CN101043769A

CN101043769A - 压铸机用高频感应加热机

Info

Publication number: CN101043769A
Application number: CN 200610067921
Authority: CN
Inventors: 池完根
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-03-23
Filing date: 2006-03-23
Publication date: 2007-09-26

Abstract

本发明涉及一种高频感应加热机，尤其是一种为连接到高频交流电源的感应线圈供应高频电流，并且在鹅颈(gooseneck)、喷嘴(nozzle)或模具等受热件的内部加热镁、锌或铝等低熔点金属的压铸机用高频感应加热机。前述感应线圈使用了从镍线、镍合金线或铁铬丝中选定的高熔点金属线。本发明的高频感应加热机不需要感应线圈冷却装置，可以防止因冷却而来的热损失，可以均匀地加热受热件，在镁成形过程中可以预防因触水而引发的爆炸事故。

Description

压铸机用高频感应加热机

技术领域

本发明涉及一种高频感应加热机，尤其是一种可以对镁、锌或铝等低熔点金属成形用压铸机的鹅颈(gooseneck)、喷嘴(nozzle)或模具等部位加热的高频感应加热机。

背景技术

通过变频器等装置生成高频交流电流后，把前述高频交流电流生成传输到位于受热件周围的感应线圈，使受热件被感应(induction)而出现涡流损失和磁滞损失(如果是磁性体时)并提高受热件温度，这种方式称为高频感应加热，执行高频感应加热功能的高频感应加热机包括：由变频器和控制器组成的高频交流电源；由铜管制作并且根据受热件而形成各种形状的感应线圈；及可以阻止前述感应线圈发生高温氧化的冷却装置。

前述高频感应加热机可以适用于众多工业领域，其典型应用例有：金属热处理、钎焊、坏料加热器(Billet Heater)、金属平面加热、铸造用熔解炉及其它各种加热机。

高频感应加热机具有温升时间短、加热温度控制容易等优点，因此被广泛地应用到镁、锌或铝等低熔点金属成形用压铸机的鹅颈、喷嘴或模具(以下简称“受热件”)的预热机或加热机。前述鹅颈是从成形金属的熔解炉把熔融金属投入喷嘴的投入装置。在压铸过程中，鹅颈、喷嘴及模具应随时维持一定温度以防止成形金属发生硬化现象。然而，前述高频感应加热机作为这些低熔点金属成形用压铸机的鹅颈、喷嘴或模具的预热机或加热机使用时，有下列诸多问题。

成形材料为前述镁、锌及铝等金属时，高频感应加热机通常需要加热到400℃以上，这是因为这些金属的熔点大部分高于400℃。现有高频感应加热机的感应线圈是利用铜管(Copper pipe)制作的。之所以使用铜管作为感应线圈，是因为其固有电阻很低、电力损失较少且容易冷却。

铜管的一大缺点是在400℃左右的温度就会进行氧化反应，即使以铜线代替铜管也一样。为了解决前述问题，当成形金属所需加热温度超过400℃时，把铜管作为感应线圈，使水或空气通过铜管内部，借着水或空气的冷却作用而避免感应线圈温度上升到氧化温度以上。因此，以铜管作为感应线圈的高频感应加热装置是需要水冷式或空冷式冷却装置的。

下面结合图1所示现有压铸机的喷嘴用高频加热机对现有压铸机用高频感应加热机的缺点进一步说明。

镁和铝的熔点是650℃左右，锌的熔点是500℃左右。为了把这些低熔点轻金属压铸成形，镁和铝需要加热到600℃左右，锌需要加热到450℃左右。

如图1所示，为了防止镁在通过受热件喷嘴10时发生硬化现象，需要把喷嘴10加热到600℃左右。在受热件喷嘴10的周围卷曲由铜管制成的感应线圈14a，由高频交流电源40生成的高频电流经过前述感应线圈14a，与此同时，为了防止感应线圈14a过热而由冷却装置30供应冷却水。

