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感应加热原理

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  感应加热表面淬火是利用电磁感应原理░,在工件表面层产生密度很高的感应电流░,迅速加热至奥氏体状态░,随后快速冷却得到马氏体组织的淬火方法░,当感应圈中通过一定频率的交流电时░,在其内外将产生与电流变化频率相同的交变磁场。金属工件放入感应圈内░,在磁场作用下░,工件内就会产生与感应圈频率相同而方向相反的感应电流。由于感应电流沿工件表面形成封闭回路░,通常称为涡流。此涡流将电能变成热能░,将工件的表面迅速加热。涡流主要分布于工件表面░,工件内部几乎没有电流通过░,这种现象称为表面效应或集肤效应。感应加热就是利用集肤效应░,依靠电流热效应把工件表面迅速加热到淬火温度的。感应圈用紫铜管制做░,内通冷却水。当工件表面在感应圈内加热到一定温度时░,立即喷水冷却░,使表面层获得马氏体组织。

  感应电动势的瞬时值为:

  式中:e——瞬时电势░,V;Φ——零件上感应电流回路所包围面积的总磁通░,Wb░,其数值随感应器中的电流强度和零件材料的磁导率的增加而增大░,并与零件和感应器之问的间隙有关。

  为磁通变化率░,其绝对值等于感应电势。电流频率越高░,磁通变化率越大░,使感应电势P相应也就越大。式中的负号表示感应电势的方向与的变化方向相反。

  零件中感应出来的涡流的方向░,在每一瞬时和感应器中的电流方向相反░,涡流强度取决于感应电势及零件内涡流回路的电抗░,可表示为:

  式中░,I——涡流电流强度░,A;Z——自感电抗░,Ω;R——零件电阻░,Ω;X——阻抗░,Ω。

  由于Z值很小░,所以I值很大。

  零件加热的热量为:

  式中Q——热能░,J;t——加热时间░,s。

  对铁磁材料(如钢铁)░,涡流加热产生的热效应可使零件温度迅速提高。钢铁零件是硬磁材料░,它具有很大的剩磁░,在交变磁场中░,零件的磁极方向随感应器磁场方向的改变而改变。在交变磁场的作用下░,磁分子因磁场方向的迅速改变将发生激烈的摩擦发热░,因而也对零件加热起一定作用░,这就是磁滞热效应。这部分热量比涡流加热的热效应小得多。钢铁零件磁滞热效应只有在磁性转变点A2(768℃)以下存在░,在A2以上░,钢铁零件失去磁性░,因此░,对钢铁零件而言░,在A2点以下░,加热速度比在A2点以上时快。


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