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                高頻感應加熱技術基礎知識（二）

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    如何選好用好高頻機中頻機超聲頻機超高頻機（一）

                                            呂健

    文章簡介︰很多做熱處理工作的朋友,甚至有些做電子技術工作的朋友,對感應加熱方式知之甚少.為了使更多的人了解它,掌握它;使更多的人能夠針對所需要的加工藝,工件的形狀、尺寸,以及所需要的加熱速度等綜合指標,進行正確地選好機型,用好機器，本人編寫了此文。

電磁感應式加熱的分類與區別

英國物理學家法拉第的電磁感應定律告訴我們磁可以生電，丹麥的自然哲學家奧斯特的右手定則(安培定則)告訴我們電可以生磁。然而無論是磁生電還是電生磁，所針對的物體必須具有良好的導電、導磁或既導電又導磁的的特性。由于通常只有金屬材料才能符合條件，而非金屬材料中則只有石墨等極少數物質符合條件。因此電磁感應加熱技術主要應用于對金屬材料和石墨的加熱。

那麼，熱量是如何產生的呢？設備輸出的交變電流，通過電感線圈（感應圈）轉換成交變磁場後，作用于處于電磁場中的金屬工件（或石墨）上。這時在工件中便會自然地產生許多閉合的旋轉電流（渦流），該電流極大（相當于短路電流）．由于電流具有熱效應（Ｑ＝Ｉ＊Ｉ＊Ｒ*T），所以自然會產生了很多的熱量。另外，工件內部還存在著一種磁滯損耗，它也會使工件內部產生一定的熱量。因此，工件便會在極短的時間（多以秒計）內急劇升溫．如果需要，可使任何金屬材料達到熔點，石墨達到升華。

     根據設備所輸出的交變電流的頻率高低不同，可將感應加熱技術按工作頻率分為五類︰低頻感應加熱，中頻感應加熱，超音頻感應加熱，高頻感應加熱和超高頻感應加熱。　　　　　　　　　　　　　　　由于交變電流在導體中流動時存在著趨膚效應，即，隨著電流的頻率升高，電流會趨向于導體的表層流過。因此，這五種感應加熱方式便有了不同的特性．

　　　

　　　特性比較︰

1 低頻感應加熱方式

　　頻率最低，頻率範圍︰工頻（50HZ）至1KHZ 左右，常用的頻率多為工頻。相對加熱深度最深，加熱厚度最大，約10-20mm;。主要用于對大工件的整體加熱、退火、回火和表面淬火等。

2 中頻感應加熱方式

　　頻率範圍︰一般1KHZ至20KHZ左右，典型值是8KHZ左右。加熱深度、厚度約3-10mm。多用于較大工件，大直徑軸類，大直徑厚壁管材，大模數齒輪等工件的加熱、退火、回火、調質和表面淬火及較小直徑的棒材紅沖、煆壓等。

3 超音頻感應加熱方式

　　頻率範圍︰一般20KHZ至40KHZ左右（因為音頻頻率為20HZ至20KHZ，所以稱它為超音頻）。加熱深度、厚度，約2-3mm。多用于中等直徑的工件深層加熱、退火、回火、調質，較大直徑的薄壁管材加熱、焊接、熱裝配，中等齒輪淬火等。

4 高頻感應加熱方式

　　頻率範圍︰一般40KHZ至200KHZ左右，常用40KHZ至80KHZ。加熱深度、厚度，約1-2mm。多用于小型工件的深層加熱、紅沖、煆壓、退火、回火、調質，表面淬火，中等直徑的管材加熱和焊接、熱裝配，小齒輪淬火等。

5 超高頻感應加熱方式

　　頻率相對最高，頻率範圍︰一般200KHZ以上，可高達幾十MHZ。加熱深度、厚度最小，約0.1-1mm。多用于局部的極小部位或極細的棒材淬火、焊接，小型工件的表面淬火等。

    感應式加熱的主要優點和缺點︰

1）對工件無需整體加熱，可有選擇性地進行局部加熱，因而電能消耗少，工件變形小。

2）加熱速度快，可使工件在極短的時間內達到所需溫度，甚至1秒以內。從而使工件的表面氧化和脫碳都較輕，大多數工件都無須氣體保護。

3）可根據需要通過調整設備的工作頻率和功率，對表面淬硬層進行調控。從而使淬硬層的馬氏體組織較細，硬度、強度和韌性都比較高。

4）經感應加熱方式熱處理後的工件，表面硬層下有較厚的韌性區域，具有較好的壓縮內應力，使工件的抗疲勞和破斷能力都更高。

5）加熱設備便于安裝在生產線上，易于實現機械化和自動化，便于管理，可有效地減少運輸，節約人力，提高生產效率。

6）一機多用。即可完成淬火、退火、回火、正火、調質等熱處理工藝，又可完成焊接、熔煉、熱裝配、熱拆卸及透熱成形等工作。

7）使用方便、操作簡單、可隨時開啟或停止。且無須預熱。

8）即可手動操作，也可半自動和全自動操作；即可長時間地連繼工作，亦可即用即停隨機使用。有利于設備在供電低谷電價優惠期的使用。

9）電能利用率高，環保節能，安全可靠，工人工作條件好，國家提倡。等等.

雖然，它也存在著一些缺點。例如，設備比較復雜，一次投入的成本相對較高，感應部件（感應圈）互換性和適應性較差，不宜于在一些形狀復雜的工件上應用等。但它的綜合指標好，優點明顯多于缺點。所以，感應式加熱是目前金屬加工的一種主要工藝。是取代煤炭加熱、油料加熱、燃氣加熱，以及電爐加熱、電烘箱加熱等加熱方式的理想選擇。

    感應加熱設備的選擇

如何選擇、選用感應加熱設備呢？主要要從幾個方面考慮︰

1 被加熱的工件形狀和尺寸

    工件大、棒料、實材，應選用相對功率大，頻率低的感應加熱設備；工件小、管材、板材、齒輪等，則選用相對功率小，頻率高的感應加熱設備。

2 需要加熱的深度和面積

    加熱深度深，面積大，整體加熱，應選用功率大，頻率低的感應加熱設備；加熱深度淺，面積小，局部加熱，選用相對功率小，頻率高的感應加熱設備。

3 所需的加熱速度

    需要的加熱速度快，應選用功率相對較大，頻率相對較高的感應加熱設備。

4）設備的連繼工作時間

    連續工作時間長，相對選用功率略大的感應加熱設備。

5）感應部件與設備的連線距離

    連線長，甚至需要使用水冷電纜連接，應相對選用功率較大的感應加熱設備。

6）工藝要求

    一般來說，淬火、焊接等工藝，相對可以功率選小一些，頻率選高一些；退火、回火等工藝，相對功率選大一些，頻率選低一些；紅沖、熱煆、熔煉等，需要透熱效果好的工藝，則功率應選得更大，頻率選得更低。

7）工件的材料

    金屬材料中熔點高的相對選用功率大一些，熔點低的相對選用功率小一些；電阻率小的選用功率大一些，電阻率大的選用功率小一些。等等。

    以上這些基本知識，必須綜合分析和應用，才能用的好，用的巧，用的自如。這不但是每個感應加熱設備的專業技術人員必須掌握的，也需要使用者、欲用者盡量了解和掌握的。

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