但是，前述冷却装置30供应的水不仅冷却感应线圈14a，还会降低受热件喷嘴10周围的温度，这就需要额外供应电流以补偿下降的温度，进而增加了电能消耗。另外，感应线圈14a内部的循环水在冷却前述隔热件12时，喷嘴10则继续维持高温，因此喷嘴10进行热膨胀的同时，隔热件却冷却收缩，喷嘴10或隔热件12容易发生裂缝或变形，进而缩短喷嘴的使用寿命。

尤其是镁成形用压铸机使用水冷却感应线圈14a时可能引起镁爆炸。镁和水接触时，会进行激烈的氧化而容易引起爆炸。如果不能在加热过程中顺畅地供应冷却水，感应线圈14a容易氧化而破损，进而造成水飞溅而引起镁爆炸。因此，目前还无法在直接接触熔解炉的鹅颈上使用高频加热装置。为了解决前述问题，也有人利用空气(air)代替冷却水来冷却管式感应线圈，但是冷却效率比水冷方式差了很多。

发明内容

为了解决前述现有技术的问题，本发明的目的是提供一种不需要额外安装冷却装置的压铸机用高频加热机。

本发明的另一个目的是提供一种耗电最少而且隔热件可以作为喷嘴保温层以使喷嘴维持均匀温度的高频感应加热机。

本发明的又一个目的是提供一种可以在事前预防镁成形过程中因接触水而引起的爆炸事故的高频感应加热机。

本发明的再一个目的是提供一种在整个受热件形成均匀涡流并使受热件的各部位维持均匀温度的压铸机用高频加热机。

本发明的另一个目的是提供一种可以在隔热件充填过程中防止感应线圈和受热件之间、感应线圈的相邻线卷之间出现短路的压铸机用高频加热机。

为了实现上述目的，本发明压铸机用高频感应加热机可以为连接到高频交流电源的感应线圈供应高频电流，并且在鹅颈、喷嘴或模具等受热件的内部加热镁、锌或铝等低熔点金属。

前述感应线圈使用了从镍线、镍合金线或铁铬丝中选定的高熔点金属线，不需要感应线圈冷却装置。

前述镍合金线以镍铬线、铜镍线或铁镍丝之一较佳。

前述感应线圈在离鹅颈、喷嘴或模具等受热件外周面有一定距离的地点卷曲成螺旋形，感应线圈的周围充填隔热件，在卷成螺旋形的感应线圈的各线卷之间插入绝缘件衬垫，使各线卷与受热件及相邻线卷隔开一定距离。

前述衬垫具有四角柱形状，在线卷接触面具有向内侧凹陷的线圈插槽。

插入前述各线卷之间的衬垫的线圈插槽外侧以贯穿方式安装有可以把各衬垫连成一列的连接杆，前述连接杆的两端使用螺母紧固。

本发明高频感应加热机不需要感应线圈的冷却装置，显著地减少了因冷却而来的热损失(约2倍左右)，隔热件层可以作为受热件保温层，使整个受热件维持均匀温度，尤其是在镁成形过程中可以预防因触水而引发的爆炸事故。本发明可以均匀地加热受热件的每个部位，可以在隔热件充填过程中防止感应线圈和受热件之间、感应线圈的相邻线卷之间出现短路。

附图说明

图1是基于现有技术的压铸机用高频感应加热机的一例示剖面图。

图2是本发明压铸机用高频感应加热机的一实施例的概略剖面图。

图3是本发明压铸机用高频感应加热机的另一实施例的概略剖面图。

图4a是图2所示实施例的感应线圈的卷曲结构斜视图。

图4b是图4a的侧视图。

图4c是图4b中A-A′线的剖面图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图2是本发明压铸机用高频感应加热机的一实施例的概略剖面图；图3是本发明压铸机用高频感应加热机的另一实施例的概略剖面图；图4a是图2所示实施例的感应线圈的卷曲结构斜视图；图4b是图4a的侧视图；图4c是图4b中A-A′线的剖面图。

