高频感应加热的原理【详解】

高频感应加热的原理【详解】
高频感应加热的原理【详解】

高频感应加热的原理

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高频感应加热机的主要用途为:金属热处理、金属淬火、金属退火、金属回火、金属透热、金属的钎焊、银焊、铜焊、金属热型、金属熔炼、金属埋植塑料等。

高频感应加热机是目前对金属、非金属材料加热效率*、速度*快,低耗节能环保型的感应加

热设备。高频机全称“高频感应加热机”,又名高频加热机、高频感应加热设备、高频感应

加热装置、高频加热电源、高频电源、高频焊接机、高周波感应加热机、高周波感应加热器

(焊接器)等,另外还有中频感应加热设备、超高频感应加热设备等。应用范围十分广泛。

高频感应加热机的原理

感应加热是利用导体在高频磁场作用下产生的感应电流(涡流损耗)以及导体内磁场的作用

(磁滞损耗)引起导体自身发热而进行加热的。

当金属导体处在一个高频交变电场中,根据法拉第电磁感应定律,将在金属导体内产生感应

电动势,由于导体的电阻很小,从而产生强大的感应电流。由焦耳—楞次定律可知,交变

磁场将使导体中电流趋向导体表面流通,引起集肤效应,舜间电流的密度与频率成正比,频

率越高,感应电流密度集中于导体的表面,即集肤效应就越严重,有效的导电面积减少,电

阻增大,从而使导体迅速升温。

导体有电流通过时,在其周围就同时产生磁场,高频电流流向被绕制成环状或其它形状的电

感线圈(通常是用紫铜管制作)。由此在线圈内产生极性瞬间变化的强磁束,将被加热的金属

物质放置在感应线圈内,磁束就会贯通整个被加热物质,在被加热物质内部与加热电流相反

的方向产生很大的涡流,由于被加热金属物质的电阻产生焦耳热,使金属物质自身的温度迅

速上升,从而完成对金属工件的加热。

高频感应加热机的构成

感应加热系统由高频电源(高频发生器)、导线、变压器、感应器组成。其工作步骤是:

①由高频电源把普通电源(220v/50hz)变成高压高频低电流输出,(其频率的高低根据加热对象而定,就其包材而言,一般频率应在480kHZ左右。)

②通过变压器把高压、高频低电流变成低压高频大电流。

③感应器通过低压高频大电流后在感应器周围形成较强的高频磁场。一般电流越大,磁场强度越高。

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高频淬火原理及工艺解析

高频淬火含义与原理 内容来源网络,由“深圳机械展(11万㎡,1100多家展商,超10万观众)”收集整理!更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示,就在深圳机械展. 一、含义 高频淬火多数用于工业金属零件表面淬火,是使工件表面产生一定的感应电流,迅速加热零件表面,然后迅速淬火的一种金属热处理方法。感应加热设备,即对工件进行感应加热,以进行表面淬火的设备。感应加热的原理:工件放到感应器内,感应器一般是输入中频或高频交流电(1000-300000Hz或更高)的空心铜管。产生交变磁场在工件中产生出同频率的感应电流,这种感应电流在工件的分布是不均匀的,在表面强,而在内部很弱,到心部接近于0,利用这个集肤效应,可使工件表面迅速加热,在几秒钟内表面温度上升到800-1000℃,而心部温度升高很小。 二、原理 利用电流的集肤效应,在零件表面形成电流进而加热工件,实现心部和表面不同的热处理状态; 其中根据电流频率的不同分为工频、中频和高频。分别针对不同的淬硬深度和工件大小。高频(10KHZ以上)加热的深度为0.5-2.5mm, 一般用于中小型零件的加热,如小模数齿轮及中小轴类零件等。 高频淬火多数用于工业金属零件表面淬火,是使工件表面产生一定的感应电流,迅速加热

零件表面,然后迅速淬火的一种金属热处理方法。感应加热设备,即对工件进行感应加热,以进行表面淬火的设备。感应加热的原理:工件放到感应器内,感应器一般是输入中频或高频交流电(1000-300000Hz或更高)的空心铜管。 产生交变磁场在工件中产生出同频率的感应电流,这种感应电流在工件的分布是不均匀的,在表面强,而在内部很弱,到心部接近于0,利用这个趋肤效应,可使工件表面迅速加热,在几秒钟内表面温度上升到800-1000℃,而心部温度升高很小。 内容来源网络,由“深圳机械展(11万㎡,1100多家展商,超10万观众)”收集整理!更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示,就在深圳机械展.

高频感应加热设备应用中的高效节能措施

高频感应加热设备应用中的高效节能措施 摘要:我国的高频感应加热设备是五十年代初期引进了前苏联的设备技术,六 十年代我国才有了自己制造的高频感应加热设备,到七十年代有了改进型的新结 构产品。高频感应加热设备耗能高,输出功率低。采用新型高效节能措施对阳极 供电主电路、栅极电路、震荡管及振荡槽路等进行改造,改造后设备运行稳定可靠,故障率大大降低,输出功率提高,产品质量提高,原辅材料利用率提高,维 修费用降低,企业的综合经济效益得了到明显提高。 关键词:高频感应加热设备:振荡管:槽路电容器:高压硅整流:节能措施。 一、现代高效节能型感应加热设备具备的特征 (一)要有适应多种工艺需求的机型,即要有多种功率档次和各种频率档次,要有多种线路形式供用户选用。 (二)要使用高效节能的工业用电子管。 (三)阳极供电主电路要用高压硅整流器和调压装置。 (四)槽路及隔直流电容器要用新型板式、筒式和高压云母电容器其耐压要 高于二十千伏。 有了上述条件设备就调试容易,操作方便,故障率低,耗能低等性能,现代 高效节能型加热设备的效率可达到百分之六十以上,比原来设备高出很多,从经 济效益上讲可提高一倍以上,但与发达国家先比仍存在一些差距,要赶上世界先 进水平还需广大应用界和理论界的同仁一起努力。 二、应用中的高效节能措施 高效节能是国家战略方针,是企业降低成本提高效益有效途径。高频感应加 热的应用,与其他加工手段相比用电容量大,其利用率只有25—45%,当前国家 对节能减排非常重视,电力部门把高频加热节能问题放到首要位置,提高效率对 高效节能是一个综合指标,是由许多方面因素构成的,按照各主要因素性质分别 对待,能达到这一综合指标是有意的。 三、设备的选用 高频感应加热设备对感应加热工作的成败,效率高低,能耗的大小,产品质 量的好坏起着重要作用。高频设备自身的技术指标有功率、频率、线路结构及外 围设施等区别,我们就要根据感应加热工作所需的功率、容量、频率档次、工艺 加工对线路结构的要求进行选择,有几种技术指标的选择进行探讨。 四、关于功率的选择 感应加热设备所需要的功率,要看其被加工件的大小,单个加工时间的长短 而定,也就是要按照工件所耗用高频电能的多少和加工速度来选择设备的功率档次。当前用于淬火、焊接、熔炼等设备从10KW—400KW等,设备标定功率是指 振荡功率,不是工件上吸收的功率,而工件上能够得到的功率只有标定功率的40—70%,选用设备时要加以考虑。对于工件所需功率可以用下式计算,即在一 秒钟的时间内使M公斤的材料温度升高T(℃)所需的功率:P′=4.186MCT (KW),式中的C是材料比热,金属的比热是随着温度的上升变化的特别铁磁 材料更为显著。 五、旧设备的节能改造 旧设备是指八十年代以前生产的部分设备,属于旧式设备的范畴,其共同特 点是:(1)阳极供电采用闸流管整流调压。(2)所使用的电子管为广播发射电 子管。(3)槽路和隔直电容器为罐式的,随着科学技术的发展,为了提高工作

