上海热处理加工厂家——浙江长兴鸿泰金属制品有限公司，专业承接上海、江苏、湖州、安徽地区热处理加工业务，下面讲述感应加热热处理的工作原理

 感应加热热处理的工作原理为产生交变的电流，从而产生交变的磁场，在利用交变磁场来产生涡流达到加热的效果。如图1.1：

图1.1  感应电流图示 

当交变电流通入感应圈时，感应圈内就会产生交变磁通Φ，使感应圈内的工件受到电磁感应电势e 。设工件的等效匝数为N2 。则感应电势：

  （1-1） 

如果磁通是交变得，设 ，则

有效值为：

　　（1-3）

感应电势E在工件中产生感应电流 

使工件内部开始加热，其焦耳热为：

  （1-4）

式中： Ι2

——感应电流有效值（安），R——工件电阻（欧），t——时间（秒）。

这就是感应加热的原理。感应加热与其它的加热方式，如燃气加热，电阻炉加热等不同，它把电能直接送工件内部变成热能，将工件加热。而其他的加热方式是先加热工件表面，然后把热再传导加热内部。

金属中产生的功率为： 

　 （1-5）

感应电势和发热功率不仅与频率和磁场强弱有关，而且与工件的截面大小、截面形状等有关，还与工件本身的导电、导磁特性等有关。

    在感应加热设备中存在着三个效应——集肤效应、近邻效应和圆环效应。

    集肤效应：当交变电流通过导体时，沿导体截面上的电流分布式部均匀的，最大电流密度出现在导体的表面层，这种电流集聚的现象称为集肤效应。

    近邻效应——当两根通有交流电的导体靠得很近时，在互相影响下，两导体中的电流要重新分布。当两根导体流的电流是反方向时，最大电流密度出现在导体内侧；当两根导体流的电流是同方向时，最大电流密度出现在导体外侧，这种现象称为近邻效应。

    圆环效应：若将交流电通过圆环形线圈时，最大电流密度出现在线圈导体的内侧，这种现象称为圆环效应。

    感应加热电源就是综合利用这三种效应的设备。在感应线圈中置以金属工件，感应线圈两端加上交流电压，产生交流电流，在工件中产生感应电流 。此两电流方向相反，情况与两根平行母线流过方向相反的电流相似。当电流 和感应电流 相互靠拢时，线圈和工件表现出邻近效应，结果，电流 集聚在线圈的内侧表面，电流 聚集在工件的外表面。这时线圈本身表现为圆环效应，而工件本身表现为集肤效应。

    交变磁场在导体中感应出的电流亦称为涡流。工件中产生的涡流由于集肤效应，沿横截面由表面至中心按指数规律衰减，工程上规定，当涡流强度从表面向内层降低到其数值等于最大涡流强度的1/e(即36.8% )，该处到表面的距离△称为电流透入深度。由于涡流所产生的热量与涡流的平方成正比，因此由表面至芯部热量下降速度要比涡流下降速度快的多，可以认为热量(85～90%)集中在厚度为△的薄层中。透入深度△由下式确定：

                （1-6）

    式中: ρ——工件电阻率（Ω•m ）, μ。——真空磁导率4π×10(H/m). μ——工件磁导率(H/m ), μ——工件相对磁导率， ω——角频率(rad/s )， f——频率(HZ)。  

    将μ。和π的数值代入，即可得公式:

      （1-7）

从上式可以看出，当材料电阻率、相对磁导率给定后，透入深度△仅与频率f平方根成反比，此工件的加热厚度可以方便的通过调节频率来加以控制。频率越高，工件的加热厚度就越薄。这种性质在工业金属热处理方面获得了广泛的应用。