與大多數(shù)其他熱處理工藝相比，控制感應(yīng)淬火工藝是一項(xiàng)要求很高的應(yīng)用。第一個(gè)也是最重要的要求是以可靠和可重復(fù)的方式精確控制傳遞到零件的能量，并將該能量傳遞到零件內(nèi)的精確位置，以確保熱處理模式符合規(guī)范。感應(yīng)淬火的挑戰(zhàn)在于時(shí)間要素以秒和幾分之一秒為單位測(cè)量，功率密度以每平方英寸 10 千瓦的單位測(cè)量。在某些情況下，零件的表面溫度以高達(dá) 2,200° 的速率升高C/s (4,000°F/s) 或更高，溫度精度通常優(yōu)于 2%。在快速掃描操作中會(huì)以該速率升高溫度，例如 10.16 厘米/秒（4 英寸/秒）掃描速率為 2。
同樣重要的是精確控制淬火劑，以所需的速率冷卻零件以獲得所需的金相組織。此外，這種過(guò)程控制必須在嘈雜的電磁環(huán)境中實(shí)施，通常與復(fù)雜和快速的機(jī)器控制功能以及獨(dú)立的過(guò)程和零件監(jiān)控系統(tǒng)相一致，以確保產(chǎn)品質(zhì)量。這使得感應(yīng)淬火過(guò)程的控制成為最具挑戰(zhàn)性的工業(yè)控制應(yīng)用之一。
有效的質(zhì)量控制/質(zhì)量保證系統(tǒng)對(duì)于現(xiàn)代熱處理實(shí)踐至關(guān)重要。有效控制計(jì)劃的要素包括：
①一個(gè)獨(dú)立的質(zhì)量保證部門；
②反映客戶需求的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)；
③涵蓋熱處理過(guò)程所有階段的書面程序，從原型驗(yàn)證到裝運(yùn)檢驗(yàn)批準(zhǔn)開(kāi)始；
④過(guò)程控制文件；
⑤通過(guò)熱處理保持零件標(biāo)識(shí)的方法和保存書面檢查記錄；
⑥檢驗(yàn)程序包括頻率抽樣、不合格產(chǎn)品的識(shí)別和隔離程序；
⑦測(cè)試設(shè)備校準(zhǔn)時(shí)間表；
⑧記錄保留的時(shí)間表和程序；
⑨確定所需的培訓(xùn)并實(shí)施培訓(xùn)計(jì)劃；
⑩文件控制系統(tǒng)，包括審查和分發(fā)；
?定期審計(jì)。
控制設(shè)計(jì)的所有元素都至關(guān)重要——從正確、可靠和安全地控制過(guò)程所需的梯形邏輯方法，到具有正確接地和電源線與控制線分離的機(jī)器布線，低信號(hào)電平布線從更高的信號(hào)電平，以及伺服控制與所有其他信號(hào)的隔離。
控制設(shè)計(jì)者還必須考慮最終設(shè)備安裝中將存在的制造程序和環(huán)境。如果機(jī)器要安裝在只有一兩個(gè)操作員負(fù)責(zé)機(jī)器并了解過(guò)程和機(jī)器的特性的加工車間環(huán)境中，則控制設(shè)計(jì)可以比將其安裝在一個(gè)簡(jiǎn)單的環(huán)境中。機(jī)器將由多個(gè)基本不熟悉操作和控制的操作員操作的主要生產(chǎn)環(huán)境。該系統(tǒng)必須是“萬(wàn)無(wú)一失的”。
另一個(gè)考慮因素是機(jī)器是否將安裝在不熟悉感應(yīng)淬火工藝的設(shè)施中。許多操作員會(huì)認(rèn)識(shí)到增加功率水平會(huì)增加外殼深度，但他們可能沒(méi)有意識(shí)到可能由機(jī)器功能變化引起的同樣相似的加熱時(shí)間變化會(huì)對(duì)過(guò)程產(chǎn)生相同或相似的影響。目標(biāo)是控制能量，即功率和時(shí)間的積分，無(wú)論是靜態(tài)應(yīng)用的熱運(yùn)行時(shí)間還是掃描應(yīng)用中掃描速度的變化。
使用獨(dú)立監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行過(guò)程監(jiān)控在許多應(yīng)用中都很常見(jiàn)，尤其是在汽車行業(yè)。首選的監(jiān)控方法應(yīng)該盡可能靠近最終過(guò)程。例如，來(lái)自線圈端子的電壓和電流反饋可以饋送到特征監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和積分電路，以產(chǎn)生與線圈能量成正比的信號(hào)。在線圈處進(jìn)行監(jiān)控可消除電源電路變量，例如松動(dòng)的螺栓和惡化的負(fù)載匹配組件，例如電容器和變壓器。它也容易出現(xiàn)次要變量。用于高頻應(yīng)用的集成電路通常對(duì)積分電路元件的溫度變化很敏感，并且可能在工藝過(guò)程中發(fā)生漂移，從而導(dǎo)致與工藝無(wú)關(guān)的變化。盡管許多供應(yīng)商已經(jīng)解決了這些問(wèn)題，但大多數(shù)供應(yīng)商已遷移到線圈伏特平方作為測(cè)量負(fù)載的能量。這大大減少了變量，成本更低，并且更不容易出錯(cuò)。