直流高频电阻焊基本原理介绍

直流高频电阻焊基本原理介绍高频焊接起源于上世纪五十年代,它是利用高频电流所;接推动了直缝焊管产业的巨大发展,它是直缝焊管(E;质量的好坏,直接影响到焊管产品的整体强度,质量等;所谓高频,是相对于50Hz的交流电流频率而言的,;电流;集肤效应是指以一定频率的交流电流通过同一个导体时;分布于导体的所有截面的,它会主要向导体的表面集中;方根成正比,与频率和磁导率的平方根成反比;钢板的表面; 高频焊接起源于上世纪五十年代,它是利用高频电流所产生的集肤效应和相邻效应,将钢板和其它金属材料对接起来的新型焊接工艺。高频焊接技术的出现和成熟,直接推动了直缝焊管产业的巨大发展,它是直缝焊管(ERW)生产的关键工序。高频焊接质量的好坏,直接影响到焊管产品的整体强度,质量等级和生产速度。 1高频焊接的基本原理 所谓高频,是相对于50Hz的交流电流频率而言的,一般是指50KHz~400KHz的高频电流。高频电流通过金属导体时,会产生两种奇特的效应:集肤效应和邻近效应,高频焊接就是利用这两种效应来进行钢管的焊接的。那么,这两个效应是怎么回事呢?集肤效应是指以一定频率的交流电流通过同一个导体时,电流的密度不是均匀地分布于导体的所有截面的,它会主要向导体的表面集中,即电流在导体表面的密度大,在导体内部的密度小,所以我们形象地称之为:“集肤效应”。集肤效应通常用电流的穿透深度来度量,穿透深度值越小,

集肤效应越显著。这穿透深度与导体的电阻率的平方根成正比,与频率和磁导率的平方根成反比。通俗地说,频率越高,电流就越集中在钢板的表面;频率越低,表面电流就越分散。必须注意:钢铁虽然是导体,但它的磁导率会随着温度升高而下降,就是说,当钢板温度升高的时候,磁导率会下降,集肤效应会减小。邻近效应是指高频电流在两个相邻的导体中反向流动时,电流会向两个导体相近的边缘集中流动,即使两个导体另外有一条较短的边,电流也并不沿着较短的路线流动,我们把这种效应称为:“邻近效应”。邻近效应本质上是由于感抗的作用,感抗在高频电流中起主导的作用。邻近效应随着频率增高和相邻导体的间距变近而增高,如果在邻近导体周围再加上一个磁心,那么高频电流将更集中于工件的表层。这两种效应是实现金属高频焊接的基础。高频焊接就是利用了集肤效应使高频电流的能量集中在工件的表面;而利用了邻近效应来控制高频电流流动路线的位置和范围。电流的速度是很快的,它可以在很短的时间内将相邻的钢板边部加热,熔融,并通过挤压实现对接。 2 高频焊接设备的结构和工作原理 了解了高频焊接原理,还得要有必要的技术手段来实现它。高频焊接设备就是用于实现高频焊接的电气—机械系统,高频焊接设备是由高频焊接机和焊管成型机组成的。其中高频焊接机一般由高频发生器和馈电装置二个部分组成,它的作用是产生高频电流并控制它;成型机由挤压辊架组成,它的作用是将被高频电流熔融的部分加以挤压,

高频电源技术要求(精)

高频电源技术要求 1、输入电源:三相三线制,电压380V,50Hz。 2、变换器形式:全桥串并联混合谐振。 3、谐振频率:30kHz~50kHz。 4、变换器效率:≥0.92。 5、功率因数:在额定输出电压、电流条件下大于0.9。 6、高频电源结构特性:整机一体化。高频控制柜和变压器采用上下结构方式,以便于变压器检修、吊装换油等。 7、高频电源设备必须确保密闭,防护等级IP55,必须加装大功率工业空调,确保控制柜内主辅电及控制器须与外界空气完全隔绝,防水、防尘,防盐雾。、 8、为确保功率器件(IGBT、整流桥)可靠散热,散热器必须采用热管散热器。 9、设备具有纯直流供电、间歇供电两种供电方式,间歇供电比任意可调。 10、输出直流电压调节范围:0~100%的最大输出电压值或起晕电压~100%的最大输出电压值。 11、输出直流电流调节范围:0~100%额定值。 12、控制系统:采用16位单片机控制,具有与上位机通讯、远程控制功能。 13、设备具有自动和手动两种运行方式。 14、设备具有高低压一体化断电振打接口,能自动接收来自低压振打系统的振打信号,并自动响应,实现复合式功率控制振打,明显改善振打清灰效果。 15、设火花检测控制功能灵敏可靠。闪络特性参数可根据需要设定。 16、设备设置启动、停止按钮,设置“本地/远控”转换开关,将“本地/远控”开关置于本地位置时,本地启停高频电源,将“本地/远控”开关置于远控位置时,可在上位机操作界面上启停控制高频电源。 17、设备应设置运行、报警、停机指示灯。 18、设备应设置母线电压表、一次电流表、二次电压表、二次电流表,以方便直观地监视设备的重要参数。 19、设备能向上位机传送运行的母线电压、电流、二次电压、二次电流、火花率、设备启、停状态、变压器油温、IGBT温度超限等设备故障信号。 20、设备具有重载、轻载保护功能。设备重载、轻载时,设备的二次电流、二次

