專利名稱：壓鑄機(jī)用高頻感應(yīng)加熱機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高頻感應(yīng)加熱機(jī)，尤其是一種可以對(duì)鎂、鋅或鋁等低熔點(diǎn)金屬成形用壓鑄機(jī)的鵝頸(gooseneck)、噴嘴(nozzle)或模具等部位加熱的高頻感應(yīng)加熱機(jī)。
背景技術(shù)：
通過(guò)變頻器等裝置生成高頻交流電流后，把前述高頻交流電流生成傳輸?shù)轿挥谑軣峒車(chē)母袘?yīng)線圈，使受熱件被感應(yīng)(induction)而出現(xiàn)渦流損失和磁滯損失(如果是磁性體時(shí))并提高受熱件溫度，這種方式稱為高頻感應(yīng)加熱，執(zhí)行高頻感應(yīng)加熱功能的高頻感應(yīng)加熱機(jī)包括由變頻器和控制器組成的高頻交流電源；由銅管制作并且根據(jù)受熱件而形成各種形狀的感應(yīng)線圈；及可以阻止前述感應(yīng)線圈發(fā)生高溫氧化的冷卻裝置。
前述高頻感應(yīng)加熱機(jī)可以適用于眾多工業(yè)領(lǐng)域，其典型應(yīng)用例有金屬熱處理、釬焊、壞料加熱器(Billet Heater)、金屬平面加熱、鑄造用熔解爐及其它各種加熱機(jī)。
高頻感應(yīng)加熱機(jī)具有溫升時(shí)間短、加熱溫度控制容易等優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛地應(yīng)用到鎂、鋅或鋁等低熔點(diǎn)金屬成形用壓鑄機(jī)的鵝頸、噴嘴或模具(以下簡(jiǎn)稱“受熱件”)的預(yù)熱機(jī)或加熱機(jī)。前述鵝頸是從成形金屬的熔解爐把熔融金屬投入噴嘴的投入裝置。在壓鑄過(guò)程中，鵝頸、噴嘴及模具應(yīng)隨時(shí)維持一定溫度以防止成形金屬發(fā)生硬化現(xiàn)象。然而，前述高頻感應(yīng)加熱機(jī)作為這些低熔點(diǎn)金屬成形用壓鑄機(jī)的鵝頸、噴嘴或模具的預(yù)熱機(jī)或加熱機(jī)使用時(shí)，有下列諸多問(wèn)題。
成形材料為前述鎂、鋅及鋁等金屬時(shí)，高頻感應(yīng)加熱機(jī)通常需要加熱到400℃以上，這是因?yàn)檫@些金屬的熔點(diǎn)大部分高于400℃?，F(xiàn)有高頻感應(yīng)加熱機(jī)的感應(yīng)線圈是利用銅管(Copper pipe)制作的。之所以使用銅管作為感應(yīng)線圈，是因?yàn)槠涔逃须娮韬艿?、電力損失較少且容易冷卻。
銅管的一大缺點(diǎn)是在400℃左右的溫度就會(huì)進(jìn)行氧化反應(yīng)，即使以銅線代替銅管也一樣。為了解決前述問(wèn)題，當(dāng)成形金屬所需加熱溫度超過(guò)400℃時(shí)，把銅管作為感應(yīng)線圈，使水或空氣通過(guò)銅管內(nèi)部，借著水或空氣的冷卻作用而避免感應(yīng)線圈溫度上升到氧化溫度以上。因此，以銅管作為感應(yīng)線圈的高頻感應(yīng)加熱裝置是需要水冷式或空冷式冷卻裝置的。
下面結(jié)合圖1所示現(xiàn)有壓鑄機(jī)的噴嘴用高頻加熱機(jī)對(duì)現(xiàn)有壓鑄機(jī)用高頻感應(yīng)加熱機(jī)的缺點(diǎn)進(jìn)一步說(shuō)明。
鎂和鋁的熔點(diǎn)是650℃左右，鋅的熔點(diǎn)是500℃左右。為了把這些低熔點(diǎn)輕金屬壓鑄成形，鎂和鋁需要加熱到600℃左右，鋅需要加熱到450℃左右。
如圖1所示，為了防止鎂在通過(guò)受熱件噴嘴10時(shí)發(fā)生硬化現(xiàn)象，需要把噴嘴10加熱到600℃左右。在受熱件噴嘴10的周?chē)砬摄~管制成的感應(yīng)線圈14a，由高頻交流電源40生成的高頻電流經(jīng)過(guò)前述感應(yīng)線圈14a，與此同時(shí)，為了防止感應(yīng)線圈14a過(guò)熱而由冷卻裝置30供應(yīng)冷卻水。
