高頻熱處理裝置

高頻熱處理裝置是利用電磁感應原理等而製作的裝置,套用於淬火工藝等。

利用原理

電磁感應原理

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1831年,英國物理學家faraday發現了電磁感應現象,並且提出了相應的理論解釋。其內容為,當電路圍繞的區域記憶體在交變的磁場時,電路兩端就會感應出電動勢,如果閉合就會產生感應電流。

利用高頻電壓或電流來加熱通常有兩種方法:

(1)電介質加熱:利用高頻電壓(比如微波爐加熱)

(2)感應加熱:利用高頻電流(比如密封包裝)

電介質加熱(dielectric heating)

電介質加熱通常用來加熱不導電材料,比如木材。同時微波爐也是利用這個原理。原理如圖

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當高頻電壓加在兩極板層上,就會在兩極之間產生交變的電場。需要加熱的介質處於交變的電場中,介質中的極分子或者離子就會隨著電場做同頻的旋轉或振動,從而產生熱量,達到加熱效果。

感應加熱(induction heating)

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感應加熱原理為產生交變的電流,從而產生交變的磁場,再利用交變磁場來產生渦流達到加熱的效果。

基本電磁定律

如果採用MKS制,e的單位為V,Ø的單位為Wb,H的單位為A/m,B的單位為T。

以上定律基本闡述了電磁感應的基本性質,

集膚效應

當交流的電流流過導體的時候,會在導體中產生感應電流,從而導致電流嚮導體表面擴散。也就是導體表面的電流密度會大於中心的電流密度。這也就無形中減少了導體的導電截面,從而增加了導體交流電阻,損耗增大。工程上規定從導體表面到電流密度為導體表面的1/e=0.368的距離δ為集膚深度。

高頻熱處理主要原理

用交流電流流向被捲曲成環狀的導體(通常為銅管),由此產生磁束,將金屬放置其中,磁束就會貫通金屬體,在與磁束自繳的方向產生渦電流(旋轉電流),於是感應電流在渦電流的影響下產生髮熱,用這樣的加熱方式就是感應加熱。

由此,對金屬等被加熱物體,在非接觸的狀態下就能加熱。

這時窩電流的特性是:線上圈接近的物體上集中,感應加熱表現出在物體的表面上較強裡邊較弱的特點,用這樣的原理來對被加熱體的必要的地方集中加熱,達到瞬間加熱的效果,從而提高生產效率和工作量等。

高頻熱處理優點

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① 可快速加熱。

(與其它方法相比,以秒為單位即可加熱到所要求的目標溫度。)

② 可局部加熱。

③ 省能源。

(處理時間以外,僅待機電力就可以,很合理)省電。

④ 可在相對穩定的溫度下自動運轉。

(即使無熟練技能,也可安定生產加工。)

⑤ 綠色環保。

(不產生有害物質。)

⑥ 被加熱物質,有諸條件要求,但只要是金屬就可以加熱。

* 所謂的諸條件,主要是加熱頻率數,高頻輸出。

* 通常大的被加熱物體使用低頻率,小的物體使用高頻率。

* 根據被加熱物體的質量/處理時間,溫度,來決定高頻的輸出。

線圈設計

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高頻加熱的成功於否取決於感應線圈的對加熱體的大小,形狀,間距的有關。感應線圈是要做到均勻加熱、加熱效果好,並且要有強度和準確度。