高频电路原理与分析试题库

1、图1所示为一超外差式七管收音机电路,试简述其工作原理。(15分) 图1 解:如图所示,由B1及C1-A 组成的天线调谐回路感应出广播电台的调幅信号,选出我们所需的电台信号f1进入V1基极。本振信号调谐在高出f1一个中频(465k Hz )的f2进入V1发射极,由V1三极管进行变频(或称混频),在V1集电极回路通过B3选取出f2与f1的差频(465kHz 中频)信号。中频信号经V2和V3二级中频放大,进入V4检波管,检出音频信号经V5低频放大和由V6、V7组成变压器耦合功率放大器进行功率放大,推动扬声器发声。图中D1、D2组成1.3V±0.1V 稳压,提供变频、一中放、二中放、低放的基极电压,稳定各级工作电流,保证整机灵敏度。V4发射一基极结用作检波。R1、R4、R6、R 10分别为V1、V2、V3、V5的工作点调整电阻,R11为V6、V7功放级的工作点调整电阻,R8为中放的AGC 电阻,B3、B4、B5为中周(内置谐振电容),既是放大器的交流负载又是中频选频器,该机的灵敏度、选择性等指标靠中频放大器保证。B6、B7为音频变压器,起交流负载及阻抗匹配的作用。(“X”为各级IC 工作电流测试点). 15’ 2、 画出无线通信收发信机的原理框图,并说出各部分的功用。 答: 上图是一个语音无线电广播通信系统的基本组成框图,它由发射部分、接收部分以及无线信道三大部分组成。发射部分由话筒、音频放大器、调制器、变频

器、功率放大器和发射天线组成。接收设备由接收天线、高频小信号放大器、混频器、中频放大器、解调器、音频放大器、扬声器等组成。 低频音频信号经放大后,首先进行调制后变成一个高频已调波,然后可通过上变频,达到所需的发射频率,经小信号放大、高频功率放大后,由天线发射出去。 由天线接收来的信号,经放大后,再经过混频器,变成一固定中频已调波,经放大与滤波的检波,恢复出原来的信息,经低频功放放大后,驱动扬声器。 3、对于收音机的中频放大器,其中心频率f0=465 kHz .B0.707=8kHz ,回路电容C=200 PF ,试计算回路电感和 QL 值。若电感线圈的 QO=100,问在回路上应并联多大的电阻才能满足要求。 答:回路电感为0.586mH,有载品质因数为58.125,这时需要并联236.66k Ω的电阻。 4、 图示为波段内调谐用的并联振荡回路,可变电容 C 的变化范围为 12~260 pF ,Ct 为微调电容,要求此回路的调谐范围为 535~1605 kHz ,求回路电感L 和Ct 的值,并要求C 的最大和最小值与波段的最低和最高频率对应。 解: 022 612 0622 11244651020010100.5864465200f L f C mH πππ-===????=≈??2由()03 03 4651058.125810 L L 0.707f Q f Q B =?===?0.707由B 得: 9 003120000 0000010010171.222465102001024652158.125 1171.22237.6610058.125 L L L L L L L Q R k C C C Q Q R g g g R Q Q R R R k Q Q Q ΩωππωωΩ∑ -===≈??????=== ++=-==?≈--因为:所以:( ),t C C C ∑ =+??=?????== 33根据已知条件,可以得出:回路总电容为因此可以得到以下方程组16051053510

表面淬火工艺

淬火.退火.正火工艺 ◆表面淬火 ? 钢的表面淬火 有些零件在工件时在受扭转和弯曲等交变负荷、冲击负荷的作用下,它的表面层承受着比心部更高的应力。在受摩擦的场合,表面层还不断地被磨损,因此对一些零件表面层提出高强度、高硬度、高耐磨性和高疲劳极限等要求,只有表面强化才能满足上述要求。由于表面淬火具有变形小、生产率高等优点,因此在生产中应用极为广泛。 根据供热方式不同,表面淬火主要有感应加热表面淬火、火焰加热表面淬火、电接触加热表面淬火等。 ? 感应加热表面淬火 感应加热就是利用电磁感应在工件内产生涡流而将工件进行加热。感应加热表面淬火与普通淬火比具有如下优点: 1.热源在工件表层,加热速度快,热效率高 2.工件因不是整体加热,变形小 3.工件加热时间短,表面氧化脱碳量少 4.工件表面硬度高,缺口敏感性小,冲击韧性、疲劳强度以及耐磨性等均有很大提高。有利于发挥材料地潜力,节约材料消耗,提高零件使用寿命 5.设备紧凑,使用方便,劳动条件好 6.便于机械化和自动化 7.不仅用在表面淬火还可用在穿透加热与化学热处理等。 ? 感应加热的基本原理 将工件放在感应器中,当感应器中通过交变电流时,在感应器周围产生与电流频率相同的交变磁场,在工件中相应地产生了感应电动势,在工件表面形成感应电流,即涡流。这种涡流在工件的电阻的作用下,电能转化为热能,使工件表面温度达到淬火加热温度,可实现表面淬火。 ? 感应表面淬火后的性能 1.表面硬度:经高、中频感应加热表面淬火的工件,其表面硬度往往比普通淬火高2~3 个单位(HRC)。 2.耐磨性:高频淬火后的工件耐磨性比普通淬火要高。这主要是由于淬硬层马氏体晶粒细小,碳化物弥散度高,以及硬度比较高,表面的高的压应力等综合的结果。 3.疲劳强度:高、中频表面淬火使疲劳强度大为提高,缺口敏感性下降。对同样材料的工件,硬化层深度在一定范围内,随硬化层深度增加而疲劳强度增加,但硬化层深度过深时表层是压应力,因而硬化层深度增打疲劳强度反而下降,并使工件脆性增加。一般硬化层深δ=(10~20)%D。较为合适,其中D。为工件的有效直径。 ◆退火工艺 退火是将金属和合金加热到适当温度,保持一定时间,然后缓慢冷却的热处理工艺。退火后组织亚共析钢是铁素体加片状珠光体;共析钢或过共析钢则是粒状珠光体。总之退火组织是接近平衡状态的组织。 ? 退火的目的 ①降低钢的硬度,提高塑性,以利于切削加工及冷变形加工。 ②细化晶粒,消除因铸、锻、焊引起的组织缺陷,均匀钢的组织和成分,改善钢的性能或为以后的热处理作组织准备。 ③消除钢中的内应力,以防止变形和开裂。 1

