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感应热处理技术发展现状与技术展望

发布时间:08-30  


国外发展感应加热是在第二次世界大战期间,前苏联和美国为了解决曲轴轴颈磨损难题,开始感应加热淬火技术的研究,但对于表面形状复杂的零件还难以得到应用。我国20世纪50年代在汽车工业中开始使用感应加热技术。进入20世纪80年代,感应加热技术有了突飞猛进的发展,主要体现在以下几个方面。



(1)感应加热电源。随着自关断器件如IGBT、MOSFET、SIT、SITH、MCT等的普遍应用,采用功率半导体器件制作的感应加热电源,由于大量节水、节材,效率高,调试方便,负载适应范围宽,逐步取代机组电源和电子管振荡式高频电源。



(2)感应器。日本及欧美公司普遍采用CAD设计感应器,近几年新开发感应器结构,如台阶轴、法兰圆角与杆部淬硬层的连接,单齿沿齿沟淬火,小孔淬火等难题相继得到解决。新型结构感应器在工艺及制作上体现出如下特点。



①感应器本体标准化,配置快换夹头和快换管接头,以更换不同有效圈的感应器。



②机加工或模机具成形,保证有效圈尺寸。



③广泛采用银焊,提高感应器的强度和刚度,改善外观质量。



(3)冷却系统。国外普遍采用集成冷却系统即将换热器、小型水箱、检测仪表等集中在一个单元式结构上,结构紧凑,占地面积小,效率高,只需少量纯水,杜绝电器设备因冷却不当造成的故障。近几年已推出专用于电源、感应炉的封闭循环冷却系统。



(4)薄板及带材线材的感应加热。20世纪90年代初,日本、美国、德国、法国相继在薄板及带材的感应加热方面取得成功,采用横向磁场取代纵向磁场进行较低频率下的加热,提高了加热效率,节约了投资,使薄板及带材纵向及横向的温度均匀性大为改善。



感应加热技术展望



(1)新型感应加热电源



①在中低频段(0.15~8kHz),仍采用SCR(晶闸管,亦称“可控硅”)制作电源。因为目前该电源制作技术成熟,成本低廉。关键是要在大功率上(>lOOOkW)有所突破。



②在8~lOokHz频段,加大开发IGBT电源的力度。着重提高输出功率,力口速IGBT管的国产化以降低成本,并在更宽频率范围内取代晶闸管中频电源。



③在高频段,着重研制开发MOSFET管(小功率)、SIT管电源(大功率)装置。



④开发便携式可移动电源,具备远程控制、故障自诊断性能。



(2)感应加热中心。大型感应加热中心(即感应透热中心)将电源、匹配电容器组、汇流排、集成冷却系统等一并置于感应加热炉的下方,操作面板置于设备一侧,可大大节省占地空间,减少电损耗,-提高加热效率。



小型感应加热中心(即感应淬火中心)。将淬火电源、淬火变压器和控制部分置于立式淬火机床的后箱,整个中心显得小巧紧凑,并具备高精度、多功能,同时还可进行回火、退火等其他热处理。



上述两种感应加热中心在美国Inductoheat、德国AEG-Elotherm、西班牙G.H.ELIN等公司已有成型设备。我国已经研制开发出感应加热中心并应用于生产,如全机械传动数控通用淬火机床,回转式多工位淬火机床,曲轴自动感应淬火机床、凸轮轴感应淬火机床等。


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