小现代感应加热电源结构紧凑，其构成几乎是一种(y zhn)模块化、标准化的部件组成方式，质量、体积相对于电阻炉和火焰炉小，设备安装所占用地面积和空间小，单位面积的利用率高，节省场地和基建费用。32共九十六页8.可对工件进行局部加热

23、综上所述，感应加热工艺参数可控性强、输出的产品质量好合格率高，节能、环保、安全可靠，是一种技术先进，应用前景广泛的加热方式。然而，像任何事物都不是尽善尽美一样，感应加热的应用也有它的局限性，比如：一种感应加热绕组（或感应器）对被加热工件而言，具有相应的匹配关系，加热工件的形状、尺寸有限，不如电阻炉、火焰炉那样有相对较大的自由度；对于形状简单(jindn)、品种少、批量大的工件加热具有更大的优势，而对批量小、形状复杂的工件适应性差；维修费用相对电阻炉、火焰炉高，需要熟悉电力电子技术的专业人员维修。33共九十六页感应加热的局限性1.感应加热不适合于复杂形状的工件例如：某些传动齿轮，它要求极高的耐磨

24、性与韧的心部，上前仍采用氮化工艺等。2.需要专用工装即感应器热处理炉一炉可装多种工件进行加热、渗碳、氮化，而感应淬火则要求一个部位一种感应器，甚至要求一种专用定位夹具等，因此工具费用高。它只适用于大批量生产一种或一种族的工件。3.成套(chng to)装置投资费用高 和一般热处理设备化，感应淬火成套(chng to)装置包括变频电源、淬火机床、感应器，以及附属的冷却水、淬火液循环装置等，其投资费用相对比较高，维护技术及费用亦比一般热处理设备高。34共九十六页感应加热工艺是感应加热技术(jsh)水平的主要体现,是技术(jsh)发展的基础,先进的感应加热工艺技术(jsh)可以有效地发挥感应加热的特

25、点,实现高效、节能的局部热处理。同时感应加热系统正向智能化控制方向发展，具有计算机智能接口、远程控制和故障自动诊断等控制性能的感应加热系统正成为下一代的发展目标。35共九十六页感应加热(ji r)技术Click here to add your title36共九十六页随着科学技术的发展，表面热处理技术得到了广泛的应用。表面热处理可以提高(t go)产品质量，缩短生产周期和改善劳动条件，提高(t go)生产组织水平。目前应用最广泛的表面热处理是感应热处理，它可应用于淬火、回火、正火、调质、透热等，适用于机械化大生产，可通过计算机控制实现无人操作。37共九十六页感应加热技术是利用电磁场在工件表而

26、引起的漩涡损耗，使工件局部加热，从而完成淬火和金属焊接等加工。工件加热时，根据工艺要求，必须对加热装置的输出功率和工作频率加以控制，以便在一定(ydng)时间内达到要求的加热温度和透入深度。因此一个实用的加热装置应该能在较大的功率范围内进行连续调节。感应加热是非接触式加热，它具有加热温度高，加热效率高，加热速度快，温度容易控制，可以局部加热，容易实现自动控制，作业环境好，几乎没有热、噪声和灰尘，作业占地少，生产效率高，能加热形状复杂的工件，适用广，工件容易加热均匀等优点。38共九十六页我国感应加热在工业上的应用，起步于20世纪50年代，在机床制造、纺织机制造、汽车、拖拉机工业等部门应用最早，当

27、时的感应加热技术，绝大部分来自前苏联，少部分来自捷克、比利时等国家。50年代末，我国已自制出电子管式高频电源与机械式中频发电机，感应熔炼、感应透热、淬火、介质加热等各种设备(shbi)与工艺相继在工业上得到应用。60年代后，各个部门、企业在自力更生精神鼓舞下，研制出晶闸管中频电源，改进了电子管式高频电源，并设计、制造了各种型式的淬火机床，其典型结构已汇编入原机械部第六设计院的淬火机床图集共计55种。对外开放以来，通过出国考察、进口设备(shbi)、引进技术等多种渠道，工业发达国家的现代感应加热技术逐渐进入了我国工业的各个部门，使感应加热这一节能、高效、自动化、高重现性、环保的技术更有效地得到利

