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本文作者：齊成輝作者單位：中國重汽集團(tuán)大同齒輪有限公司

一、感應(yīng)加熱的原理和優(yōu)勢

(一)感應(yīng)加熱原理。感應(yīng)加熱技術(shù)類似于變壓器的工作原理，感應(yīng)設(shè)備中一旦流過交變電流，就會在其周圍產(chǎn)生出交變性的磁場，將需要加熱的金屬工件置于交變磁場的環(huán)境中，就會在金屬中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，在感應(yīng)電動勢的作用下能夠在金屬工件內(nèi)部產(chǎn)生出電子移動，進(jìn)而產(chǎn)生感應(yīng)電流。而工件自身的電阻在一定的感應(yīng)電流下，能夠?qū)㈦娔懿糠洲D(zhuǎn)化為熱能，進(jìn)而加熱金屬工件本身。

(二)感應(yīng)加熱的優(yōu)勢。通過上述對感應(yīng)加熱原理的分析，可以看出通過在金屬內(nèi)部形成的感應(yīng)電流，直接利用工件自身進(jìn)行加熱的過程。這種加熱方式的特點(diǎn)在于，其屬于非接觸的加熱方式，因此在電熱轉(zhuǎn)換過程中，能量的效率基本取決于金屬材料自身的磁導(dǎo)率以及感應(yīng)設(shè)備同金屬工件的耦合能力。故而我們可以認(rèn)為，金屬材料自身的磁導(dǎo)率越高，其自身的熱轉(zhuǎn)換效率會相應(yīng)地提升，感應(yīng)設(shè)備同金屬工件的耦合能力越強(qiáng)，熱轉(zhuǎn)換效率也會相應(yīng)地提升。而普通加熱方式中，主要是通過加熱源，通過輻射的形式散發(fā)，并將熱量通過加熱介質(zhì)傳導(dǎo)，最終被加熱材料以熱傳導(dǎo)的形式獲取，這種方式的加熱效率明顯低于感應(yīng)加熱方式。感應(yīng)加熱的優(yōu)勢主要可以總結(jié)為以下幾個方面:一是能源的利用率更高，避免了直接加熱工藝時所需的加熱設(shè)備的預(yù)熱和升溫過程中的能量損失，能夠任意地開始或停止對工件的加熱，在非工作條件下，不需要維持加熱設(shè)備中的溫度。二是電磁感應(yīng)加熱裝置的機(jī)械自動化水平高，設(shè)備占地面較少，可實(shí)現(xiàn)工件的自動化生產(chǎn)加工。三是減少了對流和傳導(dǎo)的加熱環(huán)節(jié)，而直接利用工件本身進(jìn)行接加熱，加熱效率高、速度快。四是加熱迅速，改善了生產(chǎn)效率，有利于降低生產(chǎn)成本，便于大規(guī)模生產(chǎn)。五是能夠?qū)α慵木植窟M(jìn)行加熱處理，降低了能量的消耗。六是避免了工件在傳統(tǒng)加熱環(huán)節(jié)中容易出現(xiàn)的氧化和脫碳現(xiàn)象。七是感應(yīng)加熱裝置的故障率低，在維護(hù)和保養(yǎng)方面的成本較低。

二、感應(yīng)加熱技術(shù)在汽車制造中的應(yīng)用

(一)熱涂敷工藝中感應(yīng)加熱技術(shù)的應(yīng)用。為了降低汽車傳動裝置套管之間的摩擦系數(shù)，避免摩擦噪聲的產(chǎn)生，改善汽車產(chǎn)品的使用性和耐久性，結(jié)合相關(guān)技術(shù)調(diào)查成果發(fā)現(xiàn)，在車軸與套管之間的接觸位置，通過熱涂敷技術(shù)在局部進(jìn)行尼龍涂敷。傳統(tǒng)的爐中加熱應(yīng)用該工藝時，存在許多的不足:一是傳統(tǒng)加熱需要將整體的零件置于爐內(nèi)加熱，加熱周期長，設(shè)備占地面積大。二是該工藝中僅僅需要對工件的局部進(jìn)行涂敷，因此在加熱前，需要對工件的其余部分進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)，使得生產(chǎn)工序復(fù)雜。三是為符合工藝需求，保證零件滿足涂敷工藝所需要的溫度，使得工件過熱度很高，可能會出現(xiàn)表面氧化的現(xiàn)象，降低涂敷材料附著效果，降低了涂敷質(zhì)量。而感應(yīng)加熱技術(shù)，能夠方便地實(shí)現(xiàn)零件的局部加熱，通過工藝方法的合理選擇，嚴(yán)格控制加熱范圍以及加熱溫度，就能夠有效地減免零件表面的氧化，而工件上不需要進(jìn)行涂敷的部分不會產(chǎn)生很高的溫度，因此也不用采取特殊的防護(hù)手段。此外感應(yīng)加熱裝置占地面積較小，自動化水平高，可按照涂敷工藝需要，適當(dāng)調(diào)節(jié)感應(yīng)加熱時間和溫度，有利于大規(guī)模生產(chǎn)。

