感應(yīng)電爐
高頻的高頻大電流流向被繞制成環(huán)狀或其它形狀的加熱線圈(通常是用紫銅管制作)。由此在線圈內(nèi)產(chǎn)生極性瞬間變化的強(qiáng)磁束,將金屬等被加熱物體放置在線圈內(nèi),磁束就會(huì)貫通整個(gè)被加熱物體,在被加熱物體的內(nèi)部與加熱電流相反的方向,便會(huì)產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的很大渦電流。由于被加熱物體內(nèi)存在著電阻,所以會(huì)產(chǎn)生很多的焦耳熱,使物體自身的溫度迅速上升,達(dá)到對(duì)所有金屬材料加熱的目的。
一、熱處理:各種金屬的局部或整體淬火、退火、回火、透熱;
二、熱成型:整件鍛打、局部鍛打、熱鐓、熱軋;
三、焊接:各種金屬制品釬焊、各種刀具刀片、鋸片鋸齒的焊接、鋼管、銅管焊接、同種異種金屬焊接;
四、金屬熔煉:金、銀、銅、鐵、鋁等金屬的(真空)熔煉、鑄造成型及蒸發(fā)鍍膜;
五、高頻加熱機(jī)其它應(yīng)用:半導(dǎo)體單晶生長(zhǎng)、熱配合、瓶口熱封、牙膏皮熱封、粉末涂裝、金屬植入塑料等。 [1]
感應(yīng)電爐按電源頻率可分為高頻爐、中頻爐和工頻爐三類(lèi);按工藝目的可分為熔煉爐、加熱爐、熱處理設(shè)備和焊接設(shè)備等;按其結(jié)構(gòu)形式、傳動(dòng)方式等也可進(jìn)行分類(lèi)。常用的感應(yīng)電爐習(xí)慣上歸納為有心感應(yīng)熔煉爐、無(wú)心感應(yīng)熔煉爐、真空感應(yīng)熔煉爐、感應(yīng)淬火設(shè)備和感應(yīng)頭熱設(shè)備等。
有心感應(yīng)熔煉爐
有心爐以有穿過(guò)感應(yīng)線圈的鐵心而得名,又因熱源是一環(huán)繞的金屬溝槽,故又稱(chēng)為槽式爐。有心爐又可分為開(kāi)槽式和閉槽式兩類(lèi),開(kāi)槽式已基本被淘汰。該爐型具有加熱速度快,電、熱效率高,功率因數(shù)高,金屬燒損少,熔煉成本低,設(shè)備投資少(為無(wú)心爐的1/2~1/3),操作方便等一系列優(yōu)點(diǎn)。但是,在開(kāi)始使用時(shí)爐內(nèi)要有起熔體,所以起爐和改換金屬品種困難,故只適用于單一品種和大批量金屬的連續(xù)熔煉和保溫。
感應(yīng)熔煉爐
熔煉爐的命名是相對(duì)有心爐而言,其金屬液盛于一坩堝中,故又名坩堝爐。此種爐型主要用于特種鋼、鑄鐵、有色金屬及其合金的熔煉和保溫。無(wú)心爐具有熔煉溫度高、雜質(zhì)污染少,合金成分均勻、勞動(dòng)條件好等許多優(yōu)點(diǎn)。與有心爐相比,無(wú)心爐起爐和改換金屬品種比較容易,使用較靈活,但其電、熱效率遠(yuǎn)比有心爐低。無(wú)心爐由于表面溫度低,不利于要求高溫造渣工藝的熔煉。
熔煉爐有高頻、中頻和工頻之分。
(1)高頻熔煉爐
高頻爐容量一般在50公斤以下,適用于實(shí)驗(yàn)室和小規(guī)模生產(chǎn)中供熔煉特種鋼和特種合金之用。
中頻熔煉爐
中頻熔煉爐的容量和功率都比高頻爐大。主要用于特種鋼、磁性合金和銅合金等的熔煉。這種爐子由于需要昂貴的變頻設(shè)備,所以在一些較大容量的場(chǎng)合已改用工頻無(wú)心爐。但是,和工頻爐相比,中頻爐也有其獨(dú)到之處。如對(duì)于同樣容量的爐子,中頻爐的輸入功率比工頻爐大,所以熔化速度比較快,中頻爐在冷爐起熔時(shí)不需要起爐塊,金屬液可以全部倒出等,所以使用時(shí)比工頻爐靈活方便;另外,中頻熔煉爐溶液對(duì)坩堝沖刷輕些,對(duì)爐襯有利。因此,在發(fā)展了大功率廉價(jià)的中頻電源之后,中頻爐還是大有前途的。
(3)工頻熔煉爐
