感應(yīng)熱處理技術(shù)與設(shè)備的發(fā)展

　　感應(yīng)加熱電源的發(fā)展

　　1.晶閘管（SCR）中頻電源

　　早期感應(yīng)加熱電源是機(jī)械式中頻發(fā)電機(jī)，電效率低，為70%～75%，已被逐步淘汰出感應(yīng)加熱范圍，取而代之的是晶閘管中頻電源（也稱可控硅中頻電源）。晶閘管電源頻率在2.5～8kHz，適用范圍大大擴(kuò)展。90年代初完全成熟，某些技術(shù)指標(biāo)已經(jīng)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。它與機(jī)械式中頻電源相比優(yōu)點(diǎn)是體積小、重量輕，無(wú)機(jī)械運(yùn)動(dòng)，噪聲小，能瞬時(shí)啟動(dòng)和停機(jī)，頻率在工件運(yùn)行中自動(dòng)跟蹤；缺點(diǎn)是過(guò)載能力低，故障率高，價(jià)格較高。

　　2.電子管高頻電源

　　電子管高頻電源調(diào)諧簡(jiǎn)單，使用方便，盡管頻率高，應(yīng)用范圍還是較寬的。缺點(diǎn)為電效率低，約為50%；工作電壓太高，安 全性差。

　　3.晶體管超 高頻和高頻電源

　　90年代后，晶體管高頻電源（SIT高頻電源、MOS FET高頻電源、IGBT超音頻電源等）開(kāi)始研發(fā)。

　　靜態(tài)感應(yīng)晶體管SIT(Static Induction Transistor)實(shí)際上是一種結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管。SIT靜電感應(yīng)晶體管電源，集大電流、高耐壓和高頻特性于一體，但由于SIT電源單管功率小等缺點(diǎn)很難克服，國(guó)外公司已經(jīng)停止研發(fā)和生產(chǎn)，國(guó)內(nèi)已生產(chǎn)幾十臺(tái)，因備件缺乏，已經(jīng)逐漸報(bào)廢。

　　MOSFET（場(chǎng)效應(yīng)晶體管電路）是一種電壓型高頻多數(shù)載流子器件， 國(guó)內(nèi)晶體管MOSFET高頻電源f =50～200kHz已能生產(chǎn)，功率達(dá)200kW。

　　IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)絕緣柵雙極晶體管是MOSFET和GTR(功率晶管)相結(jié)合的產(chǎn)物，兼有MOSFET的高輸入阻抗和GTR的低導(dǎo)通壓降兩方面的優(yōu)點(diǎn)。GTR飽和壓降低，載流密度大，但驅(qū)動(dòng)電流較大；MOSFET驅(qū)動(dòng)功率很小，開(kāi)關(guān)速度快，但導(dǎo)通壓降大，載流密度小。IGBT綜合了以上兩種器件的優(yōu)點(diǎn)，驅(qū)動(dòng)功率小而飽和壓降低。我國(guó)在90年開(kāi)發(fā)成功IGBT超音頻電源，目前國(guó)產(chǎn)IGBT電源已很成熟，頻率可達(dá)到幾百千赫茲。

　　感應(yīng)熱處理設(shè)備的技術(shù)進(jìn)步

　　感應(yīng)熱處理設(shè)備中淬火機(jī)床也是重要方面。近十年來(lái)，大型汽車公司和規(guī)模較大的汽車廠，不斷采購(gòu)性能可靠、技術(shù)先進(jìn)的淬火機(jī)床，這為國(guó)內(nèi)感應(yīng)熱處理設(shè)備企業(yè)提供了一個(gè)技術(shù)提升的重要商機(jī)。經(jīng)過(guò)頑強(qiáng)努，淬火機(jī)床有了巨大的進(jìn)步。

　　（1）傳動(dòng)系統(tǒng)使用伺服電動(dòng)機(jī)、滾珠絲杠副等機(jī)械裝置，使工作行程速度穩(wěn)定可靠，定位精度提高，一般公差不超過(guò)0.03mm。

　?。?）采用C N C系統(tǒng)控制編程與操作簡(jiǎn)便，LED觸摸屏可顯示和監(jiān)控所有CNC參數(shù)、加工程序及工藝參數(shù)，并具有故障診斷與報(bào)警功能。

　?。?）感應(yīng)加熱過(guò)程的能量監(jiān)控。感應(yīng)加熱過(guò)程的控制一直存在很多難點(diǎn)，保溫、測(cè)溫難，測(cè)溫大多采用紅外線測(cè)溫儀，工件加熱過(guò)程也是用操作者的經(jīng)驗(yàn)來(lái)判斷。能量監(jiān)控器可以自動(dòng)控制加熱過(guò)程，調(diào)整參數(shù)，完成表面淬火過(guò)程。能量監(jiān)控器的工作原理是：每種零件經(jīng)過(guò)工藝試驗(yàn)，確定將其加熱到淬火溫度需要多少能量(kW/s)，將這個(gè)能量值設(shè)定，電壓低時(shí)加熱時(shí)間自動(dòng)延長(zhǎng)，電壓高時(shí)加熱時(shí)間自動(dòng)縮短，以保持加熱能量恒定。淬火加熱的能量達(dá)到了設(shè)定值時(shí)，設(shè)備自動(dòng)停止加熱，從而保證加熱質(zhì)量和淬火質(zhì)量的一致性。