為什麼要選擇感應加熱,它有哪些優點
為什麼要選擇感應加熱而不是對流、輻射、明火或其他加熱方式?以下是現代固態感應加熱為精益生產所提供的主要優勢的簡短總結:
最佳化一致性
感應加熱消除了與明火、火炬加熱和其他方法相關的不一致性和質量問題。一旦系統經過正確的校準和設定,就不會有任何猜測或變化;加熱模式是可重複且一致的。利用現代固態系統,精確的溫度控制可提供均勻的結果;電源可立即開啟或關閉。透過閉環溫度控制,先進的感應加熱系統能夠測量每個零件的溫度。可以建立特定的升溫、保持和降溫速率,並記錄每個運行部件的數據。
最大化生產力
由於感應工作速度極快,因此可以最大限度地提高生產率;熱能直接並瞬間(>2000º F. < 1 秒)在零件內部產生。啟動幾乎是瞬間完成;不需要預熱或冷卻週期。感應加熱製程可在製造區完成,就在冷成型機或熱成型機旁邊,而無需將零件批次送至遠方的熔爐區或分包商。例如,以前需要耗時的離線批次加熱方式的銅焊或焊接製程,現在可以用連續的單件流程製造系統來取代。
改善產品品質
使用感應加熱,被加熱的零件不會直接接觸火焰或其他加熱元件;熱力是透過交變電流在零件內部產生。因此,可將產品翹曲、變形和不良率降至最低。為了達到最高的產品品質,可將零件隔離在真空、惰性或還原氣氛的密閉空間中,以消除氧化的影響。
延長燈具壽命
感應加熱可快速將特定部位的熱量傳送至工件的極小區域,而不會加熱周圍的任何工件。這可延長夾具和機械裝置的壽命。
環保
感應加熱系統不燃燒傳統的化石燃料;感應是一種清潔、無污染的製程,有助於保護環境。感應加熱系統可消除煙霧、廢熱、有害排放物和嘈雜噪音,從而改善員工的工作條件。加熱既安全又高效,沒有明火,不會危及操作人員或影響製程。非導電材料不會受到影響,而且可以靠近加熱區而不會造成損害。
降低能源消耗
厭倦了不斷增加的水電費帳單?這種獨特的節能製程可將高達 90% 的耗能轉換為有用的熱量;而批次式窯爐的能效通常只有 45%。而且,由於感應無需暖機或冷卻週期,待機熱量損失可降至最低。感應製程的可重複性和一致性使其與節能自動化系統高度兼容。
高頻感應 機器 和 感應加熱技術 是目前金屬材料加熱效率最高、速度最快、且耗電量低的環保產品。它已被廣泛應用於各行各業對金屬材料的熱加工、熱處理、熱裝配及焊接、熔化等過程。它不僅可以對工件進行整體加熱,還可以對工件的相關部位進行局部加熱;透過熱能可以實現對工件的深層加熱,只對其表面進行集中加熱、表面加熱;不僅可以對金屬材料進行直接加熱,還可以對非金屬材料進行間接加熱。等等。因此,感應加熱技術在各行各業得到了更廣泛的應用。
利用誘導電流熱處理製程對工件表面進行局部加熱。這種熱處理製程常用於表面硬化,也可用於局部退火或回火,有時也用於整體淬火和回火。早在20世紀30年代,美國、蘇聯已將感應加熱法應用於零件的表面硬化。隨著工業的發展,感應加熱、熱處理技術不斷提高,應用範圍不斷擴大。
基本原理:將工件放入感應器(線圈)中,當感應器通入一定頻率的交變電流時,周圍會產生交變磁場。交變磁場的電磁感應效應使工件內的感應電流產生一個封閉的 ── 渦流。感應電流在工件的截面上分佈非常不均勻,工件表面電流密度高時,向內逐漸減小,這種現象稱為集膚效應。高電流密度將工件表面的能量轉化成熱能,使表面層溫度升高,即表面加熱。電流頻率越高,工件表面與內部的電流密度差越大,加熱層越薄。快速冷卻時,加熱層的溫度超過鋼材表面硬化的臨界點溫度即可達成。