工頻熔煉爐是幾種熔煉爐中出現(xiàn)最晚而發(fā)展最迅速的。主要用于鑄鐵和鋼,特別是高強(qiáng)度鑄鐵和合金鑄鐵的熔煉以及鑄鐵溶液的升溫、保溫和成分調(diào)整等;另外也用于銅、鋁等有色金屬及其合金的熔煉。爐子容量小采用工頻的不經(jīng)濟(jì)的,以鑄鐵為例,容量小于750公斤時(shí)電效率就顯著下降。
真空感應(yīng)熔煉爐
真空感應(yīng)熔煉爐
真空感應(yīng)熔煉爐用來(lái)熔煉耐熱合金、磁性合金、電工合金和高強(qiáng)度鋼等。該爐型的特點(diǎn)是在熔煉過(guò)程中爐溫、真空度和熔煉時(shí)間等的控制比較容易,所以爐料的脫氣可以很充分。另外,合金料的添加量也可以精確控制,所以是熔煉含鋁、鈦等活潑元素的耐熱合金和精密合金的較合適的爐子。
上述感應(yīng)熔煉爐除具有電冶金的一般優(yōu)點(diǎn),如易于造成必須的氣氛,便于調(diào)節(jié)溫度規(guī)范,減少金屬燒損、保證鑄件質(zhì)量、提高生產(chǎn)率和降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度外,尚因金屬液內(nèi)產(chǎn)生的電磁攪拌作用,能確保合金成分的均勻。
感應(yīng)淬火設(shè)備
感應(yīng)淬火設(shè)備主要由電源、淬火控制設(shè)備(包括感應(yīng)器)和淬火機(jī)床三部分組成。感應(yīng)淬火方法是現(xiàn)代機(jī)器制造工業(yè)中的一種主要的表面淬火方法,具有質(zhì)量好、速度快、氧化少、成本低、勞動(dòng)條件好和易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化等一系列優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)工件的大小和淬硬層的深淺來(lái)確定合適的電源功率和頻率(可以是工頻、中頻和高頻)。感應(yīng)器的形狀和尺寸主要取決于工件外形和淬火工藝的要求。淬火機(jī)床也隨工件的大小、形狀和淬火工藝要求而有多種多樣。對(duì)成批生產(chǎn)的零件,特別是在自動(dòng)化生產(chǎn)線上,多采用專(zhuān)用機(jī)床。一般中、小工廠,由于工件批量多,數(shù)量少,多使用通用淬火機(jī)床。
感應(yīng)加熱設(shè)備
感應(yīng)加熱設(shè)備主要用于金屬材料在鍛造、沖壓、擠壓、軋制等熱加工前的加熱,它使整個(gè)工件里外都達(dá)到工藝要求的溫度。這種設(shè)備主要由電源(一般采用中頻或工頻)、加熱控制設(shè)備、感應(yīng)加熱爐和上、下料機(jī)構(gòu)等組成。同其他各種加熱方法相比,感應(yīng)加熱法有許多優(yōu)點(diǎn)。首先,由于熱量是在被加熱材料的內(nèi)部產(chǎn)生,所以加熱速度可以提得很高,且在相同受熱時(shí)間的條件下,徑向溫差比較小,故被加熱工件不至于有顯著的變形。其次,因?yàn)榧訜崴俣瓤?,所以即使在大氣里面加熱,材料表面的氧化和脫碳也非常少(如鋼坯的鍛造加熱為例,用感?yīng)加熱方法,鋼材的氧化損失可以控制在0.05~0.5%以下,而用燃燒爐加熱,氧化損失一般達(dá)到2.5~3.0%),所以感應(yīng)加熱爐一般不需要?dú)怏w保護(hù)。感應(yīng)加熱爐的主體就只有一個(gè)感應(yīng)器,這種爐子不需要如燃燒爐那樣有復(fù)雜的管路系統(tǒng),也不需要燃燒爐、電阻爐那樣有厚厚的爐墻,所以能很緊湊地組織在生產(chǎn)線中,甚至組合在其他的加工機(jī)械中。另外,在工作過(guò)程中,這種電爐不會(huì)產(chǎn)生如燃燒爐或保護(hù)氣體電阻爐那種油污或有害氣體,在爐子周?chē)矝](méi)有那樣大的輻射熱,因此,勞動(dòng)條件比其他爐子好得多。
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