關(guān)于感應(yīng)熱處理技術(shù)與設(shè)備的發(fā)展

日期：

2023-06-25 14:47

20世紀(jì)50年代，感應(yīng)熱處理開(kāi)始在國(guó)內(nèi)應(yīng)用，當(dāng)時(shí)此工藝被稱(chēng)作“高周波淬火”。這門(mén)熱處理新工藝?yán)镁€圈電磁感應(yīng)加熱工件快速達(dá)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(dòng)條件、表層強(qiáng)度高和變形小等特點(diǎn)，很快為熱處理工作者所接受并速度發(fā)展。
一、感應(yīng)熱處理節(jié)能方面的優(yōu)越性
1.感應(yīng)加熱方面的節(jié)能
感應(yīng)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(zhuǎn)變過(guò)程。在淬火后表面得到細(xì)小的隱晶馬氏體，表面硬度比一般淬火高2～3HRC。感應(yīng)加熱調(diào)質(zhì)處理代替箱式電爐調(diào)質(zhì)處理可節(jié)電35%～50%；感應(yīng)加熱代替滲碳和碳氮共滲等表面硬化處理，可節(jié)電80%～95%；代替爐中整體加熱淬火可節(jié)電40%～50%。
2.感應(yīng)加熱件回火方面的節(jié)能
利用感應(yīng)加熱將熱量傳到淬火層以外，淬火冷卻時(shí)未全部帶走殘留下來(lái)的熱量而實(shí)現(xiàn)短時(shí)間回火，具有高效節(jié)能，并在許多情況下(如對(duì)高碳鋼及高碳高合金鋼)可避免淬火開(kāi)裂，同時(shí)一經(jīng)確定各工藝參數(shù)可大批量生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)濟(jì)效益顯著。
3.感應(yīng)加熱設(shè)備方面的節(jié)能
感應(yīng)熱處理用電量約占熱處理設(shè)備總用電量的20%～25%。我國(guó)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(yīng)加熱爐的熱效率：燈式高頻爐為44%～60%，機(jī)式中頻爐為49%～69%，可控硅靜止交頻機(jī)57%～78%。利用高頻感應(yīng)加熱直流放電進(jìn)行滲碳，可獲得0.35～0.45mm滲碳層，滲層表面碳勢(shì)0.9%～1.05%，可縮短生產(chǎn)周期10～12倍。
二、感應(yīng)加熱電源的發(fā)展
1.晶閘管（SCR）中頻電源
早期感應(yīng)加熱電源是機(jī)械式中頻發(fā)電機(jī)，電效率低，為70%～75%，已被逐步淘汰出感應(yīng)加熱范圍，取而代之的是晶閘管中頻電源亦稱(chēng)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(kuò)展。90年代初完全成熟，某些技術(shù)指標(biāo)已經(jīng)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。它與機(jī)械式中頻相比優(yōu)點(diǎn)是體積小，重量輕；無(wú)機(jī)械運(yùn)動(dòng)，噪聲小；能瞬時(shí)啟動(dòng)和停機(jī)；頻率在工件運(yùn)行中自動(dòng)跟蹤。缺點(diǎn)是過(guò)載能力低，故障率高，價(jià)格較高。
2.電子管高頻電源
電子管高頻電源調(diào)諧簡(jiǎn)單，使用方便，盡管頻率高，應(yīng)用范圍還是較寬的。缺點(diǎn)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(kāi)始研發(fā)。靜態(tài)感應(yīng)晶體管SIT(StaticSIT Induction Transistor)實(shí)際上是一種結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管。SIT靜電感應(yīng)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(diǎn)很難克服，國(guó)外公司已經(jīng)停止研發(fā)和生產(chǎn)，國(guó)內(nèi)已生產(chǎn)幾十臺(tái)，但由于備件缺乏，已經(jīng)逐漸報(bào)廢。