刀片超高频加热超高频农具加热

双频感应加热技术介绍

由于趋肤效应的存在，使得在工件热处理中很难通过单一频率对类似于齿轮这样表面凹凸工件进行均匀加热。如果采用中频进行加热，感应电流透入深度会很大，齿轮上产生的感应电流只通过齿底，不通过齿顶，齿底比齿顶升温快，从而导致齿底硬化良好而齿顶硬化不足；而如果采用高频加热，由于感应电流透入深度较小，只能对齿轮的齿顶进行加热，齿底比齿顶升温慢，从而导致齿顶硬化良好而齿底硬化不足。

单一频率加热齿轮受热不均匀，易产生较大变形或裂纹，合格率低。

图3 齿轮单一频率加热效果左（中频）右（高频）

因此单一频率加热，无论采用高频还是中频都很难得到理想的加热效果。如果可以将高频和中频结合起来对齿轮加热，就可以很好地解决该问题，双频感应加热在这种情况下便具有了的优势。双频感应加热采用高频加热齿顶，中频加热齿根来达到对齿轮类工件表面均匀加热的目的。使用双频加热时齿轮加热效果如图4所示，这时齿顶和齿根都能得到有效硬化，得到较好的仿形淬硬层。

热辐射P2=Aeσ(T14-T24)，其中，A1是工件表面积，e 是工件表面辐射率，σ是斯潘特-玻尔兹曼常数，T1和T2分别为工件和环境温度，单位为K式温度（K 式温度为温度273.15 摄氏度）。在200摄氏度到595摄氏度区间，钢的辐射率为0.8。

线圈损耗P3就是线圈上的损耗。这个损耗可以通过减少感应圈的电阻来减少。比如，采用高纯度的铜管或是超导材料。这个损耗会导致感应器发热，必须进行冷却。

电源功率P=（P1 P二* P3）*n，n为加热效率，刀片超高频加热超高频农具加热，不同的材质加热效率不同。如钢的加热效率约为0.6。

（2）频率计算

工作频率的选取对透热的均匀性和节能都有非常重要的意义。在选择合适的工作频率时，首先需要了解穿透深度的概念。

穿透深度指的是，大约86%的能量集中的深度。

d=50300

其中，d是穿透深度，单位是c；P1为工作温度下的感应器电阻率，单位为Ω? cm；f 为工作频率，单位为Hz；u1为感应圈的相对磁导率，无单位。

需要注意的是，由于电阻率和导磁率的变化，穿透深度随着温度的变化而变化。通常电阻率是正温度系数，也就是说，电阻率随着温度的上升而增大，所以，穿透深度会变深。对于非导磁体材料，穿透深度通常会变深2-3 倍。对于导磁体，可能随着温度的升高导致失磁，比如铁在居里点770 度左右，导磁率会很快下降到1，穿透深度会增加20 倍左右。

感应加热技术的应用

感应加热原理

所谓感应加热电源，就是利用电磁感应原理产生高频感应涡流热效应，从而对工件进行加热的装置，它本质上是一种具有功率控制功能的频率转化器。加热电源将50Hz的工频电源转换成10kHz或者更高频率的高频电源，高频电流通过线圈产生交变的磁场，当磁场内磁力线通过待加热金属工件时，交变的磁力线穿透金属工件形成回路，故在其横截面内产生涡流，使待加热工件局部迅速发热，进而达到工业加热的目的。

感应加热示意图

感应加热技术起始于1831年，发明人法拉第。直道19世纪后半叶，感应加热技术才开始用于实际生产---导体加热。初的应用领域是金属熔化。随着金属熔化应用领域的发展，1927年对钢件表面淬火开始出现。主要是曲轴和气缸筒的加热处理。固态高频电源于1967年开始应用。现在已经从低频装置发展成高频装置，并且效率不断提升。