28、用。39共九十六页去年正好是前苏联感应加热在工业应用的70周年，在俄罗斯圣彼得堡召开的“感应加热实际问题学术研讨会”讨论了感应加热技术发展(fzhn)中的许多学术问题包括感应熔炼钢锭、坯料、杆、带和线材的感应加热、金属热处理、高频焊接和钎焊、磁流体动力学过程在冶金及其他方面应用、感应加热装置的电源和其现代化控制系统等。目前，感应加热电源在中频频段主要采用晶闸管，超音频频段主要采用IGBT，而在高频频段，由于SIT存在高导通损耗等缺热电源通常飞功热风率较大对功率器件、无源器件、电缆、布线、接地和屏蔽等均有许多特殊要求。40共九十六页因此，实现感应加热电源高频地方(dfng)加热电源的发展。从电路

29、的角度来考虑感应加热电源的大容量化，可将大容量化技术分为两大类:一类是器件的串、并联；另一类是多桥或多台电源的串、并联。在器件的串、并联方式中，必须认真处理串联器件的均压问题和并联器件的均流问题，由于器件制造工艺和参数的离散性，限制了器件的串、并联数目，且串、并联数越多，装置的可靠性越差。多台电源的串、并联技术是在器件串、并联技术基础上进一步再容量化的有效手段，借助于可靠的电源串、并联技术，在单机容量适当的情况下，可简单地通过串、并联运行方式得到大容量装置，每台单机只是装置的一个单元。41共九十六页感应加热(ji r)电源逆变器主要有并联逆变器和串联逆变器，串联逆变器输出可等效为一低阻抗的电压

30、源，当两电压源并联时，相互间的幅值、相位和频率不同或波动时将导致很大的环流，以至逆变器件的电流产生严重不均，因此，串联逆变器存在并机扩容困难，而对并联逆变器，逆变器输入端的直流大电抗器可充当各并联逆变器之间的电流缓冲环节，使得输入端的AG/DG或DG/DG环节有足够的时间来纠正直流电流的偏差，达到多机并联扩容，晶体管化超音频、高频电流多采用并联逆变器结构，并联逆变器易于模块化、大容量化是其中的一个主要原因。42共九十六页感应加热电源的负载对象各式各样，而电源逆变器与负载是一有机的整体，一般采用匹配变压器连接电源和负载感应器，同时,从电路拓扑上可以用三无源元件代替二无源元件，以取消变压器,实现高

31、效、低成本匹配。感应热处理要注意以下要点：1、电源电源是感应加热的关键设备之一，随着感应加热技术的发展，经历(jngl)了机械式中频发电机组和真空管式高频电源、晶闸管中频电源及全晶体管电源三个发展阶段。在20世纪80年代后期，在工业发达国家，晶闸管中频电源已完全取代了中频发电机组，我国自90年代中期也已逐步取代。43共九十六页同机械式中频发电机组相比晶闸管(SCR)中频电源具有以下优点：体积小、重量轻、材料消耗少；电效率高，逆变停止时几乎不消耗电能，逆变效率可达90%以上；无机械运动、噪音小、运行可靠、负载匹配容易，可以根据负载情况确定电源的频率；启动停止方便，频率能自动跟踪以保持最佳运行状态

32、(zhungti)；产品设计简单、制造周期短;安装容易，不需要特殊的基础；维修方便等。我国的晶闸管中频电源的共同特点是全集成化控制线路数字化程度高于90%、启动成功率几乎达到100%、除具有常规的水压不足、快熔熔断、过流、过压等保护功能外，还具有限流、限压等保护功能、功能较齐全的晶闸管电源还配置逆变失败、水温监视等可选功能，其频率最高可以作到8kHz，额定功率可以作到1000kW左右，如果在装配工艺上再进一步改进的话，可以接近世界先进水平。44共九十六页随着技术的进步，跟踪80年代国际感应加热技术水平，我国于90年代中期开发出第一台电效率较高的50kW/50kHzIGBT电流型超音频感应加热电

33、源。目前可做到频率0.450kHz、最大功率可达到800kW频率达到100kHz时功率达到100kW。IGBT应用同期，我国还成功研制出20kW/300kHzMOSFET高频电源，缩小了同国际先进水平的差距，随着大功率MOSFET器件的问世，大功率的晶体管高频电源有望年内在感应淬火(cu hu)中应用。2、淬火工艺45共九十六页随着汽车工业的迅速发展，我国采用感应淬火的零件的种类和品种不断增加。目前我国汽车零件感应淬火用材料(cilio)包括：45#、40Cr、55MnVS、40MnB、42CrMo、35#、ZG45、球铁、合金铸铁等。感应加热淬火介质包括：水、聚乙烯醇、聚迷水溶性淬火介质、U