感應線圈是一般用一圈或數圈的銅管來做,一般採用水冷的方式對線圈進行冷卻。

簡單形狀的線圈容易設計,但是複雜的線圈設計比較複雜,計算難,一般主要靠經驗和熟練來設計。

感應線圈的基本形狀一般。

被加熱體的外面,內面,平面 加熱的方式

(A)是一般用的最多的形狀,(B)比(A)的效率低,一般主要用於管材裡邊加熱,(C)是主要用於被加熱體的表面連續加熱。

物理特性

Elementary symbol Name Atomic weight Specific weight Melting point Boiling point Specific heat Coefficientof heat conduction Element number
Ag silver 107.880 10.49 960.80 2210 0.056(0') 1.0(0'C) 47
Al aluminum 26.97 2.699 660.2 2060 0.223 0.53 13
As arsenic 74.91 5.73 814 610 0.082 - 33
Au gold 197.21 9.32 1063.0 2970 0.031 0.71 79
B boron 10.82 2.3 2300+-300 2550 0.309 - 5
Be beryllium 9.02 1.848 1277 2770 0.52 0.038 4
Ba barium 137.36 33.74 704+-20 1640 0.068 - 56
Bi bismuth 209.0 9.80 271.30 1420 0.034 0.020 83
C carbon 12.010 2.22 3700+-100 4830 0.165 0.057 6
Ca calcium 40.8 1.55 850+-20 1440 0.149 0.30 20
Cd cadmium 112.41 8.65 320.9 765 0.055 0.22 48
Ce cerium 140.13 6.9 600+-50 1440 0.042 - 58
Co cobalt 58.94 8.85 1499+-1 2900 0.099 0.165 27
Cr chromium 52.01 77.19 1875 2500 0.11 0.16 24
Cs cesium 132.91 1.9 28+2 690 0.052 - 55
Cu copper 63.54 8.96 1083.0 2600 0.092 0.94 29
Fe iron 55.85 7.896 1536.0 2740 0.11 0.18 26
Ga gallium 69.73 5.91 29.87 2070 0.079 - 31
Ge germanium 72.60 5.36 958+-10 2700 0.073 - 32
Hg mercury 200.61 13.546 38.36 357 0.033 0.0201 80
In indium 114.76 7.31 156.4 1450 0.057 0.057 49
Ir iridium 193.1 22.5 2454+-3 5300 0.031 0.147 7
K potassium 39.096 0.86 63.7 770 0.177 0.24 19
La lanthaduim 138.92 6.15 826+-5 1800 0.045 - 57
Li lithium 6.940 0.535 186+-5 1370 0.79 0.17 3
Mg hydrogen 24.32 1.74 650+-2 1110 0.25 0.38 12
Mn manganess 54.93 7.43 1245 2150 0.115 - 25
Mo molybdenum 95.95 10.22 2610 3700 0.061 0.35 42
Na sodium 22.997 0.971 92.82 892 0.295 0.32 11
Nb niobium 92.91 8.57 2468+-10 >3300 0.065(0'C) - 41
Ni nickel 58.69 8.902 1453 2730 0.112 0.198 28
Os osmium 190.2 22.5 2700+-200 5500 0.031 - 76
P phosphorus 30.98 1.82 441 280 0.017 - 15
Pb lead 207.21 11.36 327.4258 1740 0.031 0.08 82
Pd palladium 106.7 12.03 1544 4000 0.058(0'C) 0.17 46
Pt platinium 195.23 21.45 1769 4410 0.032 0.17 78
Rb rubidium 85.48 1.53 39+-1 680 0.080 - 37
Rn radon 102.91 12.44 1966+-3 4500 0.059 0.21 45
Ru ruthenium 101.7 12.2 2500+-100 4900 0.057(0'C) - 44
S sulfer 32.066 2.07 119.0 444.6 0.175 - 16
Sb antimony 121.76 6.62 630.5 1440 0.049 0.045 51
Se selenium 78.96 4.81 220+-5 680 0.084 - 34
Si selicon 28.06 2.33 1430+-20 2300 0.162(0'C) 0.20 14
Sn tin 118.70 7.298 231.9 2270 0.054 0.16 50
Sr strontium 87.63 2.6 770+-10 1380 0.176 - 38
Ta tantalum 180.88 16.654 2996+-50 >4100 0.036(0'C) 0.13 73
Tc technetium 127.61 6.235 450+-10 1390 0.047 0.014 52
Th thorium 232.12 11.66 1750 >3000 0.126 - 22
Ti titanium 47.90 4.507 1688+-10 >3000 0.126 - 22
Tl thallium 204.39 11.85 300+-3 1460 0.031 0.093 81
U uranium 238.07 19.07 1132+-5 - 0.028 0.064 92
V vanadium 50.95 6.1 1900+25 3460 0.120 - 23
W tungsten 183.92 19.03 3410 5930 0.032 0.48 74
Zn zinc 65.38 7.133 419.505 906 0.0915 0.27 30
Zr zirconium 91.22 6.489 6.489 >2900 0.066 - 40

高頻熱處理裝置圖

高頻熱處理裝置 高頻熱處理裝置
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高頻熱處理工藝

淬火工藝、淬火介質及冷卻方法、高頻淬火、淬火設備

淬火工藝

淬火工藝是將鋼加熱到AC3或AC1點以上某一溫度,保持一定時間,然後以適當速度冷卻獲得馬氏體和(或)貝氏體組織的熱處理工藝。

淬火的目的是提高硬度、強度、耐磨性以滿足零件的使用性能。淬火工藝套用最為廣泛,如工具、量具、模具、軸承、彈簧和汽車、拖拉機、柴油機、切削加工工具機、氣動工具、鑽探機械、農機具、石油機械、化工機械、紡織機械、飛機等零件都在使用淬火工藝。

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