電磁感應(yīng)式加熱的分類(lèi)與區(qū)別

英國(guó)物理學(xué)家法拉第的電磁感應(yīng)定律告訴我們磁可以生電，丹麥的自然哲學(xué)家?jiàn)W斯特的右手定則(安培定則)告訴我們電可以生磁。然而無(wú)論是磁生電還是電生磁，所針對(duì)的物體必須具有良好的導(dǎo)電、導(dǎo)磁或既導(dǎo)電又導(dǎo)磁的的特性。由于通常只有金屬材料才能符合條件，而非金屬材料中則只有石墨等極少數(shù)物質(zhì)符合條件。因此電磁感應(yīng)加熱技術(shù)主要應(yīng)用于對(duì)金屬材料和石墨的加熱。

那么，熱量是如何產(chǎn)生的呢？設(shè)備輸出的交變電流，通過(guò)電感線圈（感應(yīng)圈）轉(zhuǎn)換成交變磁場(chǎng)后，作用于處于電磁場(chǎng)中的金屬工件（或石墨）上。這時(shí)在工件中便會(huì)自然地產(chǎn)生許多閉合的旋轉(zhuǎn)電流（渦流），該電流極大（相當(dāng)于短路電流）．由于電流具有熱效應(yīng)（Ｑ＝Ｉ＊Ｉ＊Ｒ），所以自然會(huì)產(chǎn)生了很多的熱量。另外，工件內(nèi)部還存在著一種磁滯損耗，它也會(huì)使工件內(nèi)部產(chǎn)生一定的熱量。因此，工件便會(huì)在極短的時(shí)間（多以秒計(jì)）內(nèi)急劇升溫．如果需要，可使任何金屬材料達(dá)到熔點(diǎn)，石墨達(dá)到升華。

根據(jù)設(shè)備所輸出的交變電流的頻率高低不同，可將感應(yīng)加熱技術(shù)按工作頻率分為五類(lèi)：低頻感應(yīng)加熱，中頻感應(yīng)加熱，超音頻感應(yīng)加熱，高頻感應(yīng)加熱和超高頻感應(yīng)加熱。　　　　　　　　　　　　　　　由于交變電流在導(dǎo)體中流動(dòng)時(shí)存在著趨膚效應(yīng)，即，隨著電流的頻率升高，電流會(huì)趨向于導(dǎo)體的表層流過(guò)。因此，這五種感應(yīng)加熱方式便有了不同的特性．

特性比較：

1） 低頻感應(yīng)加熱方式

頻率最低，頻率范圍：工頻（50HZ）至1KHZ 左右，常用的頻率多為工頻。相對(duì)加熱深度最深，加熱厚度******，約10-20mm;。主要用于對(duì)大工件的整體加熱、退火、回火和表面淬火等。

2） 中頻感應(yīng)加熱方式

頻率范圍：一般1KHZ至20KHZ左右，典型值是8KHZ左右。加熱深度、厚度約3-10mm。多用于較大工件，大直徑軸類(lèi)，大直徑厚壁管材，大模數(shù)齒輪等工件的加熱、退火、回火、調(diào)質(zhì)和表面淬火及較小直徑的棒材紅沖、煅壓等。

3） 超音頻感應(yīng)加熱方式

頻率范圍：一般20KHZ至40KHZ左右（因?yàn)橐纛l頻率為20HZ至20KHZ，所以稱(chēng)它為超音頻）。加熱深度、厚度，約2-3mm。多用于中等直徑的工件深層加熱、退火、回火、調(diào)質(zhì)，較大直徑的薄壁管材加熱、焊接、熱裝配，中等齒輪淬火等。

4） 高頻感應(yīng)加熱方式

頻率范圍：一般40KHZ至200KHZ左右，常用40KHZ至80KHZ。加熱深度、厚度，約1-2mm。多用于小型工件的深層加熱、紅沖、煅壓、退火、回火、調(diào)質(zhì)，表面淬火，中等直徑的管材加熱和焊接、熱裝配，小齒輪淬火等。

5） 超高頻感應(yīng)加熱方式

頻率相對(duì)最高，頻率范圍：一般200KHZ以上，可高達(dá)幾十MHZ。加熱深度、厚度最小，約0.1-1mm。多用于局部的極小部位或極細(xì)的棒材淬火、焊接，小型工件的表面淬火等。

