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感应热处理技术与设备的发展

发布日期:2017-07-27 作者:华锐电磁 点击:

  感应加热电源的发展
  
  1.晶闸管(SCR)中频电源
  
  早期感应加热电源是机械式中频发电机,电效率低,为70%~75%,已被逐步淘汰出感应加热范围,取而代之的是晶闸管中频电源(也称可控硅中频电源)。晶闸管电源频率在2.5~8kHz,适用范围大大扩展。90年代初完全成熟,某些技术指标已经达到国际先进水平。它与机械式中频电源相比优点是体积小、重量轻,无机械运动,噪声小,能瞬时启动和停机,频率在工件运行中自动跟踪;缺点是过载能力低,故障率高,价格较高。
  
  2.电子管高频电源
  
  电子管高频电源调谐简单,使用方便,尽管频率高,应用范围还是较宽的。缺点为电效率低,约为50%;工作电压太高,安全性差。
  
  3.晶体管超高频和高频电源
  
  90年代后,晶体管高频电源(SIT高频电源、MOS FET高频电源、IGBT超音频电源等)开始研发。
  
  静态感应晶体管SIT(Static Induction Transistor)实际上是一种结型场效应晶体管。SIT静电感应晶体管电源,集大电流、高耐压和高频特性于一体,但由于SIT电源单管功率小等缺点很难克服,国外公司已经停止研发和生产,国内已生产几十台,因备件缺乏,已经逐渐报废。
  
  MOSFET(场效应晶体管电路)是一种电压型高频多数载流子器件, 国内晶体管MOSFET高频电源f =50~200kHz已能生产,功率达200kW。
  
  IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)绝缘栅双极晶体管是MOSFET和GTR(功率晶管)相结合的产物,兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。GTR饱和压降低,载流密度大,但驱动电流较大;MOSFET驱动功率很小,开关速度快,但导通压降大,载流密度小。IGBT综合了以上两种器件的优点,驱动功率小而饱和压降低。我国在90年开发成功IGBT超音频电源,目前国产IGBT电源已很成熟,频率可达到几百千赫兹。
  
  感应热处理设备的技术进步
  
  感应热处理设备中淬火机床也是重要方面。近十年来,大型汽车公司和规模较大的汽车厂,不断采购性能可靠、技术先进的淬火机床,这为国内感应热处理设备企业提供了一个技术提升的重要商机。经过顽强努,淬火机床有了巨大的进步。
  
  (1)传动系统使用伺服电动机、滚珠丝杠副等机械装置,使工作行程速度稳定可靠,定位精度提高,一般公差不超过0.03mm。
  
  (2)采用C N C系统控制编程与操作简便,LED触摸屏可显示和监控所有CNC参数、加工程序及工艺参数,并具有故障诊断与报警功能。
  
  (3)感应加热过程的能量监控。感应加热过程的控制一直存在很多难点,保温、测温难,测温大多采用红外线测温仪,工件加热过程也是用操作者的经验来判断。能量监控器可以自动控制加热过程,调整参数,完成表面淬火过程。能量监控器的工作原理是:每种零件经过工艺试验,确定将其加热到淬火温度需要多少能量(kW/s),将这个能量值设定,电压低时加热时间自动延长,电压高时加热时间自动缩短,以保持加热能量恒定。淬火加热的能量达到了设定值时,设备自动停止加热,从而保证加热质量和淬火质量的一致性。

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