1．    电磁感应现象和中频感应加热

当通过导体环路所包围的磁通量发生变化时，环路中就会产生感应电势，同样，处于交变磁场中的导体，受电磁感应的作用也产生感应电势，在导体中形成感应电流（涡流），感应电流克服导体本身的电阻而产生焦耳热，用这一热量加热导体本身，使其升温、熔化，达到各种热加工的目的，这就是中频感应加热的原理。

2．    中频感应加热中的三种交流效应

表面效应——交变电流通过导体时，沿导体截面上的电流密度不是均匀分布的，最大电流密度出现在导体的表面层，且以指数函数向心部衰减。

邻近效应——相邻两导体通以交流电时，导体中的电流要重新分布，两者电流反向时，电流聚集在导体的内侧，电流同向时被排于导体外侧。

圆环效应——当交变电流通过圆形螺线管时，最大电流出现在线圈导体的内侧。

中频感应加热就是以上三种效应的综合应用，感应线圈本身表现为圆环效应，炉体表现为表面效应，两者之间是邻近效应。

二、中频感应加热与其他传统加热方法的参数比较见下表：

项         目    感应加热    煤炉加热    油炉/气炉

温度的

均匀性    芯表温差    ≤50℃    ≥100℃    ≥100℃

    批量温差    ≤50℃    ≥200℃    ≥200℃

氧化皮损失（重量%）    0.5    2.5—4    2.5

次品率（总产量%）    0.5    2.5    2

环境污染    基本无污染    严重污染    少量污染

加热炉平均总效率（%）    70—80    5—15    15—25

操作人员劳动强度    小    大    大

锻模寿命    130%    100%    100%

设备升温辅助时间    10—20分钟    1—3小时

司炉工人数    1—2    3—4

能耗指标（/吨坯料）    360度电    1吨燃煤    1吨燃油    燃气180米3

注：上表中的数据以加热钢件到锻造温度（1150℃）计。

数据来源： [感应加热手册]    国防工业出版社

由上述参数对比可知中频感应加热具有以下优点：

1.    加热速度快，生产效率高

主要表现为（1）升温迅速，开机后即可连续生产。

（2）开停方便，缩短辅助工作与停工时间。

2.    节约能源，显著降低能耗。

3.    节约金属材料：（1）材料烧损少（2）废品损失少

4.    加热质量优良：由于可以精确控制工件的加热温度，芯表温差小，批量工件的温度稳定，故可以保证批量生产的加工质量。

5.    延长模具寿命：由于坯料氧化皮减少，工件加热温度均匀，因此大大提高了模具的使用寿命，节约修模费用。

6.    改善劳动环境，减轻劳动强度，节省人力

7.    无环境污染：工作现场无烟、尘、灰、渣公害，无噪声污染，是当前“最干净的金属加热方式”。

8.    安全性好：现场无须煤场、油库、煤气站等危险设施，避免了易燃易爆混合气体的存在。

9.    节约大量厂区地面及库房，占用车间面积小，不需要专门的地方来储存和转运大量燃料及处理燃烧后的灰渣废弃物等。

10.    不占用采购燃料所需的流动资金，加快资金运转周期。

11.    降低生产成本，经济效益显著。

12.    可以方便的组建微机控制的自动化生产线，提高生产加工能力。

三、    中频感应加热设备的组成：

1.中频电源：由可控硅元件组成的交-直-交变频电源，将三相工频电变化成加工所需的特定频率的单相交流电，提供能源给加热炉体，将坯料加热。

2.谐振电容器柜：高频大容量的电热电容器，与加热炉体组成LC谐振回路，产生较强的磁场来加热炉体中的坯料。

3.加热用感应炉：由特制的电解铜（矩形）管绕制成特殊的形状，中频电源提供的中频电流通过时，产生所需的磁场，在坯料中产生相应的感应电流（涡流），使工件自身被涡流加热到要求的温度。

四、    中频感应加热的应用

1.    锻造前、热挤压，热轧、蓝脆下料等坯料透热。

2.    热处理，包括零件的淬火，回火等工艺过程。

3.    钎焊

4.    熔炼黑色、有色及稀贵金属

5.    高温烧结钨、钼等难熔金属，粉末冶金等。

6.    拉制单晶硅的稳定电源。