34、CON、豪富顿251等。所采用的加热方式及应用主要包括：横向磁场静止一次加热淬火(销轴类零件、凸轮轴);横向磁场连续加热淬火(减振器杆、变速叉轴、扭杆等)；横向磁场多段连续加热淬火(起动机轴、空压机轴等)；46共九十六页纵向磁场整体一次加热淬火(半轴等)；仿形感应器零件旋转加热淬火(球头销)；感应接触加热淬火(转向齿条)；内孔的一次及连续加热淬火(输出法兰、钟型壳内腔)；阶梯轴类零件的旋转加热淬火(小红旗后轮毂轴、转向节)；平面类零件的一次及连续加热淬火(钢板弹簧横向限位板)；薄壁类复杂零件一次及连续加热淬火(前轮毂、滑动(hudng)轴叉)；复杂形状零件的一次加热淬火(钟型壳变截面轴)；槽口

35、一次淬火(变速叉)；复杂回线工件旋转一次加热淬火(曲轴)等。47共九十六页3、淬火机床为了适应多品种的批量生产，在汽车生产应用中，我国引进的感应淬火机床种类由传统的专用设备逐步向柔性化程度较高的通用设备和专用淬火自动生产线发展。通用淬火机床方面，一汽技术中心开发的卧式数控淬火机床主驱动采用交流伺服电机拖动，移动速度稳定均匀、定位准确、重复精度高;零件旋转采用变频调速，能适应多方面工艺(gngy)要求;采用能量和数控技术对不同性能要求的不同零件感应加热淬火，甚至在同一零件上实现多段变功变速，编程容易可操作性强。48共九十六页专用淬火机床方面，二汽和天舒机电科技有限公司经过多年努力，攻克一个个难关

36、，采用功率脉冲分配技术、尾座自由顶尖技术、薄型淬火变压器技术、独立悬挂技术、悬挂平衡技术等分别研制成功曲轴全自动淬火机床与电源、水冷系统组成成套淬火设备可对车用内燃机曲轴进行各轴径的圆角+轴径淬火、轴径淬火自回火，采用计算机控制，通过显示屏对设备的加热(ji r)、淬火工艺参数诸如电压、电流、频率、时间、压力、流量温度等进行监控和显示，目前国内多家采用。这些机床在传动系统方面主要采用机械传动49共九十六页代表现代机械传动技术的滚珠丝杠和直线导轨等先进技术被广泛采用；主驱动采用伺服数控、变频调速，移动速度稳定均匀；拖架定位准确，重复精度高；工件旋转采用变频调速取代固定转速，能适应多方面工艺要求;

37、上下料系统采用较先进的步进链传动、托盘送进料、人工送取料。另外，在一条生产线中，大功率电源用于淬火，然后用较低功率回火(hu hu)，两个工序在一条生产线上自动完成，减少了重复上下工件的工序，降低了劳动强度，提高了生产效率。4其他器件及冷却系统50共九十六页在气动式和接触器式功率切换器、电热电容器、淬火变压器、动作顺序控制及显示、变压器三维移动快换接头等方面(fngmin)，我国也取得了很多技术进步，使淬火技术和工艺水平不断提高。对于冷却和淬火水循环装置，在消化理解国际感应加热成套设备用水冷系统最新技术基础上，我国自行研制成功适合我国国情的新型、高效、价廉的软水冷却机和水-水冷却机，换热效率高

38、，大大提高了加热设备的可靠性，延长了设备的使用寿命。认清差距，开拓进取虽然近年来我国感应淬火技术得到了迅速发展，但与工业发达国家相比还有相当大的差距。51共九十六页MOSFET高频电源(dinyun)是工业发达国家的首选产品，而我国在高频段仍以晶闸管交流调压、高压硅堆整流、节能型电子管振荡器式电源(dinyun)为主；IGBT超音频电源(dinyun)有部分取代晶闸管中频电源(dinyun)的趋势，而我国在这方面的应用还不够普及；近些年来虽然晶闸管中频电源(dinyun)应用较为普遍，但由于老企业改造步伐的限制，还有部分中频停留在发电机组。必须指出，虽然我国能够生产MOSFET、IGBT和SI

