第7章热处理感应加热装置2013要点讲解.doc

南京工程学院教案【教学单元首页】 第 15 次课 授课学时 2 教案完成时间：2014.2 章、节 第七章 热处理感应加热装置；§7.1热处理感应加热装置基本特点；§7.2高频和中频感应加热装置；§7.3感应加热装置的选择； 主要内容 感应加热原理；感应加热特点；感应加热装置分类；高频感应加热装置工作原理； 高频感应加热装置型号及命名方法； 感应圈设计；感应圈制作流程。 感应加热装置的选择。 目 的 与要求 目的：学习感应加热的基本原理特点、感应圈设计制作、感应加热装置基本结构与理论等方面的知识，为今后从事这方面工作奠定必要的理论基础。 要求：了解高频感应加热装置的工作原理、中频感应加热装置的结构、原理及调整，掌握感应加热原理、特点及感应圈的设计制作、感应加热装置选择等方面的知识。 重点与难点 重点：感应加热原理、特点、感应圈设计制作和感应加热装置的选择。 难点：高频感应加热装置工作原理、中频发电机感应加热装置结构组成及工作原理、电容器和匝比的选择与调整 教学方法与手段 板书与多媒体教学结合。 第七章 热处理感应加热装置 感应加热设备是工程中最常用的工件表面热处理加热设备，在齿轮、气缸等零件的表面处理中应用广泛。 §7.1热处理感应加热装置基本特点 一.感应加热原理 感应器同时加热四个工件 立式感应加热设备 二.中、高频电流特点 1.集肤效应 交变磁场在工件内产生的电动势将在工件内产生闭合电流→涡流→涡流在工件横截面上分布是不均匀的，由工件表面向心部呈指数规律衰减。 假设：距离工件表面x处涡流的电流强度为Ix，则有：，式中I0为工件表面涡流的电流强度，C为光速，ρ为工件材料电阻率，μ为工件材料磁导率，f为感应加热电源频率。 Ix-x的曲线示意图如图所示。 2.邻近效应 3.圆环效应 4.尖角效应 感应圈与工件间距离相同，但在工件尖角处加热强度（速度）远较其他光滑部位强烈，往往会造成过热，这种效应称为尖角效因。尖角效应由于磁力线易于集中在尖角处，感应涡流较大的缘故。 §7.2高频和中频感应加热装置 一.感应加热装置分类 按电流频率分类：高频感应加热装置（100-1000KHz），常用频率范围为200-300KHz；中频感应加热装置（0.5-10KHz），常用频率范围为2.5和8.0KHz两种；超音频感应加热装置（10-100KHz），常用频率范围为30-40KHz；工频感应加热装置，频率为50Hz简单倍数。 按变频方式分类：电子管变频设备、机式变频设备、半导体（可控硅）变频设备和工频设备。 二.高频感应加热装置工作原理（补充） 高频感应加热装置也称高频炉或高频机，是目前热处理车间应用最多的一种表面淬火加热设备，其实质是一个大功率变频器，通过电子管振荡器将工频交流电变为大功率高频交流电，故又称电子管式高频发生器。电子管式高频感应加热装置工作原理可用下述方框说明： 首先，高频感应加热装置取得三相工频380V电压后，通过高压变压器升压，将380V升高到数千伏甚至一万伏以上；然后再由闸流管可控整流器整流成半压至全压范围内连续可调的直流高压，供给电子管振荡器。电子管振荡器将直流高压电变换为200-300KHz的高频高压电；淬火变压器将高频高压电变为能安全操作并符合加热要求的高频低压大电流。变压器低压端直接接淬火感应圈，放在感应圈内的工件作为振荡器负载，当高频电流流过感应圈时，感应圈内便产生强大高频磁场，金属工件感应产生涡流而发热，在极短时间内被加热到所需的温度。 稳压器起稳定闸流管和振荡管灯丝电压的作用，以保证它们正常工作。 控制电路的作用是使高频操作严格按照程序进行，以确保设备和人身的安全。 三.高频感应加热装置型号及命名方法（补充） 国产电子管式高频感应加热装置型号命名方法为：YG-□-□，YG表示高频电源，第一个数字表示振荡功率/KW，第二个数字表示振荡频率/KHz。 老式命名法：GP□-CR□，GP表示高频，第一个数字表示振荡功率/KW；C表示淬火；R表示熔炼；第二个数字表示型号顺序。 例：GP60-CR11表示振荡功率为60KW，既可淬火又可熔炼的高频感应加热装置；GP100-C3表示振荡功率为100KW，专用于淬火的高频感应加热装置。 四.感应圈设计 感应圈设计依据：1）工件形状尺寸；2）热处理技术要求；3）淬火机床精度；4）汇流排间距等。 设计内容包括感应圈形状、尺寸、圈数（单匝还是多杂）、感应圈与工件间的间隙、汇流排尺寸与连接方式、冷却方式等。 1.感应圈与工件间隙设计（P117-118） 间隙大小直接影响感应圈功率因素。间隙小，功率因素高，电流透入深度浅，加热速度快。 选取间隙时应考虑：1）淬火