高频感应加热淬火

材料:45钢 工艺情况:高频感应加热淬火 浸蚀方法:4%硝酸酒精溶液浸蚀 组织说明: 图1:表面淬硬层组织:粗大针状马氏体。 由于感应加热功率高,致使表面温度偏高,约900℃以上,因而使晶粒快速增大,在随后的急冷中得到极粗大的针状马氏体。按标准评定相当于1级,属过热组织。中碳钢的含碳在0.4%~0.5%之间,当感应加热奥氏体化后,淬火急冷中得到马氏体针呈瘦长排列的特征,它不同于高碳钢淬火后的马氏体来得肥大。 图2:表面基体呈较粗针状马氏体组织。按JB/T9204-1999《钢件感应淬火金相检验》标准评定相当于3级,属过热组织。 瘦长的针状马氏体比图1的略为短小,晶粒亦较细一些,但仍属加热偏高的组织,必须调整加热参数使工件表面奥氏体化温度下降,才能得到较细的马氏体组织。 图3:表面基体呈中等针状马氏体组织,按JB/T9204-1999《钢件感应淬火金相检验》标准评定相当于4级,属正常组织。 马氏体针状较短,说明表面奥氏体化瞬时加热温度适中,这样在淬火后才能得到正常的马氏体组织。 图4:呈较细针状马氏体,按JB/T9204-1999《钢件感应淬火金相检验》标准评定相当于5~6级/属合格的正常组织。硬度可达55.0HRC。马氏体较短,针状不甚明显,属加热温度恰到好处。估计其表面感应加热的温度近850~860℃,才能得到这样细的马氏体组织,这也是接近极限温度,若再低就会出现托氏体欠热组织。 图5:表面组织为马氏体及黑色托氏体和微量铁素体的混合组织,按 JB/T9204-1999《钢件感应淬火金相检验》标准评定相当于8~9级,属欠热组织。硬度为48.0HRC。 图中灰白色基体为马氏体组织,很细,故而针状不明显。黑色团状区为托氏体组织。这是由于奥氏体化温度不足,在冷却时低于临界冷却速度故而形成奥氏体的分解产物—托氏体组织。并在托氏体中有少量白色小颗粒,是未溶解的铁素体组织。托氏体和铁素体组织均为降低基体硬度的组织,属不完全淬火,对高频淬火来讲,属不合格组织。 图6:表面组织为马氏体及托氏体和较多的铁素体混合组织。按 JB/T9204-1999《钢件感应淬火金相检验》标准评定相当于9~10级,属欠热组织。硬度为45.0HRC。 图中灰白色为马氏体组织,很细,分不清针状,这是由于加热温度偏低的原因。黑色为托氏体,托氏体中间夹有白色条块状铁素体是属于未溶解的组织。这是由于表面加热温度偏低即低于相变温度,致使奥氏体化温度不够,故得到不均匀的混合组织。

高频感应加热电源工作原理

高频感应加热电源工作原理【大比特导读】高频感应加热电源在工作原理方面,也与普通的加热电源有 着很大不同,本文将会通过对其工作原理的叙述,为大家解读高频感应加热电源加热快、效率高的秘密所在。 感应加热电源的研发在最近几年呈现出专业化和快速的趋势,高频感应加热电源凭借着加热速度快、加热均匀等优势,被广泛的应用在工业及生活领域。高频感应加热电源在工作原理方面,也与普通的加热电源有着很大不同,本文将会通过对其工作原理的叙述,为大家解读高频感应加热电源加热快、效率高的秘密所在。 高频感应加热电源与普通的感应加热模块一样,也是采用了导体磁束加热的模式。用交流电流流向被卷曲成环状的导体,这种导体通常情况下会采用铜管这种材料,由此产生磁束。将金属放置其中,磁束就会贯通金属体,在与磁束自缴的方向产生涡电流,也就是大家所熟悉的旋转电流,于是感应电流在涡电流的影响下产生发热,用这样的加热方式就是感应加热。由此,对金属等被加热物体在无需直接接触的状态下就能获得加热效果。 此时,窝电流将会在线圈接近的物体上集中,感应加热表现出在物体的表面上较强里边较弱的特点,用这样的原理来对被加热体的必要的地方集中加热,达到瞬间加热的效果,从而提高生产效率和工作量等。 当然了,使用高频感应加热电源进行加热的成功与否,直接取决于感应线圈设置是否合理,以及加热体的大小、形状、间距等等。感应线圈是要做到均匀加热、加热效果好,并且要有强度和准确度。感应线圈是一般用一圈或数圈的铜管来做,一般采用水冷的方式对线圈进行冷却。 结语: 高频感应加热电源的感应线圈是高效加热的关键所在,而无需直接触碰就可以快速加热 的优势,也让这个感应加热电源的家族新成员迅速获得了生产商的认可。

