感應加熱電源

感應加熱電源對金屬材料加熱效率最高、速度最快，且低耗環(huán)保。它已經(jīng)廣泛應用于各行各業(yè)對金屬材料的熱加工、熱處理、熱裝配及焊接、熔煉等工藝中。感應加熱電源由兩部分組成，一部分是提供能量的交流電源，也稱變頻電源；另一部分是完成電磁感應能量轉(zhuǎn)換的感應線圈，稱感應器。

感應加熱電源技術(shù)

串聯(lián)與并聯(lián)

感應加熱電源逆變器主要有并聯(lián)逆變器和串聯(lián)逆變器，串聯(lián)逆變器輸出可等效為一低阻抗的電壓源，當兩電壓源并聯(lián)時，相互間的幅值、相位和頻率不同或波動時將導致很大的環(huán)流，以至逆變器件的電流產(chǎn)生嚴重不均，因此，串聯(lián)逆變器存在并機擴容困難;而對并聯(lián)逆變器，逆變器輸入端的直流大電抗器可充當各并聯(lián)逆變器之間的電流緩沖環(huán)節(jié)，使得輸入端的AG/DG或DG/DG環(huán)節(jié)有足夠的時間來糾正直流電流的偏差，達到多機并聯(lián)擴容，晶體管化超音頻、高頻電流多采用并聯(lián)逆變器結(jié)構(gòu)，并聯(lián)逆變器易于模塊化、大容量化是其中的一個主要原因。

感應加熱電源的負載對象各式各樣，而電源逆變器與負載是一有機的整體，一般采用匹配變壓器連接電源和負載感應器，高頻、超音頻電源用的匹配變壓器從磁性材料到繞組結(jié)構(gòu)正在得到進一步的優(yōu)化改進，同時，從電路拓撲上可以用三無源元件代替二無源元件，以取消變壓器，實現(xiàn)高效、低成本匹配。

感應加熱電源，晶閘管、晶體管與電子管式在國內(nèi)均能生產(chǎn)。晶閘管電源已生產(chǎn)應用多年。IGBT電源因其優(yōu)點更多而更為用戶所采用。IGBT電源電效率高、低壓，但價格較高，正在逐步取代電子管高頻電源。手提式小型高頻電源因價廉、方便，在國內(nèi)應用廣泛，甚至進入國外市場。

退火和回火應用

退火將工件加熱到適當溫度，根據(jù)材料和工件尺寸采用不同的保溫時間，然后進行緩慢冷卻（冷卻速度最慢），目的是使金屬內(nèi)部組織達到或接近平衡狀態(tài)，獲得良好的工藝性能和使用性能，或者為進一步淬火作組織準備。

使用感應加熱代替氣體或加熱爐進行預熱具有多項優(yōu)點。熱傳導能夠直接進行，這將最大程度地減少熱損失和能量損耗，增加生產(chǎn)效率，提升產(chǎn)品質(zhì)量。同時，可以對熱量進行精確控制，這樣可以降低焊接時的溫度，從而降低冷卻速度。另外，還有利于減少冷裂和淬硬的風險，使用感應加熱，您無需再面對熱氣逼人的火焰，從而改善工作環(huán)境，減少對散熱系統(tǒng)的需求，降低火災危險。

高頻感應加熱電源的特點和應用

感應加熱設(shè)備的主要優(yōu)點是：

①不必整體加熱，工件變形小，電能消耗小。

②無公害。

③加熱速度快，工件表面氧化脫碳較輕。

④表面淬硬層可根據(jù)需要進行調(diào)整，易于控制。

⑤感應加熱設(shè)備可以安裝在機械加工生產(chǎn)線上，易于實現(xiàn)機械化和自動化，便于管理，且可減少運輸，節(jié)約人力，提高生產(chǎn)效率。

⑥淬硬層馬氏體組織較細，硬度、強度、韌性都較高。⑦表面淬火后工件表層有較大壓縮內(nèi)應力，工件抗疲勞破斷能力較高。感應加熱熱處理也有一些缺點。與火焰淬火相比，感應加熱設(shè)備較復雜，而且適應性較差，對某些形狀復雜的工件難以保證質(zhì)量。

感應加熱設(shè)備廣泛用于齒輪、軸、曲軸、凸輪、軋輥等工件的表面淬火，目的是提高這些工件的耐磨性和抗疲勞破斷的能力。汽車后半軸采用感應加熱表面淬火，設(shè)計載荷下的疲勞循環(huán)次數(shù)比用調(diào)質(zhì)處理約提高10倍。感應加熱表面淬火的工件材料一般為中碳鋼。為適應某些工件的特殊需要，已研制出供感應加熱表面淬火專用的低淬透性鋼。高碳鋼和鑄鐵制造的工件也可采用感應加熱表面淬火。淬冷介質(zhì)常用水或高分子聚合物水溶液。

感應加熱熱處理的設(shè)備主要由電源設(shè)備、淬火機床和感應器組成。電源設(shè)備的主要作用是輸出頻率適宜的交變電流。高頻電流電源設(shè)備有電子管高頻發(fā)生器和可控硅變頻器兩種。中頻電流電源設(shè)備是發(fā)電機組。一般電源設(shè)備只能輸出一種頻率的電流，有些設(shè)備可以改變電流頻率，也可以直接用50赫的工頻電流進行感應加熱。

高頻感應加熱電源設(shè)備的選擇與工件要求的加熱層深度有關(guān)。加熱層深的工件，應使用電流頻率較低的電源設(shè)備；加熱層淺的工件，應使用電流頻率較高的電源設(shè)備。選擇電源設(shè)備的另一條件是設(shè)備功率。加熱表面面積增大，需要的電源功率相應加大。當加熱表面面積過大時或電源功率不足時，可采用連續(xù)加熱的方法，使工件和感應器相對移動，前邊加熱，后邊冷卻。但最好還是對整個加熱表面一次加熱。這樣可以利用工件心部余熱使淬硬的表層回火，從而使工藝簡化，還可節(jié)約電能。感應加熱淬火機床的主要作用是使工件定位并進行必要的運動。此外還應附有提供淬火介質(zhì)的裝置。淬火機床可分為標準機床和專用機床，前者適用于一般工件，后者適用于大量生產(chǎn)的復雜工件。

進行感應加熱熱處理時，為保證熱處理質(zhì)量和提高熱效率，必須根據(jù)工件的形狀和要求，設(shè)計制造結(jié)構(gòu)適當?shù)母袘鳌３Ｓ玫母袘饔型獗砻婕訜岣袘?、?nèi)孔加熱感應器、平面加熱感應器、通用型加熱感應器、特型加熱感應器、單一型加熱感應器、復合型加熱感應器，熔煉加熱爐等。

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