通常人們對(duì)物體的加熱,一是利用煤、油、氣等能源的燃燒產(chǎn)生熱量;二是利用電爐等用電器將電能轉(zhuǎn)換成熱量。這些熱量只有通過熱傳遞的方式(熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流、熱輻射),才能傳遞到需要加熱的物體上,也才能達(dá)到加熱物體的目的。由于這些加熱方式,被加熱的物體是通過吸收外部熱量實(shí)現(xiàn)升溫的。因此,它們都屬于間接加熱方式。
我們知道,熱量的自然傳遞規(guī)律是:熱量只能從高溫區(qū)向低溫區(qū),高溫體向低溫體,高溫部分向低溫部分自然的傳遞。因此,只有當(dāng)外部的熱量、溫度明顯多于、高于被加熱物體時(shí),才能將其有效地加熱。 這就需要用很多的能量來建立一個(gè)比被加熱物體所需要的熱量多的多、溫度高的多的高溫區(qū)。如爐,烘箱等。這樣,不但這些熱量中只有少部分能夠傳遞到被加熱體上,造成很大的能源浪費(fèi)。 而且加熱時(shí)間長,在燃燒、加熱的過程中,還會(huì)產(chǎn)生大量的有害性物質(zhì)和氣體。它們既會(huì)對(duì)被加熱體造成腐蝕性的損害,又會(huì)對(duì)大氣造成污染。即便是使用電爐等電能加熱方式,雖然無污染,但仍然存在著效率低、成本高、加熱速度慢等缺點(diǎn)。
科學(xué)的進(jìn)步與發(fā)展,使我們今天無論是對(duì)金屬物體加熱還是對(duì)非金屬物體加熱,都可以采用高效、快速,且十分節(jié)能和環(huán)保的方式加熱.這就是直接加熱方式。 對(duì)于非金屬材料,可采用工作頻率約240MHZ及以上,能使其內(nèi)部分子、原子每秒振動(dòng)、磨擦上億次之多的微波加熱。對(duì)于金屬材料,則可采用工作頻率在幾千赫茲(KHZ)至幾百千赫茲、兆赫茲(MHZ)以上的中頻、超音頻、高頻、超高頻感應(yīng)加熱。也可以采用低頻感應(yīng)加熱,如工頻50HZ等。
中頻、超音頻、高頻感應(yīng)加熱,是將工頻(50HZ)交流電轉(zhuǎn)換成頻率一般為1KHZ至上百KHZ,甚至頻率更高的交流電.利用電磁感應(yīng)原理,通過電感線圈轉(zhuǎn)換成相同頻率的磁場(chǎng)后,作用于處在該磁場(chǎng)中的金屬物體上。 利用渦流效應(yīng),在金屬物體中生成與磁場(chǎng)強(qiáng)度成正比的感生旋轉(zhuǎn)電流(即渦流)。由旋轉(zhuǎn)電流借助金屬物體內(nèi)的電阻,將其轉(zhuǎn)換成熱能。同時(shí)還有磁滯效應(yīng)、趨膚效應(yīng)、邊緣效應(yīng)等,也能生成一定的熱量,它們共同使金屬物體的溫度急速升高,實(shí)現(xiàn)快速加熱的目的。
高頻電流的趨膚效應(yīng),可以使金屬物體中的渦流隨頻率的升高,而集中在金屬表層環(huán)流。這樣就可以通過控制工作電流的頻率,實(shí)現(xiàn)對(duì)金屬物體加熱深度的控制。既能提高加工工藝的質(zhì)量,又可以保證能量被充分地利用。 當(dāng)用于紅沖、熱煅及工件整體退火等工藝時(shí),由于工件需要的加熱深度大,甚至需要透熱.這時(shí)可以將感應(yīng)加熱設(shè)備的工作頻率降低(如中頻、超音頻);當(dāng)用于表面淬火、焊接等工藝時(shí),它們需要的加熱深度小,這時(shí)則可以將工作頻率升高(如高頻)。另一方面,對(duì)于體積較小的工件或管材、板材,選用高頻加熱方式,對(duì)于體積較大的工件,選用中頻、超音頻加熱方式。