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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??;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。