39、T感应加热淬火用电源但品种和规格没有国外那么多、那么细，由于关键主要电力电子器件国内还不能生产，必须进口，所以从性能和技术水平方面和国外相比仍有相当大的差距。52共九十六页总体来说，和工业发达国家相比，我国的数控及全自动淬火机床开发属起步阶段。在自动化水平上，国内设备大部分是人工上下料，自动化程度较低；能量监控虽有应用但技术还不够成熟；FUNAC、SIMENS伺服系统有所应用，但多为点位直线运动，属简易型，多轴连动类型的数控系统尚未得到应用。另外，计算机控制技术在感应加热淬火中应用远不如国外那样成熟，例如自动识别进机零件、不合格零件自动剔除；工艺参数跟踪及偏离给定值修正等。在感应器制造技术、感

40、应器快换、导磁体材料与利用、冷却水循环系统(xnhun xtng)、淬火介质研究与应用等方面也有相当大的差距。感应加热技术近年来的进展无论是设备制造还是工艺革新均有长足的进步。53共九十六页国内感应加热技术的发展，起步于上世纪电源设备的制造，接着感应淬火工艺装备也紧随其后。现在国内感应淬火工艺装备制造业也日益扩大，产品品种多原来需要进口的装，逐步被国产品所取代，在为国家节省外汇的同时，也发展了国内的相关企业。目前感应加热制造业的服务对象主要是汽车制造业，今后现代冶金工业将对感应加热有较大需求，应予注意。从高起点出发，国内进口一些先进的感应加热装备是必要的。据不完全统计，对外开放以来，我国已进口

41、各种感应加热电源与淬火机床达100套以上，这些分别来自德、美、英、法、日、意、西班牙、比利时、俄罗斯的装备，各有所长。如何取长补短、洋为中用，提高我国感应加热技术的水平，这是当前我们面临的一个课题(kt)。鉴于这些差距，我国应积极行动，建立严格的引进消化政策，避免重复引进限期淘汰耗能严重的电源，集中力量开发短缺部件，提高淬火机床配套质量等使感应加热技术迅速赶上世界先进水平。54共九十六页感应加热设备的选择电流透入深度：根据集肤效应，工程上规定(gudng)当Ix降至I0的1/e（e2.718）处的电流深度称为电流透入深度。钢铁材料热态电流的透入深度比冷态电流透入深度大几十倍，钢铁在800900

42、时500/f1/2感应加热时，热越小，则淬硬层深度x越浅；反之，f 越小，热越大，则x越深。55共九十六页如果时热 x ，则加热时热量只集中于表层，要靠热传导传热，加热速度慢，生产率低，过渡(gud)层大，但功率可小；如果时热 x ，加热速度快，表面辐射损失小，过渡层浅，但功率大。生产经验：1.5104/x2 f 2.5105/x2 例如：x2.0时, fmax60000Hz, fmin4000Hz f 最佳15000Hz 所以采用真空管或机式感应加热设备。56共九十六页感应加热设备功率的确定工件单位面积功率P0P/F (kW/cm2) P设备的总功率，kW设备的效率，%F工件的加热面积，cm

43、2工件单位面积功率P0是计算工件加热总功率和选择设备的依据。 P0与淬硬层深度、工件大小、加热时间、电流频率和加热方式(fngsh)等因素有关，其大小直接影响工件的加热速度和淬硬层深度。57共九十六页对尺寸较小的工件，宜采用P0大一些，反之宜小一些。此外，加热方式对P0的选择也有影响。在选择总功率P时，设备的效率应将变压器效率、感应器效率和回路线传输效率等考虑进去，且总功率满足工艺要求。感应器设计得是否合理会影响到加热层的形状和深度以及设备功率能否(nn fu)正常发挥等。因此，感应器的设计对提高产品质量和经济效益至关重要。58共九十六页 感应器的设计主要包括：感应线圈的形状、尺寸、圈数，感应

44、圈与工件的间隙，汇流板的尺寸与连接方法，冷却方式等。其结构尺寸主要根据中、高频电流的特点以及感应线圈的使用寿命等等来考虑。1、感应器与工件的间隙 感应器与工件的间隙大小直接影响到感应器的功率因数。间隙大，功率因数低；间隙小，功率因数高，电流透入深度浅，加热速度快。但间隙过小，操作不方便，易产生短路，降低使用寿命。间隙大小还受到设备的功率(gngl)和淬硬层深度的影响，设备功率(gngl)大则间隙大，设备功率(gngl)小则间隙小。中频加热应比高频大，连续加热因要考虑移动也要大一些。59共九十六页2、感应器的尺寸1）感应器的内径 外圆表面加热用的施感导体采用矩形或方形截面(jimin)的铜管绕成

