感应热处理设备发展情况简介

1 前言

     感应热处理具有加热速度快、节约能量、不氧化脱碳、不污染环境以及生产效率高等多方面优点，这些优越性为热处理工作者广泛认同，因此近十几年来发展很快。当然这一实际需求，也大大促进国产感应热处理设备的发展和技术提升。以长春的“中国一汽”为例，该公司拥有感应热处理设备近100多台，其中近十年新增或更新的设备就有50台，几乎全部是可控硅中频设备和IGBT超音频设备。现在“一汽”的中型卡车的感应热处理零件重量以达到291.3kg，占全部热处理零件的52%，感应热处理真正地挺起了热处理的半壁江山。

2 我国早期的感应热处理设备情况

     50年代初、中期随着“一汽”和“一拖”的建设，从苏联引进一批高、中频热处理设备，总共20台左右，另有极少数的捷克设备。国人从此认识了感应热处理。50年代末期国内有几家工厂先后开发了高、中频电源设备，如天津广播器材厂和北京广播器材厂开发了电子管高频设备；湘潭电机厂和锦州电机厂开发了机械式中频发电机；大约60年代中期天津劳动局技工学校（后来的天津第九机床厂）开始生产简易的淬火机床[1]。他们开启了我国自行研发和生产感应热处理设备的先河。

3  目前我国感应热处理电源设备的现状和发展

     中、高频电源设备是感应热处理的关键设备。目前我国热处理行业除最古老的火花间隙式高频电源没有使用外，其他几种电源都在使用，其中机式中频发电机和电子管式高频电源尽管落后，在某些地区或工厂，仍是主力生产设备。现就各种电源的优缺点介绍如下：

3.1  机械式中频发电机

      机械式中频发电机大约在1920年研发成功，当年美国俄亥俄州的克拉克公司首先将其用于曲轴轴颈的淬火，这是最早用于工业生产的中频电源。它的最大优点是耐用，除工作几年要更换轴承外，几乎不需要维修保养。它的缺点是频率固定，使用范围受到限制；占地面积大；噪音大；耗水量大；电效率较低，约为70~75%左右[2]。

2.2  电子管高频电源

      电子管高频电源大约诞生于1930年左右。它的主要优点是调谐简单、使用方便，尽管频率高（后开发出超音频），应用范围还是较宽的（在不讲究加热效率的情况下）。它的主要缺点是电效率低，约为50%左右；工作电压太高，安全性差；单机功率小等[2]。

2.3  晶闸管（SCR）式中频电源

     晶闸管（SCR）中频电源亦称可控硅中频电源，这种电源国际上约在1970年左右研制成功，并开始大量使用。我国约在80年代研制成功并开始试用。90年代初完全成熟，某些技术指标已经达到国际先进水平。感应淬火用的晶闸管中频电源频率一般为2.5~8kHz。它与机式中频相比具有很多优点：体积小，重量轻；无机械运动，噪音小；启动停止方便，频率可以根据零件需要调整，并在运行中自动跟踪，保持在最高的功率因数下运行；安装容易，不需要特殊基础；淬火设备的单机功率可达1000kW；电效率可达90%[2]。

2.4  晶体管超音频和高频电源

     晶体管超音频和高频电源一般指：（1）IGBT超音频电源、MOSFET高频电源和SIT高频电源。晶体管超音频和高频电源国际上大约在20世纪70年代中后期先后开发成功。我国在90年代开发成功。目前国产IGBT电源已很成熟，我公司生产的IGBT电源的某些指标已经达到国际先进水平：频率8~50kHz功率可达500kW、频率50~100kHz功率可达200kW。国产MOSFET做到200kHz、100kW。SIT高频电源国内已生产了几十台，但由于备件缺乏，已经逐渐报废。SIT电源因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。晶体管电源优点与晶闸管电源的优点相同或相近，但其频率可做到几百千赫。现用下表对上述内容进行总结：