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感應熱處理設備發(fā)展情況簡介

1 前言

     感應熱處理具有加熱速度快、節(jié)約能量、不氧化脫碳、不污染環(huán)境以及生產(chǎn)效率高等多方面優(yōu)點，這些優(yōu)越性為熱處理工作者廣泛認同，因此近十幾年來發(fā)展很快。當然這一實際需求，也大大促進國產(chǎn)感應熱處理設備的發(fā)展和技術(shù)提升。以長春的“中國一汽”為例，該公司擁有感應熱處理設備近100多臺，其中近十年新增或更新的設備就有50臺，幾乎全部是可控硅中頻設備和IGBT超音頻設備�，F(xiàn)在“一汽”的中型卡車的感應熱處理零件重量以達到291.3kg，占全部熱處理零件的52%，感應熱處理真正地挺起了熱處理的半壁江山。

2 我國早期的感應熱處理設備情況

     50年代初、中期隨著“一汽”和“一拖”的建設，從蘇聯(lián)引進一批高、中頻熱處理設備，總共20臺左右，另有極少數(shù)的捷克設備。國人從此認識了感應熱處理。50年代末期國內(nèi)有幾家工廠先后開發(fā)了高、中頻電源設備，如天津廣播器材廠和北京廣播器材廠開發(fā)了電子管高頻設備；湘潭電機廠和錦州電機廠開發(fā)了機械式中頻發(fā)電機；大約60年代中期天津勞動局技工學校（后來的天津第九機床廠）開始生產(chǎn)簡易的淬火機床[1]。他們開啟了我國自行研發(fā)和生產(chǎn)感應熱處理設備的先河。

3  目前我國感應熱處理電源設備的現(xiàn)狀和發(fā)展

     中、高頻電源設備是感應熱處理的關鍵設備。目前我國熱處理行業(yè)除最古老的火花間隙式高頻電源沒有使用外，其他幾種電源都在使用，其中機式中頻發(fā)電機和電子管式高頻電源盡管落后，在某些地區(qū)或工廠，仍是主力生產(chǎn)設備�，F(xiàn)就各種電源的優(yōu)缺點介紹如下：

3.1  機械式中頻發(fā)電機

      機械式中頻發(fā)電機大約在1920年研發(fā)成功，當年美國俄亥俄州的克拉克公司首先將其用于曲軸軸頸的淬火，這是最早用于工業(yè)生產(chǎn)的中頻電源。它的最大優(yōu)點是耐用，除工作幾年要更換軸承外，幾乎不需要維修保養(yǎng)。它的缺點是頻率固定，使用范圍受到限制；占地面積大；噪音大；耗水量大；電效率較低，約為70~75%左右[2]。

2.2  電子管高頻電源

      電子管高頻電源大約誕生于1930年左右。它的主要優(yōu)點是調(diào)諧簡單、使用方便，盡管頻率高（后開發(fā)出超音頻），應用范圍還是較寬的（在不講究加熱效率的情況下）。它的主要缺點是電效率低，約為50%左右；工作電壓太高，安全性差；單機功率小等[2]。

2.3  晶閘管（SCR）式中頻電源

     晶閘管（SCR）中頻電源亦稱可控硅中頻電源，這種電源國際上約在1970年左右研制成功，并開始大量使用。我國約在80年代研制成功并開始試用。90年代初完全成熟，某些技術(shù)指標已經(jīng)達到國際先進水平。感應淬火用的晶閘管中頻電源頻率一般為2.5~8kHz。它與機式中頻相比具有很多優(yōu)點：體積小，重量輕；無機械運動，噪音小；啟動停止方便，頻率可以根據(jù)零件需要調(diào)整，并在運行中自動跟蹤，保持在最高的功率因數(shù)下運行；安裝容易，不需要特殊基礎；淬火設備的單機功率可達1000kW；電效率可達90%[2]。

2.4  晶體管超音頻和高頻電源

     晶體管超音頻和高頻電源一般指：（1）IGBT超音頻電源、MOSFET高頻電源和SIT高頻電源。晶體管超音頻和高頻電源國際上大約在20世紀70年代中后期先后開發(fā)成功。我國在90年代開發(fā)成功。目前國產(chǎn)IGBT電源已很成熟，我公司生產(chǎn)的IGBT電源的某些指標已經(jīng)達到國際先進水平：頻率8~50kHz功率可達500kW、頻率50~100kHz功率可達200kW。國產(chǎn)MOSFET做到200kHz、100kW。SIT高頻電源國內(nèi)已生產(chǎn)了幾十臺，但由于備件缺乏，已經(jīng)逐漸報廢。SIT電源因單管功率小等缺點很難克服，國外公司已經(jīng)停止研發(fā)和生產(chǎn)。晶體管電源優(yōu)點與晶閘管電源的優(yōu)點相同或相近，但其頻率可做到幾百千赫�，F(xiàn)用下表對上述內(nèi)容進行總結(jié)：