高频感应加热原理与应用

高频感应加热原理与应用 您能想象的到,一根铁棒一二秒钟就可以被加热红起来吗?任何金属都可以被很快地加热到其熔化吗?这就是一种人类目前能够做到和掌握的最快捷的直接加热方法——高中频感应加热。 通常人们对物体的加热,一是利用煤、油、气等能源的燃烧产生热量;二是利用电炉等用电器将电能转换成热量。这些热量只有通过热传递的方式(热传导、热对流、热辐射),才能传递到需要加热的物体上,也才能达到加热物体的目的。由于这些加热方式,被加热的物体是通过吸收外部热量实现升温的。因此,它们都属于间接加热方式。 我们知道,热量的自然传递规律是:热量只能从高温区向低温区,高温体向低温体,高温部分向低温部分自然的传递。因此,只有当外部的热量、温度明显多于、高于被加热物体时,才能将其有效地加热。这就需要用很多的能量来建立一个比被加热物体所需要的热量多的多、温度高的多的高温区。如炉,烘箱等。 这样,不但这些热量中只有少部分能够传递到被加热体上,造成很大的能源浪费。而且加热时间长,在燃烧、加热的过程中,还会产生大量的有害性物质和气体。它们既会对被加热体造成腐蚀性的损害,又会对大气造成污染。即便是使用电炉等电能加热方式,虽然无污染,但仍然存在着效率低、成本高、加热速度慢等缺点。 科学的进步与发展,使我们今天无论是对金属物体加热还是对非金属物体加热,都可以采用高效、快速,且十分节能和环保的方式加热.这就是直接加热方式。 对于非金属物体,可采用工作频率约240MHZ及以上,能使其内部分子、原子每秒振动、磨擦上亿次之多的微波加热。 也可以采用低频感应加热,如工频50HZ等。 中频、高频感应加热,是将工频(50HZ)交流电转换成频率一般为1KHZ至上百KHZ,甚至频率更高的交流电,利用电磁感应原理,通过电感线圈转换成相同频率的磁场后,作用于处在该磁场中的金属体上。利用涡流效应,在金属物体中生成与磁场强度成正比的感生旋转电流(即涡流)。由旋转电流借助金属物体内的电阻,将其转换成热能。同时还有磁滞效应、趋肤效应、边缘效应等,也能生成少量热量,它们共同使金属物体的温度急速升高,实现快速加热的目的。 高频电流的趋肤效应,可以使金属物体中的涡流随频率的升高,而集中在金属表层环流。这样就可以通过控制工作电流的频率,实现对金属物体加热深度的控制。既能提高加工工艺,又使能量被充分地利用。当用于红冲、热煅及工件整体退火等透热时,它们需要的加热深度大,这时可以将工作频率降低;当用于表面淬火等热处理时,它们需要的加热深度小,这时则可以将工作频率升高。另一方面,对于体积较小的工件或管材、板材,选用高频加热方式,对于体积较大的工件,选用中频加热方式。 由于感应加热时间短、速度快,并且还是非接触式(加热物体不需要与感应圈接触)的加热。所以,比其它的加热方式氧化轻微,必要时易于进行气体保护。 电子技术的飞速发展,使电子元器件无论是质量方面、效能方面, 还是可靠性方面,都有了很大的进步.在体积方面也更为小型化、微型化。这为感应加热技术提供了更好的发展条件与空间。在小信号生成与处理,控制与保护,调节与显示等方面,都更多地运用了可靠性更高、稳定性更好、抗干扰能力更强的数字电路。在功率元件上,更是从耗能大、效率低、工作电压高、辐射量较大的电子管,一代代地经晶闸管、场效应管(MOSFET),发展到了IGBT(绝缘栅双极晶体管)。整机的电源利用率已经提高到百分之九十五以上(电子管电源利用率只有约百分之六十),冷却水比电子管产品节约了约百分之六十。并且可以实现24小时不间断的连续工作。这样不但可以在白天正常使用,还可以在用电低峰电费折扣期的夜间工作。 由于感应式加热,具有耗能少,用电省,加热速度快,无污染、无噪声、无需预热、不易氧化、便于气体保护、可自动控制、具备多项智能保护、安全可靠、易于操作,可不间断地连续工作等优点。

高频感应加热的原理【详解】

高频感应加热的原理 内容来源网络,由“深圳机械展(11万㎡,1100多家展商,超10万观众)”收集整理! 更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示,就在深圳机械展. 高频感应加热机的主要用途为:金属热处理、金属淬火、金属退火、金属回火、金属透热、金属的钎焊、银焊、铜焊、金属热型、金属熔炼、金属埋植塑料等。 高频感应加热机是目前对金属、非金属材料加热效率*、速度*快,低耗节能环保型的感应加 热设备。高频机全称“高频感应加热机”,又名高频加热机、高频感应加热设备、高频感应 加热装置、高频加热电源、高频电源、高频焊接机、高周波感应加热机、高周波感应加热器 (焊接器)等,另外还有中频感应加热设备、超高频感应加热设备等。应用范围十分广泛。 高频感应加热机的原理 感应加热是利用导体在高频磁场作用下产生的感应电流(涡流损耗)以及导体内磁场的作用 (磁滞损耗)引起导体自身发热而进行加热的。 当金属导体处在一个高频交变电场中,根据法拉第电磁感应定律,将在金属导体内产生感应 电动势,由于导体的电阻很小,从而产生强大的感应电流。由焦耳—楞次定律可知,交变 磁场将使导体中电流趋向导体表面流通,引起集肤效应,舜间电流的密度与频率成正比,频 率越高,感应电流密度集中于导体的表面,即集肤效应就越严重,有效的导电面积减少,电 阻增大,从而使导体迅速升温。 导体有电流通过时,在其周围就同时产生磁场,高频电流流向被绕制成环状或其它形状的电 感线圈(通常是用紫铜管制作)。由此在线圈内产生极性瞬间变化的强磁束,将被加热的金属 物质放置在感应线圈内,磁束就会贯通整个被加热物质,在被加热物质内部与加热电流相反 的方向产生很大的涡流,由于被加热金属物质的电阻产生焦耳热,使金属物质自身的温度迅

感应加热原理及应用

感应加热原理及应用 1.电磁感应原理 1831年,英国物理学家faraday发现了电磁感应现象,并且提出了相应的理论解释。其内容为,当电路围绕的区域内存在交变的磁场时,电路两端就会感应出电动势,如果闭合就会产生感应电流。 利用高频电压或电流来加热通常有两种方法: (1)电介质加热:利用高频电压(比如微波炉加热) (2)感应加热:利用高频电流(比如密封包装) 2.电介质加热(dielectric heating) 电介质加热通常用来加热不导电材料,比如木材。同时微波炉也是利用这个原理。原理如图1: 图1 电介质加热示意图 当高频电压加在两极板层上,就会在两极之间产生交变的电场。需要加热的介质处于交变的电场中,介质中的极分子或者离子就会随着电场做同频的旋转或振动,从而产生热量,达到加热效果。 3.感应加热(induction heating) 感应加热原理为产生交变的电流,从而产生交变的磁场,再利用交变磁场来产生涡流达到加热的效果。如图2: 图2 感应加热示意图 皕赫国际贸易(上海)有限公司 TEL: +86 (0)21 60896520

