熱輻射P2=Aeσ(T14-T24),其中,A1是工件表面積,e 是工件表面輻射率,σ是斯潘特-玻爾茲曼常數,T1和T2分別為工件和環(huán)境溫度,單位為K式溫度(K 式溫度為溫度273.15 攝氏度)。在200攝氏度到595攝氏度區(qū)間,鋼的輻射率為0.8。
線圈損耗P3就是線圈上的損耗。這個損耗可以通過減少感應圈的電阻來減少。比如,采用高純度的銅管或是超導材料。這個損耗會導致感應器發(fā)熱,必須進行冷卻。
電源功率P=(P1 P二* P3)*n,高頻熱處理爐,n為加熱效率,不同的材質加熱效率不同。如鋼的加熱效率約為0.6。
(2)頻率計算
工作頻率的選取對透熱的均勻性和節(jié)能都有非常重要的意義。在選擇合適的工作頻率時,首先需要了解穿透深度的概念。
穿透深度指的是,大約86%的能量集中的深度。
d=50300
其中,d是穿透深度,單位是c;P1為工作溫度下的感應器電阻率,單位為Ω? cm;f 為工作頻率,單位為Hz;u1為感應圈的相對磁導率,無單位。
需要注意的是,高頻熱處理,由于電阻率和導磁率的變化,穿透深度隨著溫度的變化而變化。通常電阻率是正溫度系數,也就是說,電阻率隨著溫度的上升而增大,所以,穿透深度會變深。對于非導磁體材料,穿透深度通常會變深2-3 倍。對于導磁體,可能隨著溫度的升高導致失磁,比如鐵在居里點770 度左右,導磁率會很快下降到1,穿透深度會增加20 倍左右。
同步雙頻感應加熱技術指在一個感應線圈上同時輸出高頻和中頻兩種不同頻率,對一個工件進行快速加熱。同步雙頻感應加熱技術可以實現對兩種頻率強度的分別調整,從而調整兩種頻率分量的輸出比例,來使得齒面和齒根的淬硬深度滿足工藝要求,從而提高工件的性能指標。
圖5 雙逆變器同步雙頻感應加熱原理圖
如圖6所示,中頻波F1與高頻波F2進行疊加并同步施加到感應線圈中。
圖6 同步雙頻感應加熱技術
同步雙頻感應發(fā)生器包括正常功率輸出的一個高頻和中頻轉換器,通過IGBT技術在中頻振蕩的基礎上疊加高頻振蕩。同步雙頻感應加熱速度快,加熱時間一般小于0.5s,并且能夠獲得極小的奧氏體晶粒從而極大的提高了熱處理的質量,獲得均勻的仿形淬硬層,提高了工件的生產率并且減小了工件淬火的變形量。
在加熱不同模數齒輪時發(fā)現,齒輪模數對電流頻率的選擇有極大影響。對某一模數齒輪加熱時,有一個優(yōu)選頻率,當頻率高于優(yōu)選值時,高頻熱處理(淬火),齒頂溫度高于齒根;反之,當頻率低于優(yōu)選值時,齒根溫度高于齒頂。
5.6焊接參數確定
過我們長時間的高頻釬焊研究和大量的客戶經驗,選擇該機型中的自動加熱模式,高頻感應熱處理,自動加熱模式加熱電流總共分為五段,在這過程中鋁制金屬特性是隨著溫度升高而電阻升高,焦耳效應導致在加熱過程中是約加熱升溫速度越塊,這和我們研究總結出來的焊接工藝是不符的,因此我們采用電流逐級遞減的方式對焊接部位進行加熱。這樣可以保證加熱均勻的前提下提高焊接部位溫度,防止工件在高溫段過燒,后為了使焊接工藝的完整性,我們在其后設定保溫小電流,確保其達到熔深達標、無氣孔砂眼等工藝標準。
圖12加熱參數設置 圖13運行參數顯示
5.7焊后清洗
當焊接完成后,焊料堆積區(qū)表面需要會有助劑殘渣,需要對其進行清洗,目前比較環(huán)保的方式是采用超聲波清洗。我公司可提供高頻焊焊后超聲波清洗機。
圖14全自動超聲波清洗機 圖15工業(yè)單槽超聲波清洗機
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