高頻感應(yīng)加熱處理
同樣地,采用中頻感應(yīng)加熱進行齒輪的表面淬火(見下圖),熱量在齒根進行傳導,由于齒根的凹面形狀,熱量在傳導的過程中以指數(shù)形式遞減,齒根得到有效的硬化,而齒頂卻硬化不足。如何有效地避免這種現(xiàn)象的發(fā)生呢?事實證明,淄博市高頻感應(yīng)加熱設(shè)備,采用單頻率感應(yīng)加熱是無法實現(xiàn)這樣的處理任務(wù);如果不同頻率的感應(yīng)加熱分別處理齒輪的齒根和齒頂,高頻感應(yīng)加熱設(shè)備廠,往往導致齒輪的輪廓硬化效果不均衡。而采用同步雙頻感應(yīng)加熱技術(shù),在同一個感應(yīng)線圈同時輸出兩種頻率進行熱處理,這個問題就迎刃而解了。
熱輻射P2=Aeσ(T14-T24),其中,A1是工件表面積,e 是工件表面輻射率,σ是斯潘特-玻爾茲曼常數(shù),T1和T2分別為工件和環(huán)境溫度,單位為K式溫度(K 式溫度為溫度273.15 攝氏度)。在200攝氏度到595攝氏度區(qū)間,鋼的輻射率為0.8。
線圈損耗P3就是線圈上的損耗。這個損耗可以通過減少感應(yīng)圈的電阻來減少。比如,采用高純度的銅管或是超導材料。這個損耗會導致感應(yīng)器發(fā)熱,高頻感應(yīng)加熱設(shè)備價格,必須進行冷卻。
電源功率P=(P1 P二* P3)*n,n為加熱效率,不同的材質(zhì)加熱效率不同。如鋼的加熱效率約為0.6。
(2)頻率計算
工作頻率的選取對透熱的均勻性和節(jié)能都有非常重要的意義。在選擇合適的工作頻率時,首先需要了解穿透深度的概念。
穿透深度指的是,大約86%的能量集中的深度。
d=50300
其中,d是穿透深度,單位是c;P1為工作溫度下的感應(yīng)器電阻率,單位為Ω? cm;f 為工作頻率,單位為Hz;u1為感應(yīng)圈的相對磁導率,無單位。
需要注意的是,由于電阻率和導磁率的變化,穿透深度隨著溫度的變化而變化。通常電阻率是正溫度系數(shù),也就是說,電阻率隨著溫度的上升而增大,所以,穿透深度會變深。對于非導磁體材料,穿透深度通常會變深2-3 倍。對于導磁體,可能隨著溫度的升高導致失磁,比如鐵在居里點770 度左右,導磁率會很快下降到1,穿透深度會增加20 倍左右。
感加加熱應(yīng)由于趨膚效應(yīng)使得在工件中的感應(yīng)電流分布不均,從而引起工件中每一部分的發(fā)熱量不均,靠近表面得大量電能轉(zhuǎn)換為熱能,而內(nèi)部電流小,發(fā)熱也很小,內(nèi)部的溫度上升主要是靠外表面能量以傳導的方式進去的,因此若感應(yīng)加熱的功率很大,加熱時間很短,傳導方式根本來不及傳導到工件內(nèi)部,焊接等工藝中有嚴格的表面加熱要求,加熱時間很短,有時候工件表面的溫度很高了,已經(jīng)燒紅了,甚至融化了,而內(nèi)部仍然是低溫。
感應(yīng)加熱涉及的行業(yè)和產(chǎn)品
感應(yīng)加熱電源具有清潔、節(jié)能及易于實現(xiàn)自動化等特點。感應(yīng)加熱技術(shù)的革新與發(fā)展符合我國對產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的要求,高頻感應(yīng)加熱設(shè)備維修,與建立低碳、綠色節(jié)能社會的目標相一致。2011年,感應(yīng)加熱電源《節(jié)能機電設(shè)備(產(chǎn)品)推薦目錄》;中國熱協(xié)也制定了熱處理行業(yè)清潔生產(chǎn)先進技術(shù)推廣示范工作計劃,開展“重點節(jié)能技術(shù)推廣工程”和“清潔生產(chǎn)先進技術(shù)示范工程”,感應(yīng)加熱技術(shù)及其產(chǎn)品也在列。
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