電感應(yīng)加熱簡(jiǎn)稱感應(yīng)加熱，主要應(yīng)用于金屬熱加工、熱處理和熔化等。那么什么是電感應(yīng)加熱？電感應(yīng)加熱的原理是什么？下面就讓我們一起來(lái)看看優(yōu)造節(jié)能的詳細(xì)介紹吧！

　　一、工藝簡(jiǎn)介

　　感應(yīng)加熱是一種相當(dāng)新的工藝，它之所以獲得應(yīng)用，主要是由于它獨(dú)特的性能。當(dāng)迅速變化的電流流過(guò)金屬工件時(shí)，便產(chǎn)生集膚效應(yīng)，它使電流集中于工件表層，在金屬表層上產(chǎn)生一個(gè)選擇性很高的熱源。法拉弟發(fā)現(xiàn)了集膚效應(yīng)的這個(gè)優(yōu)點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)這個(gè)值得注意的現(xiàn)象。他也是感應(yīng)加熱的奠基者。感應(yīng)加熱不要求外部熱源，而是利用受熱工件自身作為熱源，這個(gè)方法也不要求工件與能源即感應(yīng)線圈接觸。其他的性能，包括可以根據(jù)頻率選擇不同的加熱深度，根據(jù)線圈耦合設(shè)計(jì)而得到精確的局部加熱，以及很高的功率密集度，或者說(shuō)很高的功率密度。

　　適于感應(yīng)加熱的熱處理過(guò)程應(yīng)充分利用這些特性，并按下列步驟設(shè)計(jì)出完整的設(shè)備。

　　首先，工藝要求必須與感應(yīng)加熱的基本特性相符。本章將敘述工件中的電磁效應(yīng)、合成電流的分布和吸收的功率。根據(jù)感應(yīng)電流產(chǎn)生的加熱效應(yīng)和溫度效應(yīng)，以及在不同的頻率，不同的金屬和工件形狀下，溫度的分布狀況等這些知識(shí)，使用者和設(shè)計(jì)者，即可根據(jù)技術(shù)條件的要求決定其棄取。

　　第二，感應(yīng)加熱的具體形式，必須按是否符合技術(shù)條件的要求而確定，還應(yīng)廣泛掌握應(yīng)用和發(fā)展情況，感應(yīng)加熱主要的應(yīng)用趨勢(shì)。

　　第三，感應(yīng)加熱的適宜性和最好的使用方法確定之后，便可設(shè)計(jì)出感應(yīng)器和供電系統(tǒng)。

　　感應(yīng)加熱中的許多問(wèn)題，與工程上的一些基本感性知識(shí)很相似，一般都是來(lái)源于實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。也可以這樣說(shuō)，如果沒(méi)有對(duì)于感應(yīng)器形狀、電源頻率和受熱金屬熱工性能的正確理解，就不可能設(shè)計(jì)出感應(yīng)加熱器或系統(tǒng)。

　　感應(yīng)加熱的作用，在不可見(jiàn)的磁場(chǎng)影響下，與火焰淬火是一樣的。例如，由高頻發(fā)生器產(chǎn)生的較高頻率(200000赫以上)，一般能產(chǎn)生劇烈、快速和局部性的熱源，相當(dāng)于小而集中的高溫氣體火焰的作用。反之，中頻(1000赫及10000赫)的加熱效果，比較分散和緩慢，熱量穿透較深，與比較大的和開(kāi)闊的氣體火焰相似。

電感應(yīng)加熱

　　二、感應(yīng)加熱原理

　　原理

　　感應(yīng)加熱表面淬火是利用電磁感應(yīng)原理，在工件表面層產(chǎn)生密度很高的感應(yīng)電流，迅速加熱至奧氏體狀態(tài)，隨后快速冷卻得到馬氏體組織的淬火方法，。當(dāng)感應(yīng)圈中通過(guò)一定頻率的交流電時(shí)，在其內(nèi)外將產(chǎn)生與電流變化頻率相同的交變磁場(chǎng)。金屬工件放入感應(yīng)圈內(nèi)，在磁場(chǎng)作用下，工件內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生與感應(yīng)圈頻率相同而方向相反的感應(yīng)電流。由于感應(yīng)電流沿工件表面形成封閉回路，通常稱為渦流。此渦流將電能變成熱能，將工件的表面迅速加熱。渦流主要分布于工件表面，工件內(nèi)部幾乎沒(méi)有電流通過(guò)，這種現(xiàn)象稱為表面效應(yīng)或集膚效應(yīng)。感應(yīng)加熱就是利用集膚效應(yīng)，依靠電流熱效應(yīng)把工件表面迅速加熱到淬火溫度的。感應(yīng)圈用紫銅管制做，內(nèi)通冷卻水。當(dāng)工件表面在感應(yīng)圈內(nèi)加熱到一定溫度時(shí)，立即噴水冷卻，使表面層獲得馬氏體組織。

　　感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值為：

　　式中：e——瞬時(shí)電勢(shì)，V;Φ——零件上感應(yīng)電流回路所包圍面積的總磁通，Wb，其數(shù)值隨感應(yīng)器中的電流強(qiáng)度和零件材料的磁導(dǎo)率的增加而增大，并與零件和感應(yīng)器之問(wèn)的間隙有關(guān)。