感應(yīng)式加熱的主要優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)：

1）對(duì)工件無(wú)需整體加熱，可有選擇性地進(jìn)行局部加熱，因而電能消耗少，工件變形小。

2）加熱速度快，可使工件在極短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到所需溫度，甚至1秒以?xún)?nèi)。從而使工件的表面氧化和脫碳都較輕，大多數(shù)工件都無(wú)須氣體保護(hù)。

3）可根據(jù)需要通過(guò)調(diào)整設(shè)備的工作頻率和功率，對(duì)表面淬硬層進(jìn)行調(diào)控。從而使淬硬層的馬氏體組織較細(xì)，硬度、強(qiáng)度和韌性都比較高。

4）經(jīng)感應(yīng)加熱方式熱處理后的工件，表面硬層下有較厚的韌性區(qū)域，具有較好的壓縮內(nèi)應(yīng)力，使工件的抗疲勞和破斷能力都更高。

5）加熱設(shè)備便于安裝在生產(chǎn)線上，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化，便于管理，可有效地減少運(yùn)輸，節(jié)約人力，提高生產(chǎn)效率。

6）一機(jī)多用。即可完成淬火、退火、回火、正火、調(diào)質(zhì)等熱處理工藝，又可完成焊接、熔煉、熱裝配、熱拆卸及透熱成形等工作。

7）使用方便、操作簡(jiǎn)單、可隨時(shí)開(kāi)啟或停止。且無(wú)須預(yù)熱。

8）即可手動(dòng)操作，也可半自動(dòng)和全自動(dòng)操作；即可長(zhǎng)時(shí)間地連繼工作，亦可即用即停隨機(jī)使用。有利于設(shè)備在供電低谷電價(jià)優(yōu)惠期的使用。

9）電能利用率高，環(huán)保節(jié)能，安全可靠，工人工作條件好，國(guó)家提倡。等等.

雖然，它也存在著一些缺點(diǎn)。例如，設(shè)備比較復(fù)雜，一次投入的成本相對(duì)較高，感應(yīng)部件（感應(yīng)圈）互換性和適應(yīng)性較差，不宜于在一些形狀復(fù)雜的工件上應(yīng)用等。但它的綜合指標(biāo)好，優(yōu)點(diǎn)明顯多于缺點(diǎn)。所以，感應(yīng)式加熱是目前金屬加工的一種主要工藝。是取代煤炭加熱、油料加熱、燃?xì)饧訜?，以及電爐加熱、電烘箱加熱等加熱方式的理想選擇。

感應(yīng)加熱設(shè)備的選擇

如何選擇、選用感應(yīng)加熱設(shè)備呢？主要要從幾個(gè)方面考慮：

1） 被加熱的工件形狀和尺寸

工件大、棒料、實(shí)材，應(yīng)選用相對(duì)功率大，頻率低的感應(yīng)加熱設(shè)備；工件小、管材、板材、齒輪等，則選用相對(duì)功率小，頻率高的感應(yīng)加熱設(shè)備。

2） 需要加熱的深度和面積

加熱深度深，面積大，整體加熱，應(yīng)選用功率大，頻率低的感應(yīng)加熱設(shè)備；加熱深度淺，面積小，局部加熱，選用相對(duì)功率小，頻率高的感應(yīng)加熱設(shè)備。

3） 所需的加熱速度

需要的加熱速度快，應(yīng)選用功率相對(duì)較大，頻率相對(duì)較高的感應(yīng)加熱設(shè)備。

4）設(shè)備的連繼工作時(shí)間

連續(xù)工作時(shí)間長(zhǎng)，相對(duì)選用功率略大的感應(yīng)加熱設(shè)備。

5）感應(yīng)部件與設(shè)備的連線距離

連線長(zhǎng)，甚至需要使用水冷電纜連接，應(yīng)相對(duì)選用功率較大的感應(yīng)加熱設(shè)備。

6）工藝要求

一般來(lái)說(shuō)，淬火、焊接等工藝，相對(duì)可以功率選小一些，頻率選高一些；退火、回火等工藝，相對(duì)功率選大一些，頻率選低一些；紅沖、熱煅、熔煉等，需要透熱效果好的工藝，則功率應(yīng)選得更大，頻率選得更低。

7）工件的材料

金屬材料中熔點(diǎn)高的相對(duì)選用功率大一些，熔點(diǎn)低的相對(duì)選用功率小一些；電阻率小的選用功率大一些，電阻率大的選用功率小一些。等等。

以上這些基本知識(shí)，必須綜合分析和應(yīng)用，才能用的好，用的巧，用的自如。這不但是每個(gè)感應(yīng)加熱設(shè)備的專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員必須掌握的，也需要使用者、欲用者盡量了解和掌握的。