感应加热技术与如何选好用好高频机中频机超声频机超高频机
吕健
文章简介：很多做热处理工作的朋友,甚至有些做电子技术工作的朋友,对感应加热方式知之甚少.为了使更多的人了解它,掌握它;使更多的人能够针对所需要的加工艺,工件的形状、尺寸,以及所需要的加热速度等综合指标,进行正确地选好机型,用好机器，本人编写了此文。
电磁感应式加热的分类与区别
英国物理学家法拉第的电磁感应定律告诉我们磁可以生电，丹麦的自然哲学家奥斯特的右手定则(安培定则)告诉我们电可以生磁。然而无论是磁生电还是电生磁，所针对的物体必须具有良好的导电、导磁或既导电又导磁的的特性。由于通常只有金属材料才能符合条件，而非金属材料中则只有石墨等极少数物质符合条件。因此电磁感应加热技术主要应用于对金属材料和石墨的加热。
那么，热量是如何产生的呢？设备输出的交变电流，通过电感线圈（感应圈）转换成交变磁场后，作用于处于电磁场中的金属工件（或石墨）上。这时在工件中便会自然地产生许多闭合的旋转电流（涡流），该电流极大（相当于短路电流）．由于电流具有热效应（Ｑ＝Ｉ＊Ｉ＊Ｒ*T），所以自然会产生了很多的热量。另外，工件内部还存在着一种磁滞损耗，它也会使工件内部产生一定的热量。因此，工件便会在极短的时间（多以秒计）内急剧升温．如果需要，可使任何金属材料达到熔点，石墨达到升华。
根据设备所输出的交变电流的频率高低不同，可将感应加热技术按工作频率分为五类：低频感应加热，中频感应加热，超音频感应加热，高频感应加热和超高频感应加热。 由于交变电流在导体中流动时存在着趋肤效应，即，随着电流的频率升高，电流会趋向于导体的表层流过。因此，这五种感应加热方式便有了不同的特性．
特性比较：
1 低频感应加热方式
频率最低，频率范围：工频（50HZ）至1KHZ 左右，常用的频率多为工频。相对加热深度最深，加热厚度最大，约10-20mm;。主要用于对大工件的整体加热、退火、回火和表面淬火等。
2 中频感应加热方式
频率范围：一般1KHZ至20KHZ左右，典型值是8KHZ左右。加热深度、厚度约3-10mm。多用于较大工件，大直径轴类，大直径厚壁管材，大模数齿轮等工件的加热、退火、回火、调质和表面淬火及较小直径的棒材红冲、煅压等。
3 超音频感应加热方式
频率范围：一般20KHZ至40KHZ左右（因为音频频率为20HZ至20KHZ，所以称它为超音频）。加热深度、厚度，约2-3mm。多用于中等直径的工件深层加热、退火、回火、调质，较大直径的薄壁管材加热、焊接、热装配，中等齿轮淬火等。
4 高频感应加热方式
频率范围：一般40KHZ至200KHZ左右，常用40KHZ至80KHZ。加热深度、厚度，约1-2mm。多用于小型工件的深层加热、红冲、煅压、退火、回火、调质，表面淬火，中等直径的管材加热和焊接、热装配，小齿轮淬火等。
5 超高频感应加热方式
频率相对最高，频率范围：一般200KHZ以上，可高达几十MHZ。加热深度、厚度最小，约0.1-1mm。多用于局部的极小部位或极细的棒材淬火、焊接，小型工件的表面淬火等。
感应式加热的主要优点和缺点：
1）对工件无需整体加热，可有选择性地进行局部加热，因而电能消耗少，工件变形小。
2）加热速度快，可使工件在极短的时间内达到所需温度，甚至1秒以内。从而使工件的表面氧化和脱碳都较轻，大多数工件都无须气体保护。
3）可根据需要通过调整设备的工作频率和功率，对表面淬硬层进行调控。从而使淬硬层的马氏体组织较细，硬度、强度和韧性都比较高。
4）经感应加热方式热处理后的工件，表面硬层下有较厚的韧性区域，具有较好的压缩内应力，使工件的抗疲劳和破断能力都更高。
5）加热设备便于安装在生产线上，易于实现机械化和自动化，便于管理，可有效地减少运输，节约人力，提高生产效率。
6）一机多用。即可完成淬火、退火、回火、正火、调质等热处理工艺，又可完成焊接、熔炼、热装配、热拆卸及透热成形等工作。
7）使用方便、操作简单、可随时开启或停止。且无须预热。
8）即可手动操作，也可半自动和全自动操作；即可长时间地连继工作，亦可即用即停随机使用。有利于设备在供电低谷电价优惠期的使用。
9）电能利用率高，环保节能，安全可靠，工人工作条件好，国家提倡。等等.
虽然，它也存在着一些缺点。例如，设备比较复杂，一次投入的成本相对较高，感应部件（感应圈）互换性和适应性较差，不宜于在一些形状复杂的工件上应用等。但它的综合指标好，优点明显多于缺点。所以，感应式加热是目前金属加工的一种主要工艺。是取代煤炭加热、油料加热、燃气加热，以及电炉加热、电烘箱加热等加热方式的理想选择。
感应加热设备的选择
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，频率高的感应加热设备。
2 需要加热的深度和面积
加热深度深，面积大，整体加热，应选用功率大，频率低的感应加热设备；加热深度浅，面积小，局部加热，选用相对功率小，频率高的感应加热设备。
3 所需的加热速度
需要的加热速度快，应选用功率相对较大，频率相对较高的感应加热设备。
4）设备的连继工作时间
连续工作时间长，相对选用功率略大的感应加热设备。
5）感应部件与设备的连线距离
连线长，甚至需要使用水冷电缆连接，应相对选用功率较大的感应加热设备。
6）工艺要求
一般来说，淬火、焊接等工艺，相对可以功率选小一些，频率选高一些；退火、回火等工艺，相对功率选大一些，频率选低一些；红冲、热煅、熔炼等，需要透热效果好的工艺，则功率应选得更大，频率选得更低。
7）工件的材料
金属材料中熔点高的相对选用功率大一些，熔点低的相对选用功率小一些；电阻率小的选用功率大一些，电阻率大的选用功率小一些。等等。
以上这些基本知识，必须综合分析和应用，才能用的好，用的巧，用的自如。这不但是每个感应加热设备的专业技术人员必须掌握的，也需要使用者、欲用者尽量了解和掌握的。
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待续。常用的各种金属材料的熔点、电阻率及针对性的加热措施和技术手段；各种感应加热设备的电路特点和差别，如何提高感应加热设备的可靠性；感应部件的结构与效率及制作；感应加热设备的发展走向等。
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吕健简介：男，48岁，电子技术是其一生的爱好和追求。受到军地双方教育，从事电子科研、教学和应用工作三十余年。培养电子技术人员三千多名。在高频感应加热技术行业中，有很好的知名度。在全国几十次的大型展会上，成功地为参展人员讲演了高中频感应加热技术的基本原理、实际应用、操作要点及主要优势、优点等。他使更多的人了解、掌握和使用了此项技术，为此受到会展城市的电视台专访。如果你是此行业的人士，如果你参加过全国与此技术设备相关的大型活动，也许你早已经认识---吕工.
知识无私，技术无限，抛砖引玉，愿共进取！
[ 本帖最后由 lj6036688 于 2009-3-17 02:42 编辑 ]
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