但是，前述冷卻裝置30供應(yīng)的水不僅冷卻感應(yīng)線圈14a，還會(huì)降低受熱件噴嘴10周?chē)臏囟?，這就需要額外供應(yīng)電流以補(bǔ)償下降的溫度，進(jìn)而增加了電能消耗。另外，感應(yīng)線圈14a內(nèi)部的循環(huán)水在冷卻前述隔熱件12時(shí)，噴嘴10則繼續(xù)維持高溫，因此噴嘴10進(jìn)行熱膨脹的同時(shí)，隔熱件卻冷卻收縮，噴嘴10或隔熱件12容易發(fā)生裂縫或變形，進(jìn)而縮短噴嘴的使用壽命。
尤其是鎂成形用壓鑄機(jī)使用水冷卻感應(yīng)線圈14a時(shí)可能引起鎂爆炸。鎂和水接觸時(shí)，會(huì)進(jìn)行激烈的氧化而容易引起爆炸。如果不能在加熱過(guò)程中順暢地供應(yīng)冷卻水，感應(yīng)線圈14a容易氧化而破損，進(jìn)而造成水飛濺而引起鎂爆炸。因此，目前還無(wú)法在直接接觸熔解爐的鵝頸上使用高頻加熱裝置。為了解決前述問(wèn)題，也有人利用空氣(air)代替冷卻水來(lái)冷卻管式感應(yīng)線圈，但是冷卻效率比水冷方式差了很多。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決前述現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種不需要額外安裝冷卻裝置的壓鑄機(jī)用高頻加熱機(jī)。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種耗電最少而且隔熱件可以作為噴嘴保溫層以使噴嘴維持均勻溫度的高頻感應(yīng)加熱機(jī)。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供一種可以在事前預(yù)防鎂成形過(guò)程中因接觸水而引起的爆炸事故的高頻感應(yīng)加熱機(jī)。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種在整個(gè)受熱件形成均勻渦流并使受熱件的各部位維持均勻溫度的壓鑄機(jī)用高頻加熱機(jī)。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種可以在隔熱件充填過(guò)程中防止感應(yīng)線圈和受熱件之間、感應(yīng)線圈的相鄰線卷之間出現(xiàn)短路的壓鑄機(jī)用高頻加熱機(jī)。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明壓鑄機(jī)用高頻感應(yīng)加熱機(jī)可以為連接到高頻交流電源的感應(yīng)線圈供應(yīng)高頻電流，并且在鵝頸、噴嘴或模具等受熱件的內(nèi)部加熱鎂、鋅或鋁等低熔點(diǎn)金屬。
前述感應(yīng)線圈使用了從鎳線、鎳合金線或鐵鉻絲中選定的高熔點(diǎn)金屬線，不需要感應(yīng)線圈冷卻裝置。
前述鎳合金線以鎳鉻線、銅鎳線或鐵鎳絲之一較佳。
前述感應(yīng)線圈在離鵝頸、噴嘴或模具等受熱件外周面有一定距離的地點(diǎn)卷曲成螺旋形，感應(yīng)線圈的周?chē)涮罡魺峒?，在卷成螺旋形的感?yīng)線圈的各線卷之間插入絕緣件襯墊，使各線卷與受熱件及相鄰線卷隔開(kāi)一定距離。
前述襯墊具有四角柱形狀，在線卷接觸面具有向內(nèi)側(cè)凹陷的線圈插槽。
插入前述各線卷之間的襯墊的線圈插槽外側(cè)以貫穿方式安裝有可以把各襯墊連成一列的連接桿，前述連接桿的兩端使用螺母緊固。
本發(fā)明高頻感應(yīng)加熱機(jī)不需要感應(yīng)線圈的冷卻裝置，顯著地減少了因冷卻而來(lái)的熱損失(約2倍左右)，隔熱件層可以作為受熱件保溫層，使整個(gè)受熱件維持均勻溫度，尤其是在鎂成形過(guò)程中可以預(yù)防因觸水而引發(fā)的爆炸事故。本發(fā)明可以均勻地加熱受熱件的每個(gè)部位，可以在隔熱件充填過(guò)程中防止感應(yīng)線圈和受熱件之間、感應(yīng)線圈的相鄰線卷之間出現(xiàn)短路。


圖1是基于現(xiàn)有技術(shù)的壓鑄機(jī)用高頻感應(yīng)加熱機(jī)的一例示剖面圖。
圖2是本發(fā)明壓鑄機(jī)用高頻感應(yīng)加熱機(jī)的一實(shí)施例的概略剖面圖。
圖3是本發(fā)明壓鑄機(jī)用高頻感應(yīng)加熱機(jī)的另一實(shí)施例的概略剖面圖。
