關于感應熱處理技術與設備的發展

日期：

2023-06-25 14:47

20世紀50年代，感應熱處理開始在國內應用，當時此工藝被稱作“高周波淬火”。這門熱處理新工藝利用線圈電磁感應加熱工件快速達到淬火溫度，然后迅速冷卻，僅使表面層獲得淬火組織。它具有加熱速度快、有較好的勞動條件、表層強度高和變形小等特點，很快為熱處理工作者所接受并速度發展。
一、感應熱處理節能方面的優越性
1.感應加熱方面的節能
感應加熱速度快，能提高金屬材料的相變溫度（50～100℃），加速奧氏體轉變過程。在淬火后表面得到細小的隱晶馬氏體，表面硬度比一般淬火高2～3HRC。感應加熱調質處理代替箱式電爐調質處理可節電35%～50%；感應加熱代替滲碳和碳氮共滲等表面硬化處理，可節電80%～95%；代替爐中整體加熱淬火可節電40%～50%。
2.感應加熱件回火方面的節能
利用感應加熱將熱量傳到淬火層以外，淬火冷卻時未全部帶走殘留下來的熱量而實現短時間回火，具有高效節能，并在許多情況下(如對高碳鋼及高碳高合金鋼)可避免淬火開裂，同時一經確定各工藝參數可大批量生產等優點，經濟效益顯著。
3.感應加熱設備方面的節能
感應熱處理用電量約占熱處理設備總用電量的20%～25%。我國熱處理常用的電爐熱效率一般都小于55%，箱式電爐淬火為30%～40%，高溫回火為40%～50%。井式氣體滲碳爐滲碳為7%～15%，中溫電極浴爐淬火加熱為18%～25%,井式回火爐回火為40%～60%，井式回火爐回火為40%～60%。感應加熱爐的熱效率：燈式高頻爐為44%～60%，機式中頻爐為49%～69%，可控硅靜止交頻機57%～78%。利用高頻感應加熱直流放電進行滲碳，可獲得0.35～0.45mm滲碳層，滲層表面碳勢0.9%～1.05%，可縮短生產周期10～12倍。
二、感應加熱電源的發展
1.晶閘管（SCR）中頻電源
早期感應加熱電源是機械式中頻發電機，電效率低，為70%～75%，已被逐步淘汰出感應加熱范圍，取而代之的是晶閘管中頻電源亦稱可控硅中頻電源。晶閘管電源頻率在2.5～8kHz，適用范圍大大擴展。90年代初完全成熟，某些技術指標已經達到國際先進水平。它與機械式中頻相比優點是體積小，重量輕；無機械運動，噪聲小；能瞬時啟動和停機；頻率在工件運行中自動跟蹤。缺點是過載能力低，故障率高，價格較高。
2.電子管高頻電源
電子管高頻電源調諧簡單，使用方便，盡管頻率高，應用范圍還是較寬的。缺點為電效率低，約為50%；工作電壓太高，安全性差。
3.晶體管超高頻和高頻電源
90年代后，晶體管高頻電源（SIT高頻電源、MOSFET高頻電源、IGBT超音頻電源等）開始研發。靜態感應晶體管SIT(StaticSIT Induction Transistor)實際上是一種結型場效應晶體管。SIT靜電感應晶體管電源，集大電流、高耐壓和高頻特性于一體，但由于SIT電源因單管功率小等缺點很難克服，國外公司已經停止研發和生產，國內已生產幾十臺，但由于備件缺乏，已經逐漸報廢。