高频淬火加热功率确定

（1）关于感应加热装置各种功率的概念及其关系 a)直流输入功率

电子管式高频装置的直流输入功率为阳极电压和阳极直流分量之乘积，即Po=Ea·Ia0。GP100-C4型的最大直流输入功率P0=13.5kV ×12A=162kW。 b）额定振荡功率

额定振荡功率为最大直流输入功率转换为振荡功率的最大值，额定振荡功率是在阳极电压、阳极电流、阳极损耗为额定值，振荡器工作在最佳状态下（弱过压状态）进行测定的。额定振荡功率实际就是额定输出功率，它是高频装置很重要的技术指标。

额定振荡功率P1=ηaP0。ηa是阳极效率（即振荡管效率），其值为0.6~0.8。若取ηa=0.65，则直流输入功率为162kW的高频装置，其额定振荡功率P1=ηaP0=0.65×162kW≈100kW。

对于中频感应加热装置来说，没有直流转换环节，所以只有额定输出功率指标。 c）负载吸收功率

负载吸收功率是指额定振荡功率在振荡器回路产生各种损耗后，最后传输到工件使工件加热所消耗的电功率。回路损耗主要包括淬火变压器的传输损耗、感应器的传输损耗和回路传输损耗（回路电阻损耗、栅极激励损耗和短路线圈损耗等）。所以负载吸收功率PL：

PL＝P1ηBηMηC （6-2-16）

式中 P1——额定振荡功率；

ηB——淬火变压器效率，0.65-0.85，常取0.8； ηM——感应器电效率， 0.65-0.85,常取0.8； ηC——回路的传输效率，0.9。

若额定振荡功率为l00kW，根据式（6-2-16）可算得负载吸收功率PL约为58kW。

（2）加热零件单位表面功率的确定

零件单位表面功率又称比功率，是指被加热零件单位面积上所需要的功率。比功率是计算零件需要的总功率，进而选择感应装置功率的最基本的依据。

比功率与淬火层深度、零件大小、加热时间、电流频率以及加热方法有关。比功率大小直接影响加热速度的快慢。比功率越大，加热愈快，淬火层越深。

准确确定比功率较困难，生产上常采用近似估算、查图表或取经验数据等方法确定。表6-2-9为比功率的使用范围。

表6-2-9比功率Pb使用范围。 频率 一次淬火Pb/(kW/cm2) 范围 中频淬火 高频淬火 0.5～2.0 0.5～4.0 常用范围 0.8～1.5 0.8～2.0 连续淬火Pb/(kW/cm2) 范围 1.0～4.0 1.0～4.0 常用范围 2～3.5 2～3.5 一般来讲，零件淬火面积愈小，或零件尺寸愈小，形状愈简单，使用频率愈低，淬火层要求较浅，材料原始组织较细密，材料为中碳钢或中碳低合金钢时，宜选用比功率使用范围的上限，以获得较快的加热速度，在较短的加热时间内获得较薄的淬火层。反之，应取比功率使用范围的下限。例如铸铁零件，原始组织中有带状组织或大块铁素体，形状复杂（如齿轮、花键轴及油孔、键槽的零件），应选用较小的比功率。

（3）零件加热所需要的总功率 acd)一次淬火（一次加热）

将确定的比功率Pb乘以一次淬火面积S(一次加热面积)得零件加热所需的总功率PA，即：

PA =PbS （6-2-16）

式中 Pb——比功率；

S——一次加热面积。

b）连续淬火（连续加热）

连续淬火时，其总功率的计算应考虑感应圈高度，即

PA =πDhPb （6-2-16）

式中 D——零件直径；

h——感应圈高度。

因为 h=τkυ （6-2-18） 式中 τk——加热时间；

υ——加热时零件与感应圈相对运动速度。

则式（6-2-16）可该写为： PA =πDτkυPb （6-2-19） 加热总规律PA应等于负载吸收规律PL。 （4）感应加热装置的输出功率

在加热总功率的基础上，将淬火变压器效率、感应圈效率、回路传输效率考虑进去，可 得出感应

PA加热装置所需要的额定振荡功率，即： P（6-2-20）

根据P1再考虑留必要的功率余量，就可查阅有关频率范围内的感应加热装置规格，选取满足功率要求的型号。如果功率满足不了要求时，则应考虑改变淬火方式，如改为连续淬火法，用较小功率的设备处理较大的零件等。

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