感应热处理技术与设备的发展

　　感应加热电源的发展

　　1.晶闸管（SCR）中频电源

　　早期感应加热电源是机械式中频发电机，电效率低，为70%～75%，已被逐步淘汰出感应加热范围，取而代之的是晶闸管中频电源（也称可控硅中频电源）。晶闸管电源频率在2.5～8kHz，适用范围大大扩展。90年代初完全成熟，某些技术指标已经达到国际先进水平。它与机械式中频电源相比优点是体积小、重量轻，无机械运动，噪声小，能瞬时启动和停机，频率在工件运行中自动跟踪；缺点是过载能力低，故障率高，价格较高。

　　2.电子管高频电源

　　电子管高频电源调谐简单，使用方便，尽管频率高，应用范围还是较宽的。缺点为电效率低，约为50%；工作电压太高，安 全性差。

　　3.晶体管超 高频和高频电源

　　90年代后，晶体管高频电源（SIT高频电源、MOS FET高频电源、IGBT超音频电源等）开始研发。

　　静态感应晶体管SIT(Static Induction Transistor)实际上是一种结型场效应晶体管。SIT静电感应晶体管电源，集大电流、高耐压和高频特性于一体，但由于SIT电源单管功率小等缺点很难克服，国外公司已经停止研发和生产，国内已生产几十台，因备件缺乏，已经逐渐报废。

　　MOSFET（场效应晶体管电路）是一种电压型高频多数载流子器件， 国内晶体管MOSFET高频电源f =50～200kHz已能生产，功率达200kW。

　　IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)绝缘栅双极晶体管是MOSFET和GTR(功率晶管)相结合的产物，兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。GTR饱和压降低，载流密度大，但驱动电流较大；MOSFET驱动功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流密度小。IGBT综合了以上两种器件的优点，驱动功率小而饱和压降低。我国在90年开发成功IGBT超音频电源，目前国产IGBT电源已很成熟，频率可达到几百千赫兹。

　　感应热处理设备的技术进步

　　感应热处理设备中淬火机床也是重要方面。近十年来，大型汽车公司和规模较大的汽车厂，不断采购性能可靠、技术先进的淬火机床，这为国内感应热处理设备企业提供了一个技术提升的重要商机。经过顽强努，淬火机床有了巨大的进步。

　　（1）传动系统使用伺服电动机、滚珠丝杠副等机械装置，使工作行程速度稳定可靠，定位精度提高，一般公差不超过0.03mm。

　　（2）采用C N C系统控制编程与操作简便，LED触摸屏可显示和监控所有CNC参数、加工程序及工艺参数，并具有故障诊断与报警功能。

　　（3）感应加热过程的能量监控。感应加热过程的控制一直存在很多难点，保温、测温难，测温大多采用红外线测温仪，工件加热过程也是用操作者的经验来判断。能量监控器可以自动控制加热过程，调整参数，完成表面淬火过程。能量监控器的工作原理是：每种零件经过工艺试验，确定将其加热到淬火温度需要多少能量(kW/s)，将这个能量值设定，电压低时加热时间自动延长，电压高时加热时间自动缩短，以保持加热能量恒定。淬火加热的能量达到了设定值时，设备自动停止加热，从而保证加热质量和淬火质量的一致性。