感應(yīng)加熱電源

感應(yīng)加熱電源對金屬材料加熱效率最高、速度最快，且低耗環(huán)保。它已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)對金屬材料的熱加工、熱處理、熱裝配及焊接、熔煉等工藝中。感應(yīng)加熱電源由兩部分組成，一部分是提供能量的交流電源，也稱變頻電源；另一部分是完成電磁感應(yīng)能量轉(zhuǎn)換的感應(yīng)線圈，稱感應(yīng)器。

感應(yīng)加熱電源技術(shù)

串聯(lián)與并聯(lián)

感應(yīng)加熱電源逆變器主要有并聯(lián)逆變器和串聯(lián)逆變器，串聯(lián)逆變器輸出可等效為一低阻抗的電壓源，當(dāng)兩電壓源并聯(lián)時(shí)，相互間的幅值、相位和頻率不同或波動(dòng)時(shí)將導(dǎo)致很大的環(huán)流，以至逆變器件的電流產(chǎn)生嚴(yán)重不均，因此，串聯(lián)逆變器存在并機(jī)擴(kuò)容困難;而對并聯(lián)逆變器，逆變器輸入端的直流大電抗器可充當(dāng)各并聯(lián)逆變器之間的電流緩沖環(huán)節(jié)，使得輸入端的AG/DG或DG/DG環(huán)節(jié)有足夠的時(shí)間來糾正直流電流的偏差，達(dá)到多機(jī)并聯(lián)擴(kuò)容，晶體管化超音頻、高頻電流多采用并聯(lián)逆變器結(jié)構(gòu)，并聯(lián)逆變器易于模塊化、大容量化是其中的一個(gè)主要原因。

感應(yīng)加熱電源的負(fù)載對象各式各樣，而電源逆變器與負(fù)載是一有機(jī)的整體，一般采用匹配變壓器連接電源和負(fù)載感應(yīng)器，高頻、超音頻電源用的匹配變壓器從磁性材料到繞組結(jié)構(gòu)正在得到進(jìn)一步的優(yōu)化改進(jìn)，同時(shí)，從電路拓?fù)渖峡梢杂萌裏o源元件代替二無源元件，以取消變壓器，實(shí)現(xiàn)高效、低成本匹配。

感應(yīng)加熱電源，晶閘管、晶體管與電子管式在國內(nèi)均能生產(chǎn)。晶閘管電源已生產(chǎn)應(yīng)用多年。IGBT電源因其優(yōu)點(diǎn)更多而更為用戶所采用。IGBT電源電效率高、低壓，但價(jià)格較高，正在逐步取代電子管高頻電源。手提式小型高頻電源因價(jià)廉、方便，在國內(nèi)應(yīng)用廣泛，甚至進(jìn)入國外市場。

退火和回火應(yīng)用

退火將工件加熱到適當(dāng)溫度，根據(jù)材料和工件尺寸采用不同的保溫時(shí)間，然后進(jìn)行緩慢冷卻（冷卻速度最慢），目的是使金屬內(nèi)部組織達(dá)到或接近平衡狀態(tài)，獲得良好的工藝性能和使用性能，或者為進(jìn)一步淬火作組織準(zhǔn)備。

使用感應(yīng)加熱代替氣體或加熱爐進(jìn)行預(yù)熱具有多項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)。熱傳導(dǎo)能夠直接進(jìn)行，這將最大程度地減少熱損失和能量損耗，增加生產(chǎn)效率，提升產(chǎn)品質(zhì)量。同時(shí)，可以對熱量進(jìn)行精確控制，這樣可以降低焊接時(shí)的溫度，從而降低冷卻速度。另外，還有利于減少冷裂和淬硬的風(fēng)險(xiǎn)，使用感應(yīng)加熱，您無需再面對熱氣逼人的火焰，從而改善工作環(huán)境，減少對散熱系統(tǒng)的需求，降低火災(zāi)危險(xiǎn)。

