电磁感应加热的原理解释(电磁感应加热应用)

△= 5.30×104×毫米(2-11)

其中f是频率,Hz;

μ——工件材料的磁导率,H/m;;

ρ——工件材料的电阻率,ω·cm。

计算证明,86.5%的热量产生在厚度为△的薄层中。

②感应加热的四种效应和磁化器的“流驱动”效应。

1)表面效应。当交流电流过导体时,电流密度沿导体截面的分布是不均匀的。

2)邻近效应。当高频电流通过两个相邻的导体时,如果电流方向相反,电流从两个导体的内侧流过;如果电流方向相同,则电流从两个导体的外侧流出。这种现象称为邻近效应,如图2-21a所示)。

3)流通效应。当高频电流流过环形导体时,最大电流密度分布在环形导体内部,称为环流效应,如图2-21b)。

4)喇叭效应。当感应器与工件间隙相同时,容易在工件尖角处集中磁感应线,使感应电流密度过大,导致工件尖角处过热。这种现象被称为号角效应。

5)磁化器的“驱流”功能。感应加热面淬火时,环流效应使高频电流集中在感应器内部,有利于工件外表面的加热。然而,当加热工件的内孔时,感应器的效率较低。因此,通常在感应器上放置一个导磁体,以将电流“驱动”到感应器外部。所以,导磁体的本质是改变磁感应线的方向。

铁氧体又称氧化铁磁体,常用于高频。中频常用的导磁体是硅钢片或软铁状导磁体。

图2-21导体中高频电流的邻近效应

a)相邻导体的电流方向相反,高频电流沿内侧分布;

b)相邻导体之间不同间隙对邻近效应的影响;

c)相邻导体的电流方向相同,高频电流沿外侧分布;

d)由于导体与工件不同心,加热层不均匀。

感应加热的几个例子众所周知,感应加热淬火是一种利用电磁感应在工件中产生涡流来快速加热工件,然后进行淬火的淬火方法。感应加热淬火根据加热频率不同可分为超高频(27MHZ)、高频(200-250KHZ)、中频(2500-8000HZ)、工频(50HZ)。由于电流的频率不同,加热时感应电流穿透的深度也不同。使用高频时,感应电流的穿透深度很小(约0.5mm),主要用于小模数齿轮和小轴类零件的表面淬火;使用中频时,感应电流穿透较深(约5 ~ 10 mm),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,感应电流穿透深度很小,主要用于锯齿、刀片、薄零件的表面淬火。使用工频时,电流渗透深度较大(10mm以上),主要用于冷轧辊表面淬火。

超音频是一个频率项,频率介于高频和中频之间。近年来,随着感应加热技术的发展,超音频感应加热设备以其良好的频率适应性成为感应加热领域的主流频率。分享完噼里啪啦牛皮的内容,记得主要介绍几个超音频加热淬火的例子。

1.齿形高频

下图1是一个齿形零件的例子,材料45#,产品厚度5mm,热处理要求:齿的高频硬度HRC35-42。

加热设备采用超音频淬火电流,感应器设计如下图2所示。

2.空穴高频

如下图3所示,样品部分采用45#材料,产品厚度3mm,热处理要求:大孔高频硬度HRC37-43。

加热设备采用超音频淬火电流,感应器设计如下图4所示。

3.平面高频

如下图5所示,样品部分采用45#材料,产品厚度3mm,热处理要求:局部平面高频硬度HRC45-54。

加热设备采用超音频淬火电流,感应器设计如下图6所示。

由于超声波频率介于高频和中频之间,电流穿透深度在0.5mm~5mm之间,适用于中小型金属零件的高频淬火。如果对以上例子有不同意见,欢迎交流指正。

以上内容引自:常州精密钢管博客网和天天学热处理等网站。

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人类经常会对各种各样的东西进行加热,因为加热是改变一种物质形态的最简单的方式,但是传统的加热方式只是通过燃料营造一个高温的环境,将一种物质放在这个环境中然后加热。

随着时间的发展,现在流行一种感应加热方式,相信很多人都不是很清楚什么是感应加热方式。

今天我就带大家了解一下,首先!他的基本构成是感应线圈、电源和加热工件。线圈的适应性很强,他可以根据锅来改变自己的形状和大小。接通电源,线圈中就会有电流流动,然后线圈周围就会产生磁场。当工件放在磁场中时,磁场中的感应线圈就会被切割。此时,工件与磁场最近的接触面之间会产生涡流。涡流可以使锅产生高温,进而可以起到加热的作用。电磁感应其实就是典型的电磁和热量相互转化的原理。

与传统的加热方式相比,电磁感应有很多优点。第一,感应加热的加热速度很快,加热时温度上升很快。另外属于非接触式加热方式,操作起来非常方便安全。现在热水器都用这种加热方式!