皕赫国际贸易(上海)有限公司 TEL: +86 (0)21 60896520 基本电磁定律: 法拉第定律:d e N dt φ= 安培定律:Hdl NI ?= 其中:BdS φ=?,0r B u u H = 如果采用MKS 制,e 的单位为V ,?的单位为Wb ,H 的单位为A/m ,B 的单位为T 。 以上定律基本阐述了电磁感应的基本性质, 集肤效应: 当交流的电流流过导体的时候,会在导体中产生感应电流(如图3),从而导致电流向导体表面扩散。也就是导体表面的电流密度会大于中心的电流密度。这也就无形中减少了导体的导电截面,从而增加了导体交流电阻,损耗增大。工程上规定从导体表面到电流密度为导体表面的1/e =0.368的距离δ为集肤深度。 在常温下可用以下公式来计算铜的集肤深度: δ= 式(1) 图3 涡流产生示意图 从以上可以看到,如果增大电流和提高频率都可以增加发热效果,是加热对象快速升温。所以感应电源通常需要输出高频大电流。 参考文献:fundalmentals of power electronics, R.W.Erickson (讲义) TPIH2500 Textbook Tetra Pak Technical Training Centre 三 感应加热电源常见框图结构和控制方法 1.感应加热电源常见框图

基于KA3525的高频感应加热电源的设计

基于KA3525的高频感应加热电源的设计 【摘要】本文根据电流型PWM控制芯片KA3525的特点,并利用三星单片机S3F9454的辅助控制功能,设计了一种高频感应加热电源电路,并可实现输出功率可调。本文详细介绍了它的功率调整电路、主电路、控制电路等,并描述了它们的实现原理与方法。 【关键词】KA3525;三星单片机S3F9454;PWM;感应加热电源 0.引言 在当今工业生产中,很多地方都要用到中小功率的感应加热电源,例如对工件进行淬火、熔炼贵金属等。这类电源大多为并联谐振型电源,由电流源直接供电,通过直流侧的控制电路实现功率调节,即通过调节整流晶闸管的移相触发角来实现功率调节。这类电源在制作时需要消耗大量材料,入端功率因数低,包含比较大的平波电抗器,对电网也有较大的谐波干扰,效率低。因此,这类电源如今越来越不符合人们对具有高品质的感应加热电源的要求。本文就这一问题,设计出了一种容易实现、高品质的中小功率感应加热电源。 本文结合KA3525和三星单片机S3F9454的特点,研制出了一种基于KA3525并利用单片机辅助控制的高频感应加热电源。对高频感应加热电源的工作原理作了详细分析,并对它的功率调整电路、主电路、控制电路等作了主要阐述。 1.感应加热电源原理及总体结构 首先通过不控整流电路,将220V的交流电转换为脉动直流,再经过电容滤波得到平直的直流电压,然后通过高速V-MOS功率场效应管组成的桥式逆变电路,得到高频方波交流电压,利用变压器隔离实现阻抗匹配,将高频高压电变为低压大电流,从而对金属进行加热。 系统主要由七个部分组成: 不控整流电路:本文采用不控整流将220V的交流电变为不可调的直流电。 滤波电路:逆变谐振一般采用电容滤波,这里为减小体积,采用了电感,为防止电流冲击破坏电路,特在电路中设置了延迟环节。 桥式逆变电路:本文装置频率较高,必须采用高速V-MOS场效应管;由于单管电流容量受到限制,而场效应管具有易并联的特点,因此在满足耐压的前提下,采用多管并联方式来满足输出功率的要求。 高频变压器隔离:串联谐振一般Q值较大,谐振时,电压可达千伏以上,

高频电路原理与分析

高频电路原理与分析期末复习资料 陈皓编 10级通信工程 2012年12月

1.单调谐放大电路中,以LC 并联谐振回路为负载,若谐振频率f 0 =10.7MH Z , C Σ= 50pF ,BW 0.7=150kH Z ,求回路的电感L 和Q e 。如将通频带展宽为300kH Z ,应在回路两端并接一个多大的电阻? 解:(1)求L 和Q e (H )= 4.43μH (2)电阻并联前回路的总电导为 47.1(μS) 电阻并联后的总电导为 94.2(μS) 因 故并接的电阻为 2.图示为波段内调谐用的并联振荡回路,可变电容 C 的变化范围为 12~260 pF ,Ct 为微调电容,要求此回路的调谐范围为 535~1605 kHz ,求回路电感L 和C t 的值,并要求C 的最大和最小值与波段的最低和最高频率对应。 题2图 12min 12max ,22(1210) 22(26010)3 3根据已知条件,可以得出: 回路总电容为因此可以得到以下方程组16051053510t t t C C C LC L C LC L C ππππ∑ --=+? ?== ??+?? ??== ??+?

3.在三级相同的单调谐放大器中,中心频率为465kH Z ,每个回路的Q e =40,试 问总的通频带等于多少?如果要使总的通频带为10kH Z ,则允许最大的Q e 为多少? 解:(1)总的通频带为 4650.51 5.928()40 e z e Q kH =≈?= (2)每个回路允许最大的Q e 为 4650.5123.710 e e Q =≈?= 4.图示为一电容抽头的并联振荡回路。谐振频率f 0 =1MHz ,C 1 =400 pf ,C 2= 100 pF 121212121232 260109 121082601091210260108 10198 1 253510260190.3175-12 6 1605 535 ()()10103149423435 t t t t C C C C pF L mH π-----?+==?+=?-??-= ?==??+?=≈

