4.1.5 感应加热的电气规范

感应加热的电参数是感应加热淬火的重要参数，直接影响工件的加热速度和加热温度。合理地选择电参数，不仅能使设备处于高效率的工作状态，输出所需要的功率，还能保证热处理的质量。

1.高频感应加热的电参数

高频感应加热装置的主要电参数是阳极电压V（阳）、阳极电流I（阳）、槽路电压V（槽）和栅极电压流I（栅）。阳极电压和阳极电流反映了振荡管的输入功率P（入），栅极电流反映了振荡管的工作特性，槽路电压反映的是设备是否处于最佳工作状态。

在实际生产中，由于设备的输出功率、感应器的效率、工件形状等因素等是不稳定的，所以电气参数的确定比较复杂，一般是先对这些参数进行估算，然后在生产中进行验证，对误差较大的再进行修改。

电参数的计算步骤如下：

1）根据式（4-8）计算工件的加热面积。

2）选择比功率。

3）根据式（4-9）计算设备功率选择设备。计算功率应不大于实际设备功率。

4）确定阳极电压和阳极电流。阳极电压一般取上限，小件可适当降低。

5）由阳极电流求得栅极电流：I（栅）=I（阳）/（5～10）。

6）计算加热时间。连续加热淬火时的加热时间τ按下式计算：

τ=h/v （4-10）

式中 h——感应器高度（mm）；

τ——连续淬火时的加热时间（s）；

v——感应器与工件的相对移动速度（mm/s）。

2.发电机式中频感应加热的电参数

发电机式中频感应加热设备的有效输出功率P（有效）按下式计算：

P（有效）=U（负）·I（负）·cosφ （4-11）

式中 U（负）——负载电压（V）；

I（负）——负载电流（A）；

P（有效）——设备的有效功率（W）；

cosφ——功率因数。

发电机式中频感应加热设备最大输出功率的调谐，应保证感应淬火质量的稳定并使设备运转处于最佳状态。在选定工艺参数时，应通过改变发电机的励磁电流、淬火变压器的匝比（初级的匝数/次级的匝数）及附加电容器的电容量，来获得最大输出功率。励磁电压增加，励磁电流增大，则输出功率增大。匝比可根据感应器的直径和高度进行选择，电容的选配应保证cosφ值为-0.95～0.9。

淬火变压器的匝比和接入的电容量取决于感应器的直径或高度。匝比的选择可参考表4-13和表4-14。

感应淬火时，当要求的淬硬层深度超过现有设备的透热深度时，可以采用以下类似传导式加热的方法，来获得所需的淬硬层深度。

1）降低比功率，延长加热时间，使淬硬层深度加深。

2）同时加热时采用间断加热法，通过热传导增加透热深度。不同频率下靠热传导可达到的淬硬层深度如表4-15所示。

表4-13 8kHz中频采用同时加热时的匝比

注：淬火变压器为DSZ—1，初级电压为375V；如果初级电压为750V，表中匝比须乘以2。

表4-14 中频加热连续淬火时的变压器匝比和电容量

注：1.淬火变压器为DSZ—1，初级电压为375V；如果初级电压为750V，表中匝比须乘以2，电容量须除以4。

2.感应器高度为15～20mm。

表4-1 5不同频率下靠热传导可达到的淬硬层深度

3）增大工件和感应器间的间隙，延长加热时间，使淬硬层加深。

4）在炉中预热或感应预热，然后再进行感应淬火。

5）连续加热淬火时可降低移动速度，亦可使工件自下而上移动进行预热，然后再自上而下移动进行连续加热淬火。

6）对于一些淬火面积稍大于设备允许值时，可使工件在感应器内上下移动加热，然后再淬火。

这些方法加热时间长，生产效率低，热效率也低，只适用于单件、急件或小批试制时使用。