感應(yīng)熱處理加熱的原理
發(fā)布時(shí)間： 2013-10-18 9:14:15
(1)感應(yīng)加熱的原理
感應(yīng)加熱的原理就是遵循電磁感應(yīng)、集膚效應(yīng)、熱傳導(dǎo)三個(gè)基本原則。
以圓柱體加熱的方式為例，工件和感應(yīng)器的組合可以看做是一臺(tái)具有多匝初級(jí)線圈（感應(yīng)器線圈）和單匝短路次級(jí)線圈（圓柱體工件）的變壓器，初級(jí)線圈和次級(jí)線圈彼此間由較小的空氣間隙隔開感應(yīng)加熱用一個(gè)模擬的單匝短路次級(jí)線圈來(lái)說(shuō)明。。通電時(shí)在工件內(nèi)將產(chǎn)生頻率相同、方向與感應(yīng)器中相反的感應(yīng)電流，即渦流。當(dāng)電流頻率較高時(shí)，由于表面效應(yīng)的作用，使渦流集中在工件表面，產(chǎn)生“集膚效應(yīng)”。
電流密度的這種降低率也取決于被加熱材料的電阻率和相對(duì)磁導(dǎo)率兩個(gè)物理量。電流密度大約降到表面電流密度值的三分之一處的深度即為“集膚深度”。感應(yīng)電流密度從加熱工件的表面至中心是逐漸降低的，而電流的頻率越高，降低的比率也越大。
(2)感應(yīng)加熱的四個(gè)效應(yīng)和導(dǎo)磁體的“驅(qū)流”作用
①表面效應(yīng)：當(dāng)交變電流流過導(dǎo)體時(shí)，電流密度沿著導(dǎo)體截面的分布是不均勻的。
②環(huán)流效應(yīng)：高頻電流流過環(huán)形導(dǎo)體時(shí)，最大電流密度分布在環(huán)形導(dǎo)體的內(nèi)側(cè)，這種現(xiàn)象稱為環(huán)流效應(yīng)。
③尖角效應(yīng)：當(dāng)感應(yīng)器與工件之間的間隙相同時(shí)，工件的尖角處易集中磁感應(yīng)線，而使感應(yīng)電流密度過大，以致在工件的尖角處產(chǎn)生過燒，這種現(xiàn)象稱為尖角效應(yīng)。
④鄰近效應(yīng)：高頻電流通過兩個(gè)相鄰導(dǎo)體時(shí)，若電流方向相反，電流從兩導(dǎo)體的內(nèi)側(cè)流過；若電流方向相同，電流則從兩導(dǎo)體的外側(cè)流過。這種現(xiàn)象稱為鄰近效應(yīng)。
⑤導(dǎo)磁體的“驅(qū)流”作用：感應(yīng)加熱表面淬火時(shí)，環(huán)流效應(yīng)使高頻電流密集在感應(yīng)器內(nèi)側(cè)，對(duì)工件外表面的加熱有利。但對(duì)工件內(nèi)孔加熱時(shí)，感應(yīng)器的效率低，為此，往往在感應(yīng)器上放置導(dǎo)磁體，將電流“驅(qū)”向感應(yīng)器的外側(cè)，因此，導(dǎo)磁體的實(shí)質(zhì)是改變磁感應(yīng)線方向。
一般高頻常用的導(dǎo)磁體為鐵氧體。中頻常用的導(dǎo)磁體為硅鋼片或軟鐵狀的導(dǎo)磁體。
本文參考《熱處理工藝問答》一書。
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