高頻熱處理裝置:應用于淬火工藝等領域的裝置-中文百科頻道

利用原理

電磁感應原理

高頻熱處理裝置

1831年，英國物理學家faraday發現了電磁感應現象，并且提出了相應的理論解釋。其内容為，當電路圍繞的區域内存在交變的磁場時，電路兩端就會感應出電動勢，如果閉合就會産生感應電流。

利用高頻電壓或電流來加熱通常有兩種方法：

（1）電介質加熱：利用高頻電壓（比如微波爐加熱）

（2）感應加熱：利用高頻電流（比如密封包裝）

電介質加熱（dielectric heating）

電介質加熱通常用來加熱不導電材料，比如木材。同時微波爐也是利用這個原理。原理如圖

高頻熱處理裝置

當高頻電壓加在兩極闆層上，就會在兩極之間産生交變的電場。需要加熱的介質處于交變的電場中，介質中的極分子或者離子就會随着電場做同頻的旋轉或振動，從而産生熱量，達到加熱效果。

感應加熱（induction heating）

高頻熱處理裝置

感應加熱原理為産生交變的電流，從而産生交變的磁場，再利用交變磁場來産生渦流達到加熱的效果。

基本電磁定律

如果采用MKS制，e的單位為V，Ø的單位為Wb，H的單位為A/m，B的單位為T。

以上定律基本闡述了電磁感應的基本性質，

集膚效應

當交流的電流流過導體的時候，會在導體中産生感應電流，從而導緻電流向導體表面擴散。也就是導體表面的電流密度會大于中心的電流密度。這也就無形中減少了導體的導電截面，從而增加了導體交流電阻，損耗增大。工程上規定從導體表面到電流密度為導體表面的1/e=0.368的距離δ為集膚深度。

用交流電流流向被卷曲成環狀的導體（通常為銅管），由此産生磁束，将金屬放置其中，磁束就會貫通金屬體，在與磁束自繳的方向産生渦電流（旋轉電流），于是感應電流在渦電流的影響下産生發熱，用這樣的加熱方式就是感應加熱。

由此，對金屬等被加熱物體，在非接觸的狀态下就能加熱。

這時窩電流的特性是：在線圈接近的物體上集中，感應加熱表現出在物體的表面上較強裡邊較弱的特點，用這樣的原理來對被加熱體的必要的地方集中加熱，達到瞬間加熱的效果，從而提高生産效率和工作量等。

高頻熱處理裝置

① 可快速加熱。

(與其它方法相比，以秒為單位即可加熱到所要求的目标溫度。)

② 可局部加熱。

③ 省能源。

(處理時間以外，僅待機電力就可以，很合理)省電。

④ 可在相對穩定的溫度下自動運轉。

(即使無熟練技能，也可安定生産加工。)

⑤ 綠色環保。

(不産生有害物質。)

⑥ 被加熱物質，有諸條件要求，但隻要是金屬就可以加熱。

* 所謂的諸條件，主要是加熱頻率數，高頻輸出。

* 通常大的被加熱物體使用低頻率，小的物體使用高頻率。

* 根據被加熱物體的質量/處理時間，溫度，來決定高頻的輸出。

高頻熱處理裝置

高頻加熱的成功于否取決于感應線圈的對加熱體的大小，形狀，間距的有關。感應線圈是要做到均勻加熱、加熱效果好，并且要有強度和準确度。

感應線圈是一般用一圈或數圈的銅管來做，一般采用水冷的方式對線圈進行冷卻。

簡單形狀的線圈容易設計，但是複雜的線圈設計比較複雜，計算難，一般主要靠經驗和熟練來設計。

感應線圈的基本形狀一般。

被加熱體的外面，内面，平面加熱的方式

（A）是一般用的最多的形狀，（B）比（A）的效率低，一般主要用于管材裡邊加熱，（C）是主要用于被加熱體的表面連續加熱。

Elementary symbol	Name	Atomic weight	Specific weight	Melting point	Boiling point	Specific heat	Coefficientof heat conduction	Element number
Ag	silver	107.880	10.49	960.80	2210	0.056(0')	1.0(0'C)	47
Al	aluminum	26.97	2.699	660.2	2060	0.223	0.53	13
As	arsenic	74.91	5.73	814	610	0.082	-	33
Au	gold	197.21	9.32	1063.0	2970	0.031	0.71	79
B	boron	10.82	2.3	2300+-300	2550	0.309	-	5