過(guò)程監(jiān)控是必要的質(zhì)量要求，但許多客戶忽略的是過(guò)程監(jiān)控器的診斷貢獻(xiàn)。如果每個(gè)周期的數(shù)據(jù)都被記錄和存儲(chǔ)，最好是能量和簽名，它就會(huì)成為診斷過(guò)程變化或在熱處理設(shè)備下游觀察到不合規(guī)格零件時(shí)檢查原因的強(qiáng)大工具。如果數(shù)據(jù)可用，則可以在事后分析過(guò)程變異。在這方面，優(yōu)選數(shù)據(jù)是來(lái)自每個(gè)周期的簽名。很少有操作擁有熟練的人員或堅(jiān)持使用簽名監(jiān)控作為質(zhì)量接受-拒絕參數(shù)。然而，作為一種診斷工具，它非常強(qiáng)大，使用它的人發(fā)現(xiàn)它大大降低了破壞性測(cè)試的成本。
用于熱處理離散汽車、卡車或非公路零件的控制模式通常為開(kāi)環(huán)模式（無(wú)反饋回路），在掃描儀上設(shè)置為功率水平和掃描速率，或在靜態(tài)應(yīng)用的駐留模式下設(shè)置作為功??率水平和加熱時(shí)間。然后，開(kāi)環(huán)控制取決于閉環(huán)控制的電源（反饋到設(shè)定點(diǎn)），以確保所請(qǐng)求的功率水平是所提供的功率水平。常用模式是恒壓、恒功率或恒流的閉環(huán)控制。
控制設(shè)計(jì)的基本要素是安全性、過(guò)程控制、過(guò)程驗(yàn)證、機(jī)器控制、生產(chǎn)力、可重復(fù)性和易于設(shè)置。
對(duì)更常見(jiàn)的感應(yīng)硬化劑類型的控制包括：
①掃描儀系統(tǒng)：掃描儀廣泛用于感應(yīng)加熱。掃描儀用途廣泛，可用于垂直或水平應(yīng)用。典型的掃描儀是伺服或計(jì)算機(jī)數(shù)控 (CNC)，可實(shí)現(xiàn)精確的位置、速度、功率、旋轉(zhuǎn)和淬火控制。
②提升和旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)：這些系統(tǒng)可以是簡(jiǎn)單的單位置機(jī)構(gòu)，允許帶外加載的零件被加熱，無(wú)論是提升還是下降到線圈中。淬火可以在線圈內(nèi)或線圈外進(jìn)行。
③靜態(tài)加熱系統(tǒng)：靜態(tài)加熱機(jī)不提供零件移動(dòng)。該部件放置在感應(yīng)線圈中或附近。零件在原地加熱和淬火。
過(guò)程監(jiān)控要求
系統(tǒng)要求隨不同的感應(yīng)過(guò)程和要求而變化
舉例來(lái)說(shuō)，如果所有工藝參數(shù)都得到準(zhǔn)確監(jiān)控，那么破壞性測(cè)試就可以大大減少。在線檢測(cè)仍然存在誤報(bào)故障的問(wèn)題，對(duì)于汽車安全部件等要求無(wú)缺陷的項(xiàng)目，仍然建議進(jìn)行一些破壞性測(cè)試。這種監(jiān)控包含了之前討論過(guò)的所有項(xiàng)目。
在感應(yīng)加熱中影響冶金的關(guān)鍵因素是轉(zhuǎn)移到零件的功率量、功率轉(zhuǎn)移的時(shí)間長(zhǎng)度、施加的淬火量、淬火持續(xù)時(shí)間以及加熱結(jié)束到淬火開(kāi)始之間的時(shí)間. 功率的變化將產(chǎn)生具有淺表殼、深表殼等的部件。淬火的變化將產(chǎn)生具有不同硬度讀數(shù)的零件。如果可以準(zhǔn)確地控制和監(jiān)測(cè)這些變量，則可以減少或消除對(duì)破壞性測(cè)試的需求。這些因素，連同對(duì)材料淬透??性和結(jié)構(gòu)、淬火濃度和溫度的正常嚴(yán)格控制，將產(chǎn)生對(duì)過(guò)程的全面控制。
可編程邏輯控制器
在過(guò)去的幾十年中，可編程邏輯控制器 (PLC) 取得了巨大的發(fā)展。早期版本允許非常簡(jiǎn)單的編程，基本上取代了繼電器。梯形邏輯主要限于常開(kāi)或常閉觸點(diǎn)和輸出。這模仿了繼電器的操作，梯形邏輯類似于繼電器接線圖，使技術(shù)人員更容易適應(yīng)。隨著 PLC 計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，PLC 也隨之進(jìn)步，從非?；镜膯卧椒浅?fù)雜的單元。隨著數(shù)學(xué)函數(shù)在 PLC 中可用以及硬件的進(jìn)步，PLC 在機(jī)器控制和監(jiān)控方面變得更加高效?，F(xiàn)在，設(shè)計(jì)人員不再只是能夠監(jiān)控開(kāi)關(guān)狀態(tài)或僅控制開(kāi)關(guān)狀態(tài)，而是擁有一系列可能性。
以上是關(guān)于感應(yīng)加熱的過(guò)程控制、監(jiān)測(cè)和質(zhì)量保證細(xì)節(jié)的介紹。更多關(guān)于感應(yīng)加熱的相關(guān)技術(shù)知識(shí)，請(qǐng)咨詢青島海越機(jī)電--中頻高頻電磁感應(yīng)加熱設(shè)備制造商。
