感應(yīng)淬火工藝中的精密紅外溫度反饋

淬火工藝通過(guò)形成硬化表面層同時(shí)保持不受影響的核心微觀結(jié)構(gòu)來(lái)提高耐磨性、表面硬度和疲勞壽命。感應(yīng)淬火特別改善了目標(biāo)區(qū)域的鐵質(zhì)部件的機(jī)械性能。

感應(yīng)淬火適用于承受重載的部件，可賦予部件高表面硬度，能夠承受負(fù)載。通過(guò)形成由堅(jiān)韌外層包圍的軟芯，疲勞強(qiáng)度會(huì)增加，這些特性對(duì)于承受扭轉(zhuǎn)載荷和沖擊力的部件來(lái)說(shuō)是理想的。該工藝一次只對(duì)一個(gè)部件進(jìn)行，確保各個(gè)部件的尺寸運(yùn)動(dòng)一致。

感應(yīng)淬火的典型應(yīng)用包括齒輪、軸、輪軸、凸輪凸角、沖壓件和主軸，尤其是對(duì)稱部件，這有利于動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)、懸架、發(fā)動(dòng)機(jī)部件和沖壓件等應(yīng)用。處理的材料包括碳鋼、合金鋼、不銹鋼、粉末金屬、鑄鐵、灰鑄鐵、球墨鑄鐵和可鍛鑄鐵。

感應(yīng)加熱是一種非接觸式工藝，利用電磁感應(yīng)在工件表面層產(chǎn)生熱量。將導(dǎo)電材料置于銅線圈產(chǎn)生的強(qiáng)交變磁場(chǎng)中，電流在材料內(nèi)流動(dòng)，由于內(nèi)部電流電阻損耗而產(chǎn)生熱量。在磁性材料中，由于磁滯損耗，在居里點(diǎn)以下會(huì)產(chǎn)生額外的熱量。電流主要在表面層流動(dòng)，其深度由交變場(chǎng)的頻率、表面功率密度、材料磁導(dǎo)率、加熱時(shí)間和材料厚度決定。然后立即對(duì)組件進(jìn)行淬火。在水、油或聚合物基淬火中淬火該加熱層會(huì)改變表面層，形成比基體金屬更硬的結(jié)構(gòu)。

在大多數(shù)感應(yīng)加熱過(guò)程中，達(dá)到并保持所需溫度至關(guān)重要。熱電偶是一種可靠且經(jīng)濟(jì)高效的溫度測(cè)量選擇，但由于潛在的電磁場(chǎng)干擾，必須仔細(xì)考慮其放置位置。精確控制加熱和冷卻階段可確保金屬達(dá)到所需性能，而不會(huì)變得太脆或太軟。對(duì)于動(dòng)態(tài)測(cè)量（例如沿著移動(dòng)的曲軸），準(zhǔn)確的表面溫度反饋對(duì)于有效控制過(guò)程至關(guān)重要。

在此應(yīng)用中，應(yīng)測(cè)量曲軸的熱量分布并定位熱點(diǎn)。然后，該信息作為感應(yīng)加熱系統(tǒng)功率控制的輸入。

利用短波長(zhǎng)紅外熱像儀實(shí)現(xiàn)感應(yīng)淬火的閉環(huán)控制

Optris 短波長(zhǎng)熱像儀的設(shè)計(jì)目的在于即使在惡劣環(huán)境下也能準(zhǔn)確測(cè)量溫度。這些紅外熱像儀與感應(yīng)器分離，不易受到電磁干擾。操作員可從一個(gè)或多個(gè)關(guān)注區(qū)域或熱圖像接收連續(xù)的溫度信息，如果需要，可以將其存儲(chǔ)起來(lái)以備記錄。

雖然 Optris 也提供比率測(cè)溫儀，但在這種情況下，紅外熱像儀是選擇，因?yàn)樗軌蛱峁﹫D像。與測(cè)量特定小點(diǎn)的高溫計(jì)相比，紅外熱像儀可以更有效地測(cè)量大型物體和移動(dòng)感應(yīng)器，因?yàn)樗信c溫度相關(guān)的區(qū)域都會(huì)同時(shí)受到監(jiān)控。紅外熱像儀提供寬視野，確保通過(guò)讀取目標(biāo)區(qū)域的熱點(diǎn)來(lái)均衡感應(yīng)器或通過(guò)蒸汽的部分覆蓋區(qū)域。這些軟件功能使它們特別適合需要高距離與點(diǎn)尺寸比的應(yīng)用。

在此應(yīng)用中，可編程邏輯控制器 (PLC) 從紅外熱像儀接收恒定的溫度數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)與功率控制的直接鏈接，以優(yōu)化硬化過(guò)程。除測(cè)量設(shè)備外，Optris 還提供用于對(duì)相機(jī)進(jìn)行適當(dāng)保護(hù)和冷卻的配件，確保與感應(yīng)淬火系統(tǒng)結(jié)合時(shí)具有可靠的性能。

利用非接觸式紅外溫度傳感優(yōu)化感應(yīng)加熱

非接觸式紅外溫度傳感是感應(yīng)加熱過(guò)程中熱測(cè)量的最佳實(shí)踐。這些紅外儀器無(wú)需物理接觸即可快速準(zhǔn)確地讀取強(qiáng)電磁場(chǎng)中物體的溫度。它們可以測(cè)量高達(dá) 3000°C 的溫度，具有寬動(dòng)態(tài)范圍和快速響應(yīng)時(shí)間，確?？焖倬_的測(cè)量。值得注意的是，所有紅外傳感器都位于電磁場(chǎng)之外，與熱電偶不同，它們的讀數(shù)不受電磁干擾的影響。

在感應(yīng)淬火過(guò)程中，準(zhǔn)確的溫度測(cè)量至關(guān)重要，以確保對(duì)加熱階段的精確控制。這種精度對(duì)于避免過(guò)熱至關(guān)重要，過(guò)熱會(huì)導(dǎo)致過(guò)度脆性或過(guò)熱，從而導(dǎo)致淬火不足。

移動(dòng)目標(biāo)與水或油產(chǎn)生的蒸汽或灰塵相結(jié)合，對(duì)任何光學(xué)系統(tǒng)的溫度檢測(cè)都提出了挑戰(zhàn)。通常，對(duì)于感應(yīng)淬火應(yīng)用，通常具有窄視野的比例高溫計(jì)。然而，在某些情況下，尤其是對(duì)于大型物體和移動(dòng)電感器，短波長(zhǎng)相機(jī)是更好的選擇。此選項(xiàng)提供了更大的靈活性，因?yàn)榭梢允褂谜麄€(gè)視野來(lái)檢測(cè)物體。通過(guò)讀取目標(biāo)區(qū)域的熱點(diǎn)，可以均衡感應(yīng)器或通過(guò)蒸汽的部分覆蓋區(qū)域。

在這種情況下，Optris PI 1M 可在不干擾過(guò)程的情況下為 1000°C 左右的目標(biāo)溫度提供實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的溫度分布。根據(jù)尺寸、當(dāng)?shù)貤l件和視覺(jué)要求，可能需要 Optris 冷卻套等附加配件來(lái)保護(hù)紅外熱像儀。溫度信號(hào)可以以不同的方式輸出，既可以是模擬信號(hào)，也可以通過(guò)軟件以數(shù)字方式輸出。