應中國某研究所要求，由深圳喆能電子技術(shù)有限公司提供設(shè)備及場地，對客戶所提供的特制金屬模具進行電磁感應加熱并通過相關(guān)檢測進行技術(shù)驗證。
根據(jù)客戶說明，該模具應用于高溫高壓的制造工藝中，使用前需將模具加熱到一定溫度。相對于傳統(tǒng)的電加熱及熱輻射加熱方式，電磁感應加熱方式無疑有著極大的優(yōu)勢，主要表現(xiàn)在電磁感應加熱方式具有精確的加熱指向和精準的溫度控制，強弱電隔離，安全、高效且無污染。同時，感應加熱設(shè)備投資成本低，尤其控溫精確，將會在很大程度上提高產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。
為確保模具在應用新的感應加熱方式后沒有對模具產(chǎn)生任何可預見的不良影響，深圳喆能電子技術(shù)有限公司搭建了模具加熱試驗平臺，對客戶所提供的模具進行相關(guān)的技術(shù)模擬及檢測驗證。
一、加熱原理
將50Hz工頻電轉(zhuǎn)換為20KHz左右的高頻交流電，利用變頻磁感應原理，高速變化的電流流過高頻線圈產(chǎn)生變化的磁場，高速變化的磁場產(chǎn)生的磁力線通過線圈外部的金屬時產(chǎn)生無數(shù)的渦流，渦電流使得金屬主動發(fā)熱，從而起到加熱的目的，整個過程是“電—磁—熱”的高效轉(zhuǎn)化過程，相比傳統(tǒng)電加熱節(jié)能效果好。
二、實驗平臺
公司根據(jù)所加熱模具的尺寸，定制了長度為400mm，外徑為Ф120mm內(nèi)徑為Ф100mm的陶瓷管，并在管段外直接纏繞上感應線圈，線圈采用10平方毫米高溫云母銅線密繞，調(diào)試時根據(jù)模具外形、感量和匹配率調(diào)整線圈匝數(shù)。
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加熱部分
（10KW加熱裝置） |
原理 |
采用磁驅(qū)動及變頻的技術(shù)，使線圈內(nèi)部的負載主動發(fā)熱，從而起到加熱模具的目的。整個過程是“電-磁 - 熱”高效轉(zhuǎn)換。 |
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目標溫度 |
40°C -150°C，精度±3°C |
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加熱產(chǎn)品 |
1、針對上述Ф40mm的小尺寸壓藥模具，材料為9SiCr
2、各模具單獨加熱時間為3min-10min。 |
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定制線圈 |
加熱區(qū)域線圈選用10mm2的定制導線，根據(jù)模具形狀調(diào)整線圈疏密度。 |
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測溫點 |
每個模具設(shè)置1個測溫點，以采集溫度并控制加溫系統(tǒng)。 |
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溫度顯示 |
采用數(shù)字溫度控制器，實時顯示加熱溫度。 |
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控制部分 |
采用數(shù)字信號控制，當測溫原件檢測到當前溫度后，輸出0-10v/4-20mA或485信號控制輸出加熱功率。并配有溫控保護措施。 |
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輸入AC電壓：220V及380V |
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測溫探頭安裝位置
三、實驗目的與結(jié)論
感應加熱過程中的溫度均勻性研究
經(jīng)過多次的試驗摸索及驗證，要使得模具升溫在滿足要求的時間內(nèi)達到目標溫度，又要滿足模具各測溫點溫差不超過3°C的要求，各不同模具的需要不同的功率，且不同形狀模具所需要的繞線疏密程度也不一樣。
加熱頻次和時間對模具內(nèi)部質(zhì)量的影響
從模具的加熱前后的兩次無損探傷和金相組織分析檢測所得結(jié)論上看，在該實驗條件下的加熱方式和頻次，對模具自身的影響幾乎可以忽略。
磁化現(xiàn)象
從理論上說，物質(zhì)是否會被電流磁化，取決于物質(zhì)的材質(zhì)、磁場強度以及磁場力作用時間。而電磁感應加熱則是利用變頻磁感應原理，由高速變化的電流流過高頻線圈產(chǎn)生變化的磁場，高速變化的磁場產(chǎn)生的磁力線通過線圈外部的金屬時產(chǎn)生無數(shù)的渦流，渦電流使得金屬主動發(fā)熱，從而起到加熱的目的，由此看來，磁場作用的時間極短且正反的高速轉(zhuǎn)換，沒有使得模具被磁化的條件。而且經(jīng)實驗驗證，經(jīng)過電磁感應加熱后的模具，所具有的磁性特性沒有任何明顯變化。
撰稿：深圳喆能電子技術(shù)有限公司，專注電磁加熱技術(shù)，重新定義加熱方式！
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