45、。 内径： DD02a （mm） D0 工件的直径，mm a工件表面与施感导体内表面的间隙60共九十六页2）感应器的高度 施感导体(dot)的高度会直接影响淬硬层分布。长轴件进行局部一次性加热：HL810 (mm) L淬硬区的长度短轴零件进行局部一次性加热：HL2a (mm) a感应器与工件间隙，mm当轴形件淬硬层较长时，可采用多圈感应器。61共九十六页3、施感导体的圈数 当工件直径较小，而淬硬区又较长时，可采用双圈或多圈施感导体，有较高的热效率。多圈感应器可以改善汇流板与施感导体间的电压分配，增加施感导体上的电压。但圈数也不宜过多，过多时使阻抗增加，功率因数下降(xijing)，效率低。62

46、共九十六页4、冷却水路冷却水管的尺寸与电流频率、电流透入深度、加热方式和散热条件有关。采用同时加热法时，要另设喷水圈或淬火槽进行淬火冷却。采用连续加热淬火法时，可采用自喷式感应器，当要求喷水量较大时，在感应器下方另设独立(dl)喷水圈。5、汇流板尺寸 汇流板：感应圈两端与电源的连接部分。63共九十六页 圆环效应使电流集中于感应器内侧，有利于加热圆柱零件。对于加热圆筒形零件内表面，则应在感应器上设置导磁体将电流从内侧驱赶到外侧，以加强临近效应，改变加热区温度(wnd)分布，提高热效率。64共九十六页电磁屏蔽对工件上不需要加热的凸台或尖角处加上铜环或铁磁材料环，在环中因漏磁而产生涡流，涡流所产生的

47、磁场方向与感应加热的磁场方向相反(xingfn)，使磁力线不能穿过那些不需要加热的部位，而起到屏蔽作用。 例如：对键槽、油孔打入铜钉进行屏蔽，避免工件加热时产生的过热或裂纹。65共九十六页感应加热系统(xtng)性能采用了以PLC为核心的控制,用开环系统组成的变频调速对传输等进行速度控制,红外线光电器件进行检测,信号灯组成的故障显示、发光二极管组成的速度显示,这祥形成了一套性能好、故障率低、成本少、可靠性高的控制系统,这一系统很好地完成了感应加热这一复杂的工艺过程,使H杆的性能指标满足要求。系统66共九十六页感应加热可以改善工作环境、提高工人劳动环境和公司形象、无污染、低耗能。感应加热炉与煤炉

48、相比，工人不会再受炎炎烈日下煤炉的烘烤与烟熏，更可达到环保部门的各项指标要求，同时树立公司外在形象与锻造业未来的发展趋势。利用中频感应加热的方法，对碳结钢和低合金结构钢热轧标准件进行，与20世纪71年代已在美，法，饿等多个国家冶金工厂应用，建设(jinsh)了多条中频感应加热生产线，这些钢号大多用于制造汽车，拖拉机，机床用零部件。标准件感应加热，因受到冷却条件的限制，加热的标准件直径限定在60mm，大于60mm直径的标准件后，发现存在芯部硬度不足的现象。中频感应加热不仅能对圆棒，而且还能对方形，多边形条材进行。67共九十六页自控型可调节加热时间、加热功率、保温时间、保温功率和冷却时间；大大提高

49、了加热产品的质量和加热的重复性，简化工人的操作技术。特别(tbi)安全，输出电压低于36V，免除高压触电危险。68共九十六页成熟的感应加热技术，设计的生产线中分别对淬火和回火工艺配备进口红外线测温装置，实现了加热温度自动控制，(并且可以通过调节功率来实现温度调节)，而机械传动部分则是采用了调速电机带动，可以随意调节运行速度及功率，而这些操作均由中心控制系统来实现，工人只需启动、停止操作系统中的按钮就可实现所有的运行动作。 随着科学技术的发展，感应加热得到了广泛的应用。表面热处理可以提高产品质量，缩短生产(shngchn)周期和改善劳动条件，提高生产(shngchn)组织水平。目前应用最广泛的表

50、面热处理是感应热处理，它可应用于淬火、回火、正火、调质、透热等，适用于机械化大生产(shngchn)，可通过计算机控制实现无人操作。69共九十六页感应(gnyng)加热案例Click here to add your title70共九十六页71共九十六页感应(gnyng)热处理的优点快速(kui s)热处理可进行工件局部淬火节能热处理机械化及自动化感应淬火的加热时间以秒计，一般在210s之内，生产周期亦短其能耗与渗碳、氮化、调质相比具有极大的优势精确地将工件需进行淬火的局部进行加热一般均配有步进梁送料、机械手取工件及机器人操纵感应器72共九十六页0203040506070801发展(fzhn