高頻感應(yīng)加熱電源的特點(diǎn)和應(yīng)用

感應(yīng)加熱設(shè)備的主要優(yōu)點(diǎn)是：

①不必整體加熱，工件變形小，電能消耗小。

②無公害。

③加熱速度快，工件表面氧化脫碳較輕。

④表面淬硬層可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整，易于控制。

⑤感應(yīng)加熱設(shè)備可以安裝在機(jī)械加工生產(chǎn)線上，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化，便于管理，且可減少運(yùn)輸，節(jié)約人力，提高生產(chǎn)效率。

⑥淬硬層馬氏體組織較細(xì)，硬度、強(qiáng)度、韌性都較高。⑦表面淬火后工件表層有較大壓縮內(nèi)應(yīng)力，工件抗疲勞破斷能力較高。感應(yīng)加熱熱處理也有一些缺點(diǎn)。與火焰淬火相比，感應(yīng)加熱設(shè)備較復(fù)雜，而且適應(yīng)性較差，對某些形狀復(fù)雜的工件難以保證質(zhì)量。

感應(yīng)加熱設(shè)備廣泛用于齒輪、軸、曲軸、凸輪、軋輥等工件的表面淬火，目的是提高這些工件的耐磨性和抗疲勞破斷的能力。汽車后半軸采用感應(yīng)加熱表面淬火，設(shè)計(jì)載荷下的疲勞循環(huán)次數(shù)比用調(diào)質(zhì)處理約提高10倍。感應(yīng)加熱表面淬火的工件材料一般為中碳鋼。為適應(yīng)某些工件的特殊需要，已研制出供感應(yīng)加熱表面淬火專用的低淬透性鋼。高碳鋼和鑄鐵制造的工件也可采用感應(yīng)加熱表面淬火。淬冷介質(zhì)常用水或高分子聚合物水溶液。

感應(yīng)加熱熱處理的設(shè)備主要由電源設(shè)備、淬火機(jī)床和感應(yīng)器組成。電源設(shè)備的主要作用是輸出頻率適宜的交變電流。高頻電流電源設(shè)備有電子管高頻發(fā)生器和可控硅變頻器兩種。中頻電流電源設(shè)備是發(fā)電機(jī)組。一般電源設(shè)備只能輸出一種頻率的電流，有些設(shè)備可以改變電流頻率，也可以直接用50赫的工頻電流進(jìn)行感應(yīng)加熱。

高頻感應(yīng)加熱電源設(shè)備的選擇與工件要求的加熱層深度有關(guān)。加熱層深的工件，應(yīng)使用電流頻率較低的電源設(shè)備；加熱層淺的工件，應(yīng)使用電流頻率較高的電源設(shè)備。選擇電源設(shè)備的另一條件是設(shè)備功率。加熱表面面積增大，需要的電源功率相應(yīng)加大。當(dāng)加熱表面面積過大時(shí)或電源功率不足時(shí)，可采用連續(xù)加熱的方法，使工件和感應(yīng)器相對移動(dòng)，前邊加熱，后邊冷卻。但最好還是對整個(gè)加熱表面一次加熱。這樣可以利用工件心部余熱使淬硬的表層回火，從而使工藝簡化，還可節(jié)約電能。感應(yīng)加熱淬火機(jī)床的主要作用是使工件定位并進(jìn)行必要的運(yùn)動(dòng)。此外還應(yīng)附有提供淬火介質(zhì)的裝置。淬火機(jī)床可分為標(biāo)準(zhǔn)機(jī)床和專用機(jī)床，前者適用于一般工件，后者適用于大量生產(chǎn)的復(fù)雜工件。

進(jìn)行感應(yīng)加熱熱處理時(shí)，為保證熱處理質(zhì)量和提高熱效率，必須根據(jù)工件的形狀和要求，設(shè)計(jì)制造結(jié)構(gòu)適當(dāng)?shù)母袘?yīng)器。常用的感應(yīng)器有外表面加熱感應(yīng)器、內(nèi)孔加熱感應(yīng)器、平面加熱感應(yīng)器、通用型加熱感應(yīng)器、特型加熱感應(yīng)器、單一型加熱感應(yīng)器、復(fù)合型加熱感應(yīng)器，熔煉加熱爐等。

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