2、原理电磁感应加热解说、感应加热问答01感应设备安装有哪些注意事项?答:接地:感应加热的接地不仅是为了防止危险,也是为了防止高频感应干扰。

无线电波接地电阻越低越好。接地电阻小于4ω。接地方式是用两块3mm×365mm×1200mm的铜板,间隔1 ~ 2 m,埋设位置在机柜框架下1.5 ~ 2.5 m左右,铜板接地附近混有木炭等导体,效果较好。

基础:设备的基础一般高出地面50 ~ 100 mm,应有设备供水供电的专用地沟。天沟应配备排水管,以防止水在天沟中积聚。

配电:公共电网分为三相四线制和三相五线制。

感应设备冷却水和淬火介质管道安装需要注意什么?答:冷却水要在35℃以下使用,PH值要在5.6 ~ 8.5范围内,硬度要小于60 mg/L,电阻率要大于4ω/cm2,清水才能达到这个指标。

用户应为设备制作配水袋和回水箱,以保证设备供水和回水的正常工作;

配水包的进出管道应安装阀门和压力表,可根据需要调节供水量。

回水箱回水管的直径应合理,一般选用进水口总直径的2.5 ~ 4倍,以保证回水畅通。一般不宜做成封闭回流罐,防止回水不畅。

淬火冷却水和淬火冷却水不能共用一个管道或水池,以防止淬火介质中的杂质混入冷却管道,损坏设备的部件。

新水溶性淬火介质的冷却塔需要关闭,防止淬火介质浓度变化过快。

淬火液的泵规格如何选择?答:管道安装选用离心泵。选择规格见表2-7:

表2-7选择淬火液的泵规格对照表

感应加热有什么优点?答:表面淬火是金属材料表面强化的手段之一。凡是能通过淬火强化的金属材料,原则上都可以进行表面淬火。表面硬化工件不仅提高了表面硬度和耐磨性,而且通过对芯部结构进行适当的预热处理,可以获得良好的强度、韧性和高疲劳强度。

1)感应热处理是热处理技术的发展方向。

①表面淬火工艺时间短,可实现数字化精确控制,工艺流程简单,可完成淬火和回火工序,设备机械化和自动化程度高。现代感应淬火设备已布置在冷热加工生产线或自动化生产线上。因此,它具有高生产率的优点。

(2)热处理淬火强化效果明显,热处理变形小,减少后续加工余量,从而达到节能降耗的效果。

2)感应热处理是最节能的热处理方法。

由于热处理感应设备的进步,感应热处理节能效果明显,是最经济节能的热处理方法。中国某地区单项热处理工艺能耗综合测算结果见表2-8。

高频感应淬火的平均能耗值仅相当于高温回火的能耗值,其他13种热处理工艺的能耗值是高频感应淬火的2 ~ 20倍。热处理生产中能源消耗占可变成本的80%,因此感应热处理节能的经济效果非常可观。

3)零件表面感应加热淬火时,淬火层可形成相当大的残余压应力,最大可达539 ~ 784 MPa。实践证明,零件的疲劳强度与表面压应力有明显的对应关系,即压应力大,疲劳强度和疲劳寿命提高。现在以解放汽车车轴为例,调质后车轴表面残余压应力为245 ~ 343 MPa,中频感应淬火后车轴表面残余压应力为343 ~ 539 MPa。在7811k·m的扭矩作用下,前者的疲劳扭转寿命为(18.96 ~ 42.3) × 104次,后者为(112 ~ 300) × 104次。前者的疲劳强度为162.68MPa,后者为311.64MPa,疲劳强度提高了92%。

因此在生产中被广泛使用。

4)感应热处理是清洁热处理:由于淬火介质的发展,感应淬火加热可以使用水溶性介质代替油冷介质,还有水淬甚至风冷淬火,可以实现无油烟的环境。

5)感应热处理可实现局部热处理,替代盐浴炉局部淬火,减少污染,提高环境质量。

感应加热的原理是什么?答:①感应加热的原理是:电磁感应、集肤效应、热传导。

感应加热通过模拟的单匝短路次级线圈来说明。图2-19以气缸加热为例。工件和电感的组合可以看作是一个多匝初级线圈(电感线圈)和单匝短路次级线圈(圆柱形工件)的变压器。初级线圈和次级线圈通过一个小的气隙彼此分开。通电时,工件中会产生一个与感应器中频率相同、方向相反的感应电流,即涡流。当电流频率较高时,由于表面效应,涡流集中在工件表面,产生“趋肤效应”。

图2-20感应电流沿工件截面的分布

i0-工件表面的电流密度ㄓ-current渗透深度。

感应电流密度从被加热工件表面到中心逐渐减小,电流频率越高,减小率越大。电流密度的降低率还取决于被加热材料的电阻率和相对磁导率。图2-20表明感应电流的分布随着穿透深度和控制电流分布的因素而变化。电流密度下降到表面电流密度值的约三分之一的深度是“趋肤深度”。

工程上规定从地表到电流IO/E (e = 2.718)处的深度为电流穿透深度△。

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