圖4a是圖2所示實(shí)施例的感應(yīng)線圈的卷曲結(jié)構(gòu)斜視圖。
圖4b是圖4a的側(cè)視圖。
圖4c是圖4b中A-A′線的剖面圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
圖2是本發(fā)明壓鑄機(jī)用高頻感應(yīng)加熱機(jī)的一實(shí)施例的概略剖面圖；圖3是本發(fā)明壓鑄機(jī)用高頻感應(yīng)加熱機(jī)的另一實(shí)施例的概略剖面圖；圖4a是圖2所示實(shí)施例的感應(yīng)線圈的卷曲結(jié)構(gòu)斜視圖；圖4b是圖4a的側(cè)視圖；圖4c是圖4b中A-A′線的剖面圖。
雖然圖2到圖4c中例舉的受熱件是噴嘴10，但是下面的說(shuō)明可以直接適用于鵝頸和模具等其它受熱件。
在圖2的實(shí)施例中，對(duì)噴嘴進(jìn)行加熱的高頻感應(yīng)加熱機(jī)使用一條粗的高熔點(diǎn)金屬線制成感應(yīng)線圈14b。本發(fā)明使用鎳線、鎳合金線或鐵鉻絲之一的高熔點(diǎn)金屬線制作前述感應(yīng)線圈14b。與使用銅管的圖1不同的是，感應(yīng)線圈14b使用前述高熔點(diǎn)金屬線時(shí)不需要額外安裝感應(yīng)線圈冷卻裝置。因此，在噴嘴10生成的熱不會(huì)被水帶走，也不會(huì)因?yàn)樗玩V等成形金屬接觸而引起爆炸。在感應(yīng)線圈上生成的定量焦耳熱(joule heat)可以使隔熱件成為噴嘴10的保溫層。這樣就能縮小噴嘴10和隔熱件12之間的溫差，進(jìn)而預(yù)防噴嘴或隔熱件的破裂(crack)和變形。
作為前述鎳線、鎳合金線或鐵鉻絲之一的高熔點(diǎn)金屬線具有下列特點(diǎn)。
首先，本發(fā)明的高熔點(diǎn)金屬線熔點(diǎn)至少高于鎂、鋁及鋅等成形金屬，只有這樣，感應(yīng)線圈14b才不會(huì)在成形金屬的熔點(diǎn)附近進(jìn)行氧化反應(yīng)。鎳線的熔點(diǎn)是1453℃左右，鎳合金線的熔點(diǎn)根據(jù)混合的金屬成分而在900℃-1200℃的范圍內(nèi)，鐵鉻絲的熔點(diǎn)是1300℃左右。因此，前述鎳線、鎳合金線或鐵鉻絲的熔點(diǎn)非常適合本發(fā)明的目的。
其次，本發(fā)明的高熔點(diǎn)金屬線電阻值以線徑(Φ)5mm為基準(zhǔn)時(shí)的數(shù)值如下。

單位是Ω/m，分別表示平均值。同一線徑銅的每單位長(zhǎng)電阻值是0.0011Ω/m。
因此，本發(fā)明所指的高熔點(diǎn)金屬線應(yīng)該具有900℃以上的熔點(diǎn)，對(duì)于5mm線徑的電阻值低于0.1Ω/m。
具有前述電阻值的金屬線在傳輸高頻電流時(shí)沒(méi)有任何問(wèn)題，因電阻值上升而來(lái)的焦耳熱能直接加熱噴嘴10。
如圖2所示，由于本發(fā)明的感應(yīng)線圈14b氧化溫度遠(yuǎn)高于受熱件噴嘴10的加熱溫度，因此在壓鑄過(guò)程中不必額外冷卻感應(yīng)線圈14b。由于本發(fā)明的感應(yīng)線圈14b只與高頻交流電源40連接，因此可以防止水冷或空冷時(shí)的熱損失，可以均勻地加熱受熱件，在鎂成形過(guò)程中可以預(yù)防因觸水而引發(fā)的爆炸事故。
圖3所示的感應(yīng)線圈14c不使用一條粗的高熔點(diǎn)金屬線而使用由多個(gè)細(xì)線扭曲而成的金屬線。使用由多個(gè)細(xì)線扭曲而成的金屬線時(shí)，可以通過(guò)集膚效應(yīng)(skineffect)增加高頻電流的有效面積，進(jìn)而降低了整個(gè)高熔點(diǎn)金屬線的電阻值。
如圖4a到圖4c所示，前述感應(yīng)線圈14b在離外周面有一定距離的地點(diǎn)卷曲成螺旋形，其兩端連接前述高頻交流電源40。在前述感應(yīng)線圈14b的周?chē)巴鈧?cè)充填隔熱件12，使感應(yīng)線圈14b陷入隔熱件12內(nèi)部。雖然附圖沒(méi)有標(biāo)示，在前述隔熱件12的外側(cè)安裝了不銹鋼和鋁等非鐵金屬制外殼，不僅可以避免隔熱件12因外部沖擊而受損，也可以防止飛濺的熔融金屬進(jìn)入隔熱件內(nèi)部而破壞隔熱件12或感應(yīng)線圈14b。
