恒翔鈦介紹有色金屬感應(yīng)加熱的物理特性和新技

熱溫成形除能夠快速形成高度復(fù)雜的幾何形狀之外，還可以提供大量的金屬晶粒流動(dòng)和機(jī)械性能優(yōu)勢(shì)，在擠壓和鍛造時(shí)，形成的纖維狀晶粒結(jié)構(gòu)可以阻止裂紋的發(fā)展和改善沖擊和疲勞性能，常見(jiàn)的熱溫成形金屬材料中，碳鋼無(wú)疑是最常見(jiàn)的，但隨著鈦，鋁、鎂、鈦和超合金等有色金屬鍛件或擠壓件在汽車(chē)、鐵路、航空航天等行業(yè)的廣泛應(yīng)用，有色金屬材料的需求量也越來(lái)越大。

溫度顯著影響合金的成形性及其形成優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品的能力，多數(shù)碳鋼的熱成形溫度通常在1200 ～1300℃左右，但不同牌號(hào)有色金屬合金的目標(biāo)溫度相差較大，在大多數(shù)應(yīng)用中，客戶不會(huì)簡(jiǎn)單地只要求提高工件的平均溫度，還會(huì)強(qiáng)調(diào)溫度均勻性，這些溫度均勻性要求，通常定義在某一方向或總體上，此外還有一些成形應(yīng)用要求在加熱過(guò)程后達(dá)到一定的溫度不均勻性，例如大型鋁合金坯料的等溫正向擠壓，為了在成形過(guò)程中保持近等溫條件，通常需要一定的縱向溫度梯度，來(lái)提高產(chǎn)品質(zhì)量和工具壽命。
材料性質(zhì)的實(shí)際意義
鈦，鋁、銅、銀和鎂合金等感應(yīng)加熱材料，不僅具有相對(duì)較高的導(dǎo)熱系數(shù)，還具有高導(dǎo)電性（即低電阻率），因此，交流電帶來(lái)的集膚效應(yīng)，在這些材料中將會(huì)非常顯著，感應(yīng)產(chǎn)生的熱量會(huì)集中在接近材料表面的位置，
當(dāng)加熱材料的目標(biāo)溫度接近其熔點(diǎn)時(shí)，靠近這些材料表面的磁通量線密度也會(huì)引起工件端部過(guò)熱的情形，這種現(xiàn)象是因工件末端的磁場(chǎng)線變形造成的，在靜態(tài)加熱系統(tǒng)中，可通過(guò)選擇合適的頻率、功率密度、線圈長(zhǎng)度和線圈直徑來(lái)解決。在連續(xù)式加熱過(guò)程中，這種現(xiàn)象也須注意，盡管坯料是由端到端系統(tǒng)進(jìn)料，但是坯料在某一瞬態(tài)生產(chǎn)條件下，仍會(huì)有明顯的電磁端部效應(yīng)。
由于材料中產(chǎn)生的溫度梯度會(huì)形成較大的熱應(yīng)力，導(dǎo)致工件內(nèi)部形成裂紋，當(dāng)加熱大型工件或當(dāng)工件組織處于“鑄造”狀態(tài)時(shí)，裂紋形成和擴(kuò)展的風(fēng)險(xiǎn)尤其值得注意，因?yàn)殍T造材料的孔隙率和潛在的不均勻在本質(zhì)上增加了這種可能性。
由于這些潛在的問(wèn)題，在選擇頻率、功率密度和加熱時(shí)間以及加熱設(shè)備的設(shè)計(jì)和控制時(shí)，就必須解決材料的局部過(guò)熱問(wèn)題。
感應(yīng)加熱的電磁效率本質(zhì)上與負(fù)載（坯料、棒、管等）電阻相關(guān)，高電阻率材料具有更高的加熱效率，與其他加熱該類型材料的方法相比，電磁感應(yīng)加熱仍可提供顯著的效率優(yōu)勢(shì)。
根據(jù)鈦，鋁、銅、銀和鎂合金的電子特性，一般需要相對(duì)較高的磁場(chǎng)強(qiáng)度來(lái)滿足生產(chǎn)率要求，有時(shí)為了獲得更大的電流透入深度，會(huì)使用非常低的頻率，此時(shí)的磁場(chǎng)強(qiáng)度會(huì)較大，電磁力也會(huì)非常高，在連續(xù)的坯料加熱過(guò)程中，當(dāng)坯料接近并通過(guò)最終的線圈出口時(shí)，坯料端部的磁場(chǎng)會(huì)發(fā)生扭曲變形，在線圈的端部區(qū)域，磁場(chǎng)的徑向分量會(huì)對(duì)坯料產(chǎn)生顯著的縱向力。由于鈦，鋁、鎂等有色合金密度較小，摩擦力也較小。當(dāng)縱向力超過(guò)摩擦力時(shí)，會(huì)將坯料從線圈中排出。在這種情況下，必須通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真來(lái)考慮額外的設(shè)計(jì)方法或材料處理方案，以避免這種潛在的危險(xiǎn)。
如上面所述，低頻電流使用在加熱低電阻率材料上有著諸多熱能優(yōu)勢(shì)。除了這些熱能優(yōu)勢(shì)之外，較低的頻率還可以顯著增加線圈功率因子。然而，在低頻率下，線圈電壓和每匝線圈的壓降較低，而線圈電流可能會(huì)相當(dāng)高，因此可能帶來(lái)諸多潛在問(wèn)題，包括線圈末端的線圈匝間作用的縱向電磁力增加，高傳輸損耗和負(fù)載匹配考驗(yàn)等，為了避免這些缺點(diǎn)，在某些情況下使用多層式線圈可能具有較大優(yōu)勢(shì)，

有色金屬感應(yīng)加熱新技術(shù)

相比傳統(tǒng)加熱，感應(yīng)加熱具有諸多優(yōu)勢(shì)，具有更高的熱效率且易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)、設(shè)備占地面積小、能夠進(jìn)行高精度實(shí)時(shí)調(diào)溫，利于生產(chǎn)工藝優(yōu)化等。從材料角度講，鋁合金等有色金屬感應(yīng)加熱具有加熱時(shí)間短、金屬氧化層薄、表層和內(nèi)部同時(shí)升溫、易短時(shí)間減小心表溫差；可實(shí)現(xiàn)溫度梯度，進(jìn)行等溫?cái)D壓；每個(gè)坯料加熱時(shí)間和加熱溫度相同，坯料性能一致性高等優(yōu)點(diǎn)，因此，有色金屬感應(yīng)加熱技術(shù)的提高，對(duì)有色金屬行業(yè)具有重要意義。
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