(二)汽車齒輪淬火工藝中感應(yīng)加熱技術(shù)的應(yīng)用。齒輪輪齒處于應(yīng)力作用時，輪齒的根部會承受最強(qiáng)的彎曲應(yīng)力，同時在齒輪根部由于形狀以及結(jié)構(gòu)的急劇變化也是容易產(chǎn)生應(yīng)力的部位。為了改善汽車齒輪的穩(wěn)定性和耐磨性，提升其彎曲強(qiáng)度，在汽車的生產(chǎn)加工中通常要對齒輪的表面以及齒根表面進(jìn)行熱處理，以增強(qiáng)齒輪關(guān)鍵部位的硬度，增強(qiáng)承受表面壓應(yīng)力的能力;而為了防止齒輪出現(xiàn)脆性斷裂，改善輪齒柔韌性，有需要避免齒輪中心部分硬度太高。目前在汽車制造領(lǐng)域，應(yīng)用最為廣泛的汽車齒輪的熱處理技術(shù)主要包括滲碳淬火以及氮化處理工藝兩種。感應(yīng)加熱技術(shù)在滲碳處理工藝中使用最為廣泛，汽車齒輪仿形雙頻感應(yīng)淬火技術(shù)，自動化程度高、速度快、效果好，具有很高的實(shí)用價值。

(三)汽車鑄造設(shè)備中感應(yīng)加熱技術(shù)的應(yīng)用。在汽車零部件鑄件的生產(chǎn)過程中，德國INDUGA等其他一些全球著名的感應(yīng)加熱裝置制造企業(yè)所生產(chǎn)的新型隧道式感應(yīng)加熱設(shè)備已經(jīng)在我國得到了大量的推廣使用。隧道式感應(yīng)加熱裝置作為一種高效的金屬熔煉設(shè)備，在全球先進(jìn)的金屬鑄造企業(yè)中都能夠見到。同螺線管類的感應(yīng)器的感應(yīng)方式相比，它具備有隧道式的帶有金屬芯的感應(yīng)器，它的工作原理同變壓器十分類似，這種隧道式感應(yīng)設(shè)備對于電能的利用效率較高，能夠?qū)崿F(xiàn)良好的節(jié)能效果;其次，鑒于其良好的電磁攪拌效果，熔融金屬中各個組分十分均勻，產(chǎn)品質(zhì)量的認(rèn)可度高。

(四)金屬半固態(tài)成形中感應(yīng)加熱技術(shù)的應(yīng)用。目前汽車制造輕量化已經(jīng)成為了一種主流趨勢，在汽車制造業(yè)中對于輕合金的運(yùn)用也更為廣泛。為改善輕金屬強(qiáng)度性能，以金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)的半固態(tài)成形工藝為代表的新技術(shù)，逐步得到應(yīng)用。感應(yīng)加熱不僅能夠?qū)⒔饘偌訜岬竭m宜的溫度，還能通過交變磁場的影響，發(fā)揮出電磁攪拌的優(yōu)勢，并能夠獲得結(jié)構(gòu)均勻，強(qiáng)度很高的鑄件，因此感應(yīng)加熱技術(shù)廣泛用于汽車金屬部件的連鑄生產(chǎn)環(huán)節(jié)。

三、結(jié)語

感應(yīng)加熱工藝能顯著提升汽車制造企業(yè)的生產(chǎn)效率，控制生產(chǎn)能耗和加工成本，改善企業(yè)環(huán)境，為企業(yè)贏得了更好的經(jīng)濟(jì)和社會效益。因此，積極的應(yīng)用和推廣以感應(yīng)加熱技術(shù)為代表的新型汽車生產(chǎn)工藝，符合我國可持續(xù)發(fā)展的要求，也是推動我國汽車制造行業(yè)發(fā)展的重要方式。