高频感应加热设备的工作原理、特点、适应行业及主要用途

高频感应加热设备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。下面给大家详细的介绍一下这款设备: 工作原理 可以使金属物体瞬间被加热到所需的任何温度,包括其熔点;不需要象其它加热方式那样,先产生高温后再去加热被它加热的金属物体,可以在金属物中直接产生高温;不但可以使金属物体整体加热,也可以选择性地对每个部位进行局部加热;是一种加热方式的革命,同样是电能加热,它却可以比电炉、电烘箱等节电百分之四十。 特点 高频感应加热机采用IGBT功放,软开关谐振双调控及频率自动跟踪系统,MOSFET器件和独特的变频技术,高频运行稳定。高周波感应加热机具务恒定电流和功率控制功能,极大的优化了金属加热过程。 高频感应加热机,在同等条件下具有比传统的高周波电子管加热设备省电50%,无高周波辐射、无高周波干拢。减少了电力负荷和电力增容,具有100%的满负载设计,高频感应加热机可连续二十四小时不间断工作。 高周波感应加热机,具有自动加热、保温、冷却三段时间功能设定,有利于提高高频感应加热机的加热质量,简化人工操作。可根据功率和频率选择高频感

应加热机电源,高周波频率越高,加热深度越浅,高周波频率越低透热性越好。感应加热机1~20KHZ的高周波频率自动跟踪。 适应行业 高周波感应焊接、高周波感应热处理、高周波感应金属熔炼等。如:硬质合金锯片、金刚石刀具、钻具、车刀、刨刀、铣刀、铰刀等刃具的焊接;标准件、螺栓、电力工具、五金工具、手工工具的热处理; 钳子、扳手、旋具、锤子、斧头、汽车配件、曲轴、连杆、活塞销、曲柄销、链轮、凸轮轴、气门、各种摇臂、摇臂轴;变速箱内各种齿轮、花键轴、传支半轴、各种小轴、各种拨叉等高频淬火的处理。 高频感应加热机的主要用途为 金属热处理、金属淬火、金属退火、金属回火、金属透热、金属的钎焊、银焊、铜焊、金属热型、金属熔炼、金属埋植塑料等。 维护 在空气环境较差的场所使用时,应防止灰尘进入机器内部,绝不能有水溅入机内。要保持冷却水的清洁,定期更换。高温环境应保持空气流通。 以上就是为大家介绍的关于高频感应加热设备的工作原理、特点、适应行业及主要用途的相关内容,希望对大家有所帮助!

45钢高频淬火

45钢高频淬火性能研究 学号: 姓名:

45钢高频淬火性能研究 45钢经过调质处理后,有良好的综合性能,广泛应用于各种重要零件,如连杆,齿轮,轴类,不同的热处理工艺得到不同的工艺性能。 本文研究了感应加热表面淬火对于45钢组织性能的影响,采用感应加热表面淬火技术对45钢进行表面强化,对所获得试件的淬硬层进行显微硬度测试。利用金相显微镜对试件淬硬层的组织、厚度进行研究分析。同时与正火并调质件进行硬度、金相组织等方面的比较。结果表明经过高频感应加热淬火后45钢的表面性能明显改善,表面为淬火马氏体,而心部仍为正火组织,使得试件既耐磨又有很强的韧性,所得的工艺参数将被作为生产实践的参考依据。 关键词: 45钢高频感应淬火金相硬度

目录 第一章前言.............................................. 错误!未定义书签。(一)感应加热淬火工艺概述.. (1) (二)感应加热淬火技术特点 (2) (三)高频感应淬火技术的应用.......................... -错误!未定义书签。(四)感应加热淬火技术的发展............................ 错误!未定义书签。(五)感应淬火常见问题及原因............................ 错误!未定义书签。(六)45钢齿轮热处理................................... 错误!未定义书签。第2章工艺方案制定与实验过程............................ 错误!未定义书签。(一)工艺设定.......................................... 错误!未定义书签。(二)实验过程.......................................... 错误!未定义书签。 (1)实验目的......................................... 错误!未定义书签。 (2)实验材料......................................... 错误!未定义书签。 第3章实验结果及分析.................................... 错误!未定义书签。(一)硬度分析.. (12) (二)结论.............................................. 错误!未定义书签。 致谢 (12) 参考文献.................................................. 错误!未定义书签。

感应加热基本原理

那么,感应加热实际上是如何工作的呢?感应加热是通过在一个导体中产生电流来工作的。它是这样的: 首先,一个铜线圈(通常是螺线管,但不完全),在它部有一个大的,时变的电流,这个电流通过加在线圈上的时变电压产生(通常是通过施加正弦波的形式)。 然后此电流会创建一个随时间变化的磁场(对于螺线圈来说,l NI H =),这将产生一个时变的磁通(H B μ=)。 如果一个导体放在磁场中,那么它周围就会产生电压。(BA dt d E == φφ ,) 。 如果导体是个闭环,感应电压会在导体的外部产生循环的电流。 jX R V I jX R I V += +=)....( 由于这是一个交流系统,肯定会有阻抗的补偿:如果是直流系统,磁通变化率(dt d φ)将会是0,所以就不会有感应电流产生。 最后,这个产生的电流会在工件中产生R I 2的损失,可以有效地使这种加热途径成为一种电阻加热方法,albeit with the current flowing at right angles to that of direct resistance heating (也就是围绕着钢坯而不是顺沿着钢坯)。 通过考虑在管状金属薄片中的电流流量,已经知道了感应加热工作的基本原理,我们将要观察的是当感应加热一个固体工件时的感应电流。 这个问题的答案是一个相当复杂的数学问题,并且深入的研究它会很浪费时间。因此,我将提供一个简单的描述,来告诉你磁场以及电流是怎么样在要加热的材料上工作的,之后便是解析答案。这种方法就避免了矢量积分,贝塞尔函数等复杂问题。 为了避免讨论磁通的返回路径和最终影响,我们把一个半无限大的平板作为加热对象,只是通过在它上面的无限大的电流2-diamentional sheet 来加热它。这个图表示的是无限部分中有限的一部分。代表工作头的电流层左右(x 方向)、前后(z 方向)无限延伸。在y 方向上没有占用所有的空间。 代表工件的半无限大的平板在z 方向和x 方向上也是无限延伸的,但在y 方向上是从0到负无穷。 为了观察电流的去向,我们可以把这个同性质的平板分割成一系列的薄片。 先考虑顶层。它有一个随时间变化的磁场,作用在它上面的是)cos(?0 t H ω。

高频感应加热表面淬火实验报告

竭诚为您提供优质文档/双击可除高频感应加热表面淬火实验报告 篇一:高频感应加热表面淬火-验证 高频感应加热表面淬火 一、实验目的 1、了解感应加热的原理; 2、了解电流透入深度与材料电阻率及电流频率之间的关系; 3、了解淬硬层深度的测定方法; 4、掌握高频感应加热淬火的方法。 二、实验原理 1.电磁感应 当感应线圈通以交流电时,在感应线圈的内部和周围同时产生与电流频率相同的交变磁场,将工件置于高频感应线圈内,受电流交变磁场的作用,在工件内相应地产生感应电流,这种感应电流在金属工件内自行闭合,称为涡流。其感应电动势瞬时值为: d?e??K d?

