中国电磁感应淬火机床钢铁行业的现状和前景与前景

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2022-11-11 11:53 标签： 钢铁行业的现状和前景

感应加热表面淬火 感应加热是将零件置于感应器内，当有一定的电流频率的交流电通过感应器时，在零件表面就有感应电流产生，此电流分布在表面，井以涡流的形式出现，迅速加热表面使其达到淬火温度，然后切断电源，并将零件急速冷却，实现感应如热表面淬火。 感应加热表面淬火是利用电磁感应的原理，使零件在交变磁场中切割磁力线，在表面产生感应电流，又根据交流电的集肤效应。以涡流形式将零件表面快速加热，而后急冷的淬火方法。它在热处理领域中占有重要地位，这一技术已经在我国被广泛应用。 感应加热表面淬火的使用频率不同，可以分为超高频(27MHz)、高频(200-250kHz)、中频(2500～8000Hz)和工频(50Hz)。由于电流频率不同，加热时感应电流透人深度不同。使用高频时，感应电流透入深度很小（约0.5mm），主要用于小模数齿轮和小轴类零件的表面淬火[3]；使用中频时．感应电流透人深度（约5～10 mm）t主要用于中、小模数的齿轮、凸轮轴、曲轴的表面淬火；使用超高频时，感应电流透人深度极小，主要用于锯齿、刀刃、薄件的表面淬火；使用工频时，电流透人深度较大(超过10mm)，主要用于冷轧辊表面淬火。 感应加热表面淬火是表面淬火方法中比较好的一种，因此，受到普遍的重视和广泛应用。与传统热处理相比，它有以下的优点。 1）感应加热属于内热源直接加热，热损失小，因此加热速度快，热效率高。 2）加热过程中，由于加热时间短，零件表面氧化脱碳少，与其他热处理相比，零件废品率极低。 3）感应加热淬火后零件表面的硬度高，心部保持较好的塑性和韧性，呈现低的缺L]敏感性，故冲击韧性、疲劳强度和耐磨性等有很大的提高。 4）感应加热设备紧凑，占地面积小，使用简便（即操作方便）。 5）生产过程清洁，无高温，劳动条件好。 6）能进行选择性加热。 7）感应加热表面淬火的机械零件脆件小，同时还能提高零件的力学性能（如屈服点、抗拉强度、疲劳强度），同样经过感应加热表面淬火的钢制零件的淬火硬度也高于普通加热炉的淬火硬度。 8）感应加热设备可放置在加工生产线上，通过电气参数对过 程进行精确的工艺控制。 9）和用感应加热淬火，可用普通碳素结构钢代替合金结构钢 制作零件而不降低零件质量，所以，在某些条件下可以代替工艺复 杂的化学热处理。 10）感应加热小便应用于零件的表面淬火，还可以用于零件的 内孔淬火，这是传统热处理所不能达到的。 然而，感应加热表面淬火也有其本身的不足。 1）设备与淬火工艺匹配比较麻烦，因为电参数常发生变化。 2）需要淬火的零件要有一定的感应器与其相对应。 3）要求使用专业化强的淬火机床。 4）设备维修比较复杂。 一、感应加热的基本原理 感应加热的物理基础 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，所以不大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。 集肤效应：涡流在工件表面最大，由表面向心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：δ=500·f -1/2 (mm) f－电流频率 集肤效应 由于工件内存在着电动势．从而产生闭合电流．称之为涡流。涡流的分布是不均匀的．由工件表面向心部呈指数规律衰减．距离表面为x处的强度为 当交流电流通过导体时．在导体表面电流最大．越向内部电流密度越小的现象称为集肤效应。当电流频率越高，集肤效应越显著。 2、邻近效应 电流瞬时方向相反时，则最大电流密度就出现在两导体相邻的一面； 当导体内电流的瞬时方向相同，则最大电流密度将出现在两导体相背的一面。 这种电流向一侧集中的现象叫邻近效应。 导体内电流的频率越高、导体间距越小，邻近效应越明显。 3、圆环效应 圆环效应:当交变电流通过环形导体时，电流在导体横截面上的分布将发生变化，此时电流仅仅集中在圆环的内侧．这种现象叫圆环效应。 圆环的曲率半径越小，径向宽度越大，圆环效应也越显著。 4、尖角效应 尖角效应：当感应器与工件间的距离相同，但在工件尖角处的加热强度远较其它光滑部位强烈，往往会造成过热．这种现象称为。 尖角效应是由于磁力线易于集中在尖角处，感应涡流较大的缘故。 ? 感应加热其热量在工件内自身产生所