本發(fā)明高頻感應(yīng)加熱機(jī)在卷成螺旋形的感應(yīng)線圈的各線卷之間插入絕緣件襯墊20，前述襯墊20可以使各線卷與受熱件及相鄰線卷隔開(kāi)一定距離。前述襯墊20可以制成各種形狀，圖4a所示本發(fā)明采取了四角柱形狀，在線卷接觸面具有向內(nèi)側(cè)凹陷的線圈插槽26。通過(guò)前述安排，不僅在隔熱件充填過(guò)程中可以防止線圈和受熱件之間、線圈的相鄰線卷之間出現(xiàn)短路，也可以在整個(gè)噴嘴生成均勻的渦流和感應(yīng)熱，使成形金屬得以均勻地熔融。
插入前述各線卷之間的襯墊20下端以貫穿方式安裝了可以把各襯墊20連成一列的連接桿22。此時(shí)，前述連接桿22的兩端應(yīng)加工成螺絲并使用螺母24緊固。
如圖4a和圖4b所示，前述襯墊20可以在噴嘴10外周面插入3列。需要時(shí)，可以插入1列、2列、4列到10列，甚至更多列。
如圖4c所示，具有前述結(jié)構(gòu)的本發(fā)明可以維持感應(yīng)線圈14b的線卷間隔、各線卷和噴嘴10之間的間隔均勻，在噴嘴10的各部位生成均勻的熱量，進(jìn)而使通過(guò)噴嘴的成形金屬得以均勻地熔融。
權(quán)利要求
1.一種壓鑄機(jī)用高頻感應(yīng)加熱機(jī)，用于為連接到高頻交流電源的感應(yīng)線圈供應(yīng)高頻電流，并且在鵝頸、噴嘴或模具等受熱件的內(nèi)部加熱鎂、鋅或鋁等低熔點(diǎn)金屬，其特征是前述感應(yīng)線圈使用從鎳線、鎳合金線或鐵鉻絲中選定的高熔點(diǎn)金屬線，以無(wú)需額外安裝感應(yīng)線圈冷卻裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓鑄機(jī)用高頻感應(yīng)加熱機(jī)，其特征是前述鎳合金線使用鎳鉻線、銅鎳線或鐵鎳絲其中之一。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的壓鑄機(jī)用高頻感應(yīng)加熱機(jī)，其特征是前述感應(yīng)線圈在離鵝頸、噴嘴或模具等受熱件外周面有一定距離的地點(diǎn)卷曲成螺旋形，感應(yīng)線圈的周?chē)涮罡魺峒?，在卷成螺旋形的感?yīng)線圈的各線卷之間插入絕緣件襯墊，使各線卷與受熱件及相鄰線卷隔開(kāi)一定距離。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的壓鑄機(jī)用高頻感應(yīng)加熱機(jī)，其特征是前述襯墊具有四角柱形狀，在線卷接觸面具有向內(nèi)側(cè)凹陷的線圈插槽。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的壓鑄機(jī)用高頻感應(yīng)加熱機(jī)，其特征是插入前述各線卷之間的襯墊的前述線圈插槽外側(cè)以貫穿方式安裝有可以把各襯墊連成一列的連接桿。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高頻感應(yīng)加熱機(jī)，尤其是一種為連接到高頻交流電源的感應(yīng)線圈供應(yīng)高頻電流，并且在鵝頸(gooseneck)、噴嘴(nozzle)或模具等受熱件的內(nèi)部加熱鎂、鋅或鋁等低熔點(diǎn)金屬的壓鑄機(jī)用高頻感應(yīng)加熱機(jī)。前述感應(yīng)線圈使用了從鎳線、鎳合金線或鐵鉻絲中選定的高熔點(diǎn)金屬線。本發(fā)明的高頻感應(yīng)加熱機(jī)不需要感應(yīng)線圈冷卻裝置，可以防止因冷卻而來(lái)的熱損失，可以均勻地加熱受熱件，在鎂成形過(guò)程中可以預(yù)防因觸水而引發(fā)的爆炸事故。
文檔編號(hào)H05B6/36GK101043769SQ20061006792
公開(kāi)日2007年9月26日 申請(qǐng)日期2006年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月23日
發(fā)明者池完根 申請(qǐng)人:池完根