感应加热新技术、新工艺在汽车制造中的应用.pdf

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1、TopicReviewl苎堡苎．感应加热新技术新工艺在汽车制造中的应用中国第一汽车集团公司技术中心(吉林长春130011)姜波崔凯李航宇孙彤雷一感应加热的原理及特点电流(涡流见图2)。在工件中电阻的作用下将电能转变为热能，使工件本身加热。1．电磁感应现象电磁感应现象是指放在变化磁通量中的导体，会产生电动势。此电动势称为感应电动势或感生电动势，一若将此导体闭合成一回路，则该电动势会驱使电子流动，形成感应电流(见图1)。加热线体图2感应加热原理示意3．感应加热的优点如上所述，感应加热是利用在金属中产生的感应电流直接实现工件的加热。该加热方式是一种非接触式图1电磁感应现象示意加热，其

2、电热转换效率主要取决于金属材料的磁导率和感应器(变压器的初级线圈)与工件(变压器的次级线电磁感应现象的发现，乃是电磁学领域中最伟大圈)的耦合程度，即金属的磁导率越高，热转换效率越的成就之一。它不仅揭示了电与磁之间的内在联系，而高，感应器与工件的耦合越紧，热转换效率越高。而普且为电与磁之间的相互转化奠定了实验基础，为人类获通的炉中加热均需要有加热源，通过加热源的辐射、热取巨大而廉价的电能开辟了道路，在实用上有重大意量在加热介质中的对流，以及被加热体的热传导三个过义。电磁感应现象的发现，标志着一场重大的工业和技程实现金属工件的加热，其加热效率是加热源的能量转术革命的到来。事实证明，

3、电磁感应是发电机、感应电换效率、热量的对流效率和热量在被加热体中的传导效机、变压器和大部分其他电力设备操作的基础，在电率的综合效率。相比之下，感应加热具有如下优点：工、电子技术、电气化、自动化和工业加热方面的广泛(1)没有对流和传导的加热过程，在工件的内部应用，对推动社会生产力和科学技术的发展起到了重要直接加热，加热速度快。的作用。(2)减少了工件在加热过程中的氧化和脱碳。2．感应加热原理(3)节约能源，不需要炉中加热时所需的加热炉感应加热技术应用的就是变压器的工作原理，在的预热和升温，可随时开始和停止加热，在非工作周期感应器(变压器的初级线圈)中通入交变电流后，在其不需要保持

4、加热炉的温度。周围会产生交变磁场，放置在其附近的金属工件(变压(4)加热时间短，生产效率高，有效地减少了工器的短路次级线圈)在交变磁场的作用下，会产生电动艺成本。势，在该电动势的驱使下使工件中的电子流动形成感应(5)可实现零件的局部加热。参跏⋯旺—■●■II题II综述⋯IIToni∞IR汽车零部件制造技术专题(6)设备的机械化、自动化程度高，占地面积用效果非常好，熔融金属的成分均匀性也非常好，得到少，可实现与自动化生产线的共线生产。了用户的高度认可。除用于普通的铸造生产还可用于压(7)工作环境清洁、安全、噪声小，属于环境友力铸造的在线生产。好型生产方式。2．金属半固态成形中感应

5、加热技术的应用(8)设备的故障率低，维护、维修、保养成本随着全球性能源危机，汽车轻量化显得尤为重低。要，在汽车制造中铝合金及一些轻合金的应用越来越多。为了提高这些轻金属的强度，对铝制零件的内在二感应加热新技术及新工艺在汽车制质量要求也越来越高，一种能够改善金属内部组织造领域中的应用结构的半固态成形技术得到了广泛的应用。美国的由于感应加热技术具有上述诸多优点，在现代汽INDUCT0HEAT、AMERITHERM、ELECTROHEAT、车制造中广泛用于铸造加工中的黑色金属及各种有色金BONEFRONTIER等公司介绍了感应加热半固态成形技属的熔炼，压力加工中的毛坯透热，零件热处理

6、中的淬术(见图4)。半固态成形的概念就是首先将制备好的火、回火、正火及退火，焊接加工中的焊前预热、焊后坯料加热到较低熔点的温度，此时的组织状态是细小球的焊缝去应力退火有色金属的钎焊，部件装配过程中状颗粒和液态的混合相，然后这种半固态的液体注入到过盈配合零件的热装配、金属制件与塑料件的热合成，成型的模腔中成形，在结晶过程中每个细小的球状颗粒粘接涂胶过程中的感应加热烘干及固化，以及表面防护都可以作为一个晶核长大完成结晶过程，其最终的组织中的非金属粉末热涂覆等。结构是细密均匀的球状组织，与传统铸造的树枝状结晶1．隧道式感应加热炉的应用组织有很大区别。之所以能够得到球状组织，在加热过在

7、汽车零部件铸件的生产过程中，由美国Ajax程中需要利用搅拌的手段，使半熔融金属中的固态颗粒TOCCO、InductothermGroup、德国INDUGA等世界著进行球化，且在液态中分布均匀。而用感应加热方式即名感应加热设备制造商所提供技术先进的隧道式感应加将金属加热到所需的温度，另外在交变磁场的作用下，热炉已得到大量应用。隧道式感应加热炉(见图3)是还可以得到电磁搅拌的效果，因此该技术广泛用于电磁用于金属熔炼效率最高的电炉之一，在世界先进的有色连铸生产过程。该技术的优点有以下几个方面：及黑