51、)方向少无污染少无畸变(jbin)少无分散少无浪费少无氧化少无脱碳少无废品少无人工如前所述，由于受到制造业的高度重视，近代热处理技术发展迅速。其主要发展方向可以概括为8个方面：73共九十六页感应加热发展(fzhn)是伴随工业技术的发展(fzhn)同步进行的。趋势就是从最初的原始化、简单化，发展(fzhn)到具有先进高新技术加入的高效化、快速化、成套化、数控化和联动化。感应(gnyng)加热发展趋势74共九十六页感应(gnyng)加热的现状国内外技术(jsh)现状感应加热技术从诞生至今，经过近百年的发展，取得了令人瞩目的成果，尤其是六十年代以后，固态电力电子器件的出现与发展，使感应加热技术和现代

52、化生产许多方面密切相关，发挥了很大的作用。国内国外国外感应加热装置用于大型工件的透热或数百吨的钢水保温预计短期内，以固态器件构成的低频感应加热电源在功率容量、价格和可靠性方面还难以与简单的工频感应炉竞争，虽然其效率、体积和性能均优于工频炉75共九十六页恒功率(gngl)输出零压启动(qdng)保护全面操作方便节能环保感应加热速度更快，节电效果更明显。零压启动，更能适应频繁启动的要求过流、过压保护，使设备运行可靠。智能操作简单，适用于各种加热工艺。全数字式高效快速谐振，节能环保优势突出感应加热设备优点突出76共九十六页感应加热(ji r)三大优势钢管调质炉可达到环保部门的各项指标要求，同时树立公

53、司形象。加热速度快，被加热物的表面氧化少。非常容易实现自动控制，省心省力。感应加热时电加热炉中最节能的加热方式(fngsh)由室温加热到1100的吨锻件耗电小于360度。加热快效率高智能化自动化环保节能省电77共九十六页随着社会的显著发展，以及社会生活水平大幅度地提高，人们的生活素质也有了明显地提升，最重要是体现在我们环保意识的逐渐增强，同时，这一改变，对于钢丝加热设备今后的发展，也有着很大的影响。感应加热应用感应加热技术绿色节能的优势赢得了用户(yngh)，也赢得了市场，更重要的是电磁加热技术也应用到了越来越多的领域。最大程度地减少热损失和能量损耗，增加生产效率，提升产品质量。感应加热设备采

54、购前需要跟专业技术员说明加热需求，提供加热工件尺寸，加热工件频率等参数。根据实际需求制定相关设计方案。78共九十六页感应(gnyng)加热方案设计要找专业团队79共九十六页选用(xunyng)感应加热方式优点18273645加热速度快，工件表面(biomin)氧化轻随时调整设备功率，对生产进行控制安装方便，易于实现机械化和自动化 一机多用。可完成一系列热处理工艺操作简单，随时开启。无须预热。可长时间地连续工作。 电能利用率高环保节能，安全可靠，国家提倡。工件变形小，电能消耗少。感应加热设备应用80共九十六页中频感应加热设备自投放市场，其应用范围都在不断的扩展，近几年中频感应加热设备在钢管涂层的

55、应用是一个重大突破，对这些行业是一个很大的惊喜，管道涂层为金属粉末，聚乙烯等材料，加热无温度一般都不是很高，在线工作的话，就需要可以进行局部连续加热的设备，中频感应加热设备就实现了，大大节能了能源，对厂区生产(shngchn)环境也改善很大。优点(yudin)1优点2优点3优点4采用德国西门子IGBT功率管和独特的逆变技术.可调节加热的功率、时间、有利于提高加热的质量和加热的重复性,可简化工人操作。加热效率达90%以上，比高频中频省电3040%，停机状态下几乎不用电。整个控制系统均为数字集成化，各种保护动作速度快，逆变器主要元件IGBT为永久性器件，整机的故障率低,寿命长81共九十六页如何选择、选用感应加热设备呢？主要要从几个方面考虑：1、被加热的工件形状和尺寸 工件大、棒料、实材，应选用相对功率大，频率低的感应加热设备；工件小、管材、板材、齿轮等，则选用相对功率小，频率高