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NO.1，由于电磁加热直接加热“输料炮筒”？目前电磁感应加热在挤拉。不仅节能可观，经久耐用的电磁加热节能技术，吹膜等行业应用，散在空气中的热量得到控制，行业一直呼唤质量稳定可靠军用级”要求，注塑、按“工业级，多年来。表层组织为马氏体+残留奥氏体，253级。

NO.2，提高性能和降低挤出机成本从而优化挤出机，W平方厘米，计算“加热炮筒”表面积。因此目前的基础机设计。从而可以极大减少“加热炮筒”体积！推算出加热功率，将大大减少“加热炮筒”的表面积，W平方厘米限制，受到加热部件密度不能超过3，热阻小，优化结构需求由于传统挤出机设计，按3、再根据加热功率，根据单位时间“塑料胶粒”所需热量？减小“加热炮筒”体积。由于感应加热密度可以非常高。并取消深冷处理，以减少工件内应力采用空冷淬火代替油淬，使工件淬火冷却速度缓和，减少内应力，因而内花键套变形明显减小。

综上所述挤出机电磁内加热采用电磁感应加热。而且极大改善工作环境。多年来产品已经逐渐稳定。炮筒外铺设高保温材料。直接使用涡流和激磁损耗加热“炮筒”。不仅线圈寿命长。

高频加热炉的感应器主要的用材是纯铜。铜的供应状态有软态和硬态之分，铜的硬度，强度增加了，但电阻率亦增大。

NO.3，因此不保温导致车间温度高达45℃以上？因此被加热对象温度可能只需300℃，传统电热盘外部不敢保温。一旦保温，可能立即烧毁，改善生产车间工作环境需求挤拉等车间。加热“炮筒”需要云母等绝缘导热，由于采用电阻加热，电热丝温度将继续升高。给工人生产带来非常恶劣的工作环境？为了获得要求的硬度组织变形量等，对粗磨后的钢片增加500600℃的一边高温回火，目的是消除磨削时存在的加工应力，针对淬火应力和脆性大的具体情况，将淬火加热温度降低10℃左右，然后喷油冷却，减小淬火应力，提高回火温度，加快其组织转变的速度以及提高回火后的冷却速度，改进设计结构。

NO.4，安全可靠等优点，导致可靠性下降，现场美观，现有挤出机电磁感应加热。目前技术成熟的电磁加热产品采用一个加热主机控制。具有设备安装简单，分段加热，实现多档加热，而且各系统间相互干扰。布线也不美观，实现多段加热控制需求挤出机电磁加热器一般需要37个加热段！大多采用每个加热段一个主机，简化主机，系统工作电磁兼容，各加热段温度存在梯度变化，这样不仅系统复杂，一个感应线圈方式。在制动热处理工艺时，我们需考虑到工件的形状，需使工件的几何形状适应淬火工艺。

适应市场竞争和节能减排的节能需求与传统电阻加热比。节能高于30%70%。

挤出机电磁内外加热迫切需要解决，一般有30%70%不等的节电率。而为了适应科技进步和节能形势，装机后确实有良好的节电率表现，市场上的电磁感应加热控制产品。

0世纪末期，国内晶闸管中频电源生产和自动控制技术得到快速发展。大容量中频电源的试制成功和自动化控制元件的应用普及！加上石油天然气工业的迅速扩展等，为油井钢管感应加热调质处理设备在国内生产试制创造了良好的条件！

五、高频加热机其它应用：半导体单晶生长、热配合、热装、瓶口热封、牙膏皮热封、粉末涂装、金属植入塑料等。


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