式中,K-比例系数;ф-工件上感应电流回路包围面积上的总磁通;dф/dτ-磁通量变化率;负号表示感应电动势方向与磁通量变化率方向相反。 工件中感应出来的涡流方向,在每一瞬时和感应线圈中的电流方向相反。涡流强度If取决于感应电动势(e)及工件涡流回路的电抗(Z),而电抗Z由电阻R和感抗(xL)组成,则涡流强度: eeIf?? Z 2 R2?xL 2.表面效应 涡流强度If随高频电磁场强度由工件表面向内层逐渐减小而相应减小的规律称为表面效应或集肤效应。离表面x 处的涡流强度: x? Ix?I0?e 式中,I0-表面最大的涡流强度;x-到工件表面的距离;Δ-与工件材料物理性质有关的系数。 所以,当x=0时,Ix=I0 当x>0时,Ix<I0 1

?0.368(:高频感应加热表面淬火实验报告)I0e 工程规定,当涡流强度从表面向内层降低到表面最大涡流强度的36.8%(即1 I0?)时,由该处到表面的距离Δ称为电流透入深度。e 在感应加热实践中,钢中电流透入深度的计算常常使用下列简化公式: 20 在20℃时:?20?(mm) f500 在800℃时:?20?(mm) f ? 当x=Δ时,Ix?I0? 式中,f-感应线圈交流电频率。 3.淬硬层深度 工件经感应加热淬火后的金相组织与加热温度沿截面 分布有关,一般可分为淬硬层、过渡层及心部组织三部分。还与钢的化学成分、淬火规范、工件尺寸等因素有关;如果加热层较深,在淬硬层中存在马氏体+贝氏体或马氏体+贝氏体+屈氏体+少量铁素体混合组织。此外,奥氏体化不均匀,淬火后还可以观察到高碳马氏体和低碳马氏体混合组织。 工件经感应淬火后可以用金相法、硬度法或酸蚀发测定

感应加热表面淬火常见缺陷分析及预防方法

感应加热表面淬火常见缺陷分析及预防方法 硬度不足火软点、软带 1.淬火件含碳量过低应预先化验材料化学成分,保证淬火件ωc>0.4% 2.表面氧化、脱碳严重淬火前要清理零件表面的油污、斑迹和氧化皮 3. 加热温度太低或加热时间太短正确调整电参数和感应器与工件件相对运动速度,以提高加热温度和延长保温时间。可以返淬,但淬前应进行感应加热退火。 4.零件旋转速度和零件(感应器)移动速度不协调而形成软带调整零件转速和零件(或感应器)移动速度。 5.感应圈高度不够火感应器中有氧化皮适当增加感应圈高度,经常清理感应器。 6.汇流条之间距离太大调整汇流条之间距离为1-3mm。 7.淬火介质中优杂质或乳化剂老化更滑淬火介质。 8.冷却水压力太低锅冷却不及时增加水压,加大冷却水流量,加热后及时喷水冷却。 9.零件在感应器中的位置偏心或零件弯曲严重调整零件和感应器的相对位置,使个边间隙相等;如是零件弯曲严重,淬火钱应进行校直处理。 淬硬层深不足 1.频率过高导致涡流透入深度过浅调整电参数,降低感应加热频率。 2.连续淬火加热时零件与感应器之间相对运动速度过快采用预热-加热淬火。 3.加热时间过短可以返淬,但返淬前应金属感应加热退火。 淬硬层剥落 产生的原因是表面淬硬层硬度梯度太大,或硬化层太浅,表面马氏体组织导致体积膨胀等。应对措施是正确调整电参数,采用预热-加热淬火,加深过渡层深度。

淬火开裂 1.钢中碳和锰的含量偏高可在试淬试调整工艺参数,也可调整淬火介质, 2.钢中夹杂物多、呈网状或成分有偏析或含有有害元素多检查非金属夹杂物含量和分布状况,毛坯需要反复锻造。 3.倾角处或键槽等尖角处加热时出现瞬时高温而淬裂中尖角倒圆,淬火前用石棉绳火金属棒料堵塞沟槽、空洞。 4.冷却速度过大而且不均匀降低水压,减少喷水量,缩短喷水时间。 5. 淬火介质选择不当更具工艺要求选择合适的淬火介质。 6.回火不及时或回火不足淬火后应及时回火,淬火与回火之间的停留时间,对于碳钢或铸件不应超过4h,合金钢不应超过0.5h。回火不足时应延长回火时间。 7.材料淬透性偏高可以选用冷却速度慢的淬火介质。 8.返修件未经退火火正火返修件必须经过退火、正火后,才能再次感应加热淬火。 齿轮淬火畸变 1.圆柱齿轮内孔一般缩小0.01-0.05mm,外径不变或缩小0.01-0.03mm。应对方法是:在满足淬硬层要求前提下,采用较大的比功率,缩短加热时间;端面加盖,防止内孔过早冷却;齿坯加盖后,先进行一次高频正火,然后加工内孔和铣齿。 2. 对于内外径之比小于1.5的薄壁齿轮,内孔和外径优胀大的趋势,双联齿轮呈喇叭口。只有合理设计,正确安排工艺路线。 频率和深度成反比。 影响因素有: 1.基体组织情况:越均匀的组织得到的深度越深。 2.保温时间:保温时间长对增加深度。但是不要太长,记住,感应淬火尽量不要采用传导加热。

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