　　為磁通變化率，其絕對(duì)值等于感應(yīng)電勢(shì)。電流頻率越高，磁通變化率越大，使感應(yīng)電勢(shì)P相應(yīng)也就越大。式中的負(fù)號(hào)表示感應(yīng)電勢(shì)的方向與

　　的變化方向相反。

　　零件中感應(yīng)出來(lái)的渦流的方向，在每一瞬時(shí)和感應(yīng)器中的電流方向相反，渦流強(qiáng)度取決于感應(yīng)電勢(shì)及零件內(nèi)渦流回路的電抗，可表示為：

　　式中，I——渦流電流強(qiáng)度，A;Z——自感電抗，Ω;R——零件電阻，Ω;X——阻抗，Ω。

　　由于Z值很小，所以I值很大。

　　零件加熱的熱量為：

　　式中Q——熱能，J;t——加熱時(shí)間，s。

　　對(duì)鐵磁材料(如鋼鐵)，渦流加熱產(chǎn)生的熱效應(yīng)可使零件溫度迅速提高。鋼鐵零件是硬磁材料，它具有很大的剩磁，在交變磁場(chǎng)中，零件的磁極方向隨感應(yīng)器磁場(chǎng)方向的改變而改變。在交變磁場(chǎng)的作用下，磁分子因磁場(chǎng)方向的迅速改變將發(fā)生激烈的摩擦發(fā)熱，因而也對(duì)零件加熱起一定作用，這就是磁滯熱效應(yīng)。這部分熱量比渦流加熱的熱效應(yīng)小得多。鋼鐵零件磁滯熱效應(yīng)只有在磁性轉(zhuǎn)變點(diǎn)A2(768℃)以下存在，在A2以上，鋼鐵零件失去磁性，因此，對(duì)鋼鐵零件而言，在A2點(diǎn)以下，加熱速度比在A2點(diǎn)以上時(shí)快。

電感應(yīng)加熱

　　頻率選擇

　　感應(yīng)加熱頻率的選擇：根據(jù)熱處理及加熱深度的要求選擇頻率，頻率越高加熱的深度越淺。

　　高頻(10KHZ以上)加熱的深度為0.5-2.5mm, 一般用于中小型零件的加熱，如小模數(shù)齒輪及中小軸類零件等。

　　中頻(1~10KHZ)加熱深度為2-10mm，一般用于直徑大的軸類和大中模數(shù)的齒輪加熱。

　　工頻(50HZ)加熱淬硬層深度為10-20mm，一般用于較大尺寸零件的透熱，大直徑零件(直徑300mm以上，如軋輥等)的表面淬火。

　　經(jīng)驗(yàn)公式

　　感應(yīng)加熱淬火表層淬硬層的深度，取決于加熱的厚度，而加熱的厚度又取決于交流電的頻率，一般是頻率高加熱深度淺，淬硬層深度也就淺。頻率f與加熱深度δ的關(guān)系，有如下公式：

　　式中：f為頻率，單位為Hz;δ為加熱深度，單位為毫米(mm)。

　　具體應(yīng)用

　　感應(yīng)加熱表面淬火具有表面質(zhì)量好，脆性小，淬火表面不易氧化脫碳，變形小等優(yōu)點(diǎn)，所以感應(yīng)加熱設(shè)備在金屬表面熱處理中得到了廣泛應(yīng)用。

　　感應(yīng)加熱設(shè)備

　　感應(yīng)加熱設(shè)備是產(chǎn)生特定頻率感應(yīng)電流，進(jìn)行感應(yīng)加熱及表面淬火處理的設(shè)備。

　　表面淬火

　　將工件放在用空心銅管繞成的感應(yīng)器內(nèi)，通入中頻或高頻交流電后，在工件表面形成同頻率的的感應(yīng)電流，將零件表面迅速加熱(幾秒鐘內(nèi)即可升溫800～1000度，心部仍接近室溫)后立即噴水冷卻(或浸油淬火)，使工件表面層淬硬。

　　與普通加熱淬火比較感應(yīng)加熱表面淬火具有以下優(yōu)點(diǎn)：

　　1、加熱速度極快，可擴(kuò)大A體轉(zhuǎn)變溫度范圍，縮短轉(zhuǎn)變時(shí)間。

　　2、淬火后工件表層可得到極細(xì)的隱晶馬氏體，硬度稍高(2～3HRC)。脆性較低及較高疲勞強(qiáng)度。

　　3、經(jīng)該工藝處理的工件不易氧化脫碳，甚至有些工件處理后可直接裝配使用。

　　4、淬硬層深，易于控制操作，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，自動(dòng)化。

　　以上就是由優(yōu)造節(jié)能帶來(lái)的關(guān)于電感應(yīng)加熱的相關(guān)資料，不知道對(duì)大家是否有幫助？如果大家對(duì)這個(gè)電感應(yīng)加熱還有不明白的地方，可以咨詢相關(guān)專業(yè)人士。