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国际金属加工网 2019年08月08日

更快、更精确、更高效——感应加热凭借这些优势,已征服了多个应用领域。该工艺具有易于集成、生产率高且能耗低等特点,例如,在焊接和热套装配前的加热工艺,淬火的硬化工艺或树脂浸漆预热工艺,感应加热都能充分发挥其典型优势。EMAG eldec 的专家们对这些优势了如指掌:30多年来,公司一直致力于设计研发高品质、耐用型感应加热电源。如今,这家公司的专家们正利用低频技术 (LF) 扩展其产品范围。多项具体应用实例表明:工艺可受益于更短的节拍时间以及更高的可重复性。

焊接和热套装配工艺对于汽车制造尤其具有挑战性,因为必须以较短的节拍时间完成大量工件的加工,并且在加工时不得造成材料结构过度改变-这就是为什么感应加热通常是相互关联的整个工艺流程中不可或缺的一个部分。使用这项技术可以非常快速地使部件达到工艺所需的加工温度。达到加工温度之后便可以立即开始主要加工工艺。当然,部件不可过热,不可出现硬度降低、氧化或变形等现象。

低频技术在试验中大放异彩

eldec技术中心的应用实例证明了EMAG eldec低频感应电源 (LF) 在此方面所具备的优势:目标是将一个简单的齿圈(类似于齿轮)加热到200 摄氏度至370 摄氏度之间的温度,并尽可能达到较短的节拍时间和工艺可靠性。为此,专家们借助数值计算,将低频感应加热与典型的中频感应加热进行了比较。结果显而易见:

  • 使用2 kHz 低频、过程持续时间为五秒时,整个齿圈都已达到所需的最低温度200 摄氏度(见图)。

  • 如果使用12.5 kHz 中频,则允许的最高温度必须提升到420 摄氏度。否则,在规定的五秒内,整个齿圈中无法达到200 摄氏度的最低温度。但此时,不得再提高最高温度。

  • 或者,在使用中频时也可以延长过程持续时间。此时,需要8.5秒的加热时间才能实现所需的温度分布(在不超过最高温度的情况下)。

体积内快速加热

“采用试错方式时,我们会制造一台感应器,进行测试,然后再重新设计;与这种方法相比,使用数值计算可以更精确、更快速地设计出所需的过程。这些结果可以很好地转化为实践应用,并能非常清楚地证明低频技术所带来的优势,”eldec 公司应用技术研发部副经理Dirk Schlesselmann 解释说,“低频加热的速度更快,因为磁场能够更深地穿透到部件中。因此,与中频技术相比,我们能显著缩短节拍时间,此外还能更容易地保持在所需温度过程范围内,并降低过热的风险。还有很重要的一点就是,出现的温度梯度更小。这意味着,部件裂开的风险更小。”在此背景下,EMAG eldec 的感应技术专家们可以提供多种采用低频技术的感应电源(功率:50 至500 kW,频率范围:2 至8 kHz)。这项技术可应用的范围极广:例如,在预热传动齿轮以进行焊接、热套装配电动机外壳中的定子、浸漆定子或淬火后回火时,这项技术应用具有很大的益处。“原则上,若要在较短节拍时间内对体积内的任何地方进行加热,便可以使用低频技术。我们的低频感应电源不仅可确保更快的流程,而且还可以实现高的工艺可靠性。此外,设备所采用的尖端技术也为其锦上添花。这些设备采用IGBT晶体管技术,其效率超过90 %,且能精确计量能量。我们希望能够立即将这些低频领域的优势有针对性地推向市场。”

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eldec 感应技术的典型应用:须将齿圈加热到最低200 度至最高370 度的温度。

两种温度分布——分别在五秒的加工时间后:使用2 kHz(左图)时,齿圈显示达到所需的温度200 摄氏度——红色表示:达到目标温度。没有超过允许的最高温度370 摄氏度。使用12.5 kHz(右图)时,最高温度必须提升到420 度——灰色表示:超过最高温度。

使用低频2 kHz(左图)时,磁场能够更深地穿透到部件中(右图:使用中频12.5 kHz 时)。

Dirk Schlesselmann,eldec 公司应用技术研发部副经理。


(埃马克)

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