分類:根據交流電的頻率,感應加熱和熱處理又分為 UHF、HF、RF、MF、工作頻率。
(1)超高頻感應加熱處理所用的電流頻率高達 27 MHz,加熱層極薄,僅約 0.15 mm,可用於形狀複雜的圓鋸等工件的薄面淬火。
高頻感應加熱熱處理通常使用的電流頻率為 200 至 300 kHz,加熱層深度為 0.5 至 2 mm,可用於齒輪、缸套、凸輪、軸等零件的表面淬火。
電磁感應加熱熱處理用的電流頻率為 20~30 kHz,用超音波感應電流對小模數齒輪加熱,加熱層大致沿齒廓分佈,純火性能較好。
4 MF(中頻)感應加熱熱處理使用的電流頻率一般為 2.5 至 10 kHz,加熱層深度為 2 至 8 mm,多用於大模數齒輪、具有較大直徑的軸及冷輥等工件的表面硬化。
⑤工頻感應加熱熱處理所使用的電流頻率為 50 至 60 Hz,加熱層深度為 10 至 15 mm,可用於大型工件的表面硬化。
特性與應用:感應加熱的主要優點:①具有整體加熱工件變形小、耗電小的特點。污染小。加熱速度快,工件表面氧化脫碳較輕。④表面硬化層可根據需要調整,控制方便。(5)加熱設備可安裝在機械加工生產線上,易實現機械化和自動化,管理方便,並可減少運輸,節省人力,提高生產效率。淬火層馬氏體較小,硬度、強度、韌性均較高。工件表面硬化後壓縮內應力較大,工件抗疲勞破斷能力較高。
的 感應加熱 熱處理 也有一些 缺点 或 缺點.與火焰淬火相比,感應加熱設備比較複雜,而且適應性差,難以保證一些形狀複雜的工件的質量。
感應加熱器比較複雜,一旦投入成本相對較高,感應線圈(電感)的互換性和適應性較差,不能用於一些形狀複雜的工件。
但顯然,優點多於缺點。
因此,感應加熱是取代煤加熱、油加熱、瓦斯加熱、電鍋、電烤箱加熱等加熱方式的金屬加工較佳選擇。
應用:感應加熱被廣泛用於齒輪、軸、曲柄軸、凸輪、滾子等工件的表面硬化,目的是提高這些工件的耐磨性和抗疲勞破斷能力。汽車後軸採用感應加熱表面硬化後,疲勞設計載荷循環數比淬火回火增加約 10 倍。感應加熱表面硬化的工件材料一般為中碳鋼材。為了滿足某些工件的特殊需求,已開發出用於感應加熱表面硬化的專用低淬透性鋼。高碳鋼和鑄鐵工件也可採用感應加熱表面硬化。淬火介質常用水或聚合物溶液。
設備:感應熱處理設備電源設備、淬火機和傳感器。電源設備的主要作用是輸出頻率合適的交流電。高頻電流電源管高頻發生器和兩個可控硅逆變器。中頻電流電源的發電機組。一般電源只能輸出一個頻率的電流,有些設備可以改變電流頻率,直接用50Hz的工頻電流感應加熱。
選擇:感應加熱器的深度選擇與工件所要求的加熱層有關。加熱層深的工件,應使用電流低頻電源器具;加熱層淺的工件,應使用電流高頻電源器具。選擇電源的其他條件是儀器的功率。加熱表面面積增大,所需的電力也相應增大。當加熱面積過大,或電源不足時,可採用連續加熱的方法,使工件與傳感器相對移動,前面加熱,後面冷卻。但最好的,還是整個加熱面加熱。這樣可以利用工件核心部分的廢熱使硬化面層回火,使製程簡化,也節省能源。
的主要作用 感應加熱機 是工件定位和必要的移動。同時還應配備淬火介質裝置。淬火機可分為標準機床與特殊機床,前者適用於一般工件,後者則適用於大量生產的複雜工件。
感應加熱的熱處理,為保證熱處理的質量和提高熱效率,必須根據工件的形狀和要求,設計和製造結構合適的傳感器。常用的加熱傳感器有外表面加熱傳感器、內孔加熱傳感器、平面加熱傳感器、通用型加熱傳感器、特殊型加熱傳感器、單一型加熱傳感器、複合型加熱傳感器、熔煉爐等。