虽然图2到图4c中例举的受热件是喷嘴10，但是下面的说明可以直接适用于鹅颈和模具等其它受热件。

在图2的实施例中，对喷嘴进行加热的高频感应加热机使用一条粗的高熔点金属线制成感应线圈14b。本发明使用镍线、镍合金线或铁铬丝之一的高熔点金属线制作前述感应线圈14b。与使用铜管的图1不同的是，感应线圈14b使用前述高熔点金属线时不需要额外安装感应线圈冷却装置。因此，在喷嘴10生成的热不会被水带走，也不会因为水和镁等成形金属接触而引起爆炸。在感应线圈上生成的定量焦耳热(joule heat)可以使隔热件成为喷嘴10的保温层。这样就能缩小喷嘴10和隔热件12之间的温差，进而预防喷嘴或隔热件的破裂(crack)和变形。

作为前述镍线、镍合金线或铁铬丝之一的高熔点金属线具有下列特点。

首先，本发明的高熔点金属线熔点至少高于镁、铝及锌等成形金属，只有这样，感应线圈14b才不会在成形金属的熔点附近进行氧化反应。镍线的熔点是1453℃左右，镍合金线的熔点根据混合的金属成分而在900℃-1200℃的范围内，铁铬丝的熔点是1300℃左右。因此，前述镍线、镍合金线或铁铬丝的熔点非常适合本发明的目的。

其次，本发明的高熔点金属线电阻值以线径(Φ)5mm为基准时的数值如下。

种类	镍线	镍铬线	铜镍线	铁镍丝	铁铬丝
种类	镍线	镍铬线	铜镍线	铁镍丝	铁铬丝	每单位长电阻	0.00458	0.0550	0.0250	0.0621	0.0731

单位是Ω/m，分别表示平均值。同一线径铜的每单位长电阻值是0.0011Ω/m。

因此，本发明所指的高熔点金属线应该具有900℃以上的熔点，对于5mm线径的电阻值低于0.1Ω/m。

具有前述电阻值的金属线在传输高频电流时没有任何问题，因电阻值上升而来的焦耳热能直接加热喷嘴10。

如图2所示，由于本发明的感应线圈14b氧化温度远高于受热件喷嘴10的加热温度，因此在压铸过程中不必额外冷却感应线圈14b。由于本发明的感应线圈14b只与高频交流电源40连接，因此可以防止水冷或空冷时的热损失，可以均匀地加热受热件，在镁成形过程中可以预防因触水而引发的爆炸事故。

图3所示的感应线圈14c不使用一条粗的高熔点金属线而使用由多个细线扭曲而成的金属线。使用由多个细线扭曲而成的金属线时，可以通过集肤效应(skineffect)增加高频电流的有效面积，进而降低了整个高熔点金属线的电阻值。

如图4a到图4c所示，前述感应线圈14b在离外周面有一定距离的地点卷曲成螺旋形，其两端连接前述高频交流电源40。在前述感应线圈14b的周围及外侧充填隔热件12，使感应线圈14b陷入隔热件12内部。虽然附图没有标示，在前述隔热件12的外侧安装了不锈钢和铝等非铁金属制外壳，不仅可以避免隔热件12因外部冲击而受损，也可以防止飞溅的熔融金属进入隔热件内部而破坏隔热件12或感应线圈14b。

本发明高频感应加热机在卷成螺旋形的感应线圈的各线卷之间插入绝缘件衬垫20，前述衬垫20可以使各线卷与受热件及相邻线卷隔开一定距离。前述衬垫20可以制成各种形状，图4a所示本发明采取了四角柱形状，在线卷接触面具有向内侧凹陷的线圈插槽26。通过前述安排，不仅在隔热件充填过程中可以防止线圈和受热件之间、线圈的相邻线卷之间出现短路，也可以在整个喷嘴生成均匀的涡流和感应热，使成形金属得以均匀地熔融。

插入前述各线卷之间的衬垫20下端以贯穿方式安装了可以把各衬垫20连成一列的连接杆22。此时，前述连接杆22的两端应加工成螺丝并使用螺母24紧固。

如图4a和图4b所示，前述衬垫20可以在喷嘴10外周面插入3列。需要时，可以插入1列、2列、4列到10列，甚至更多列。

如图4c所示，具有前述结构的本发明可以维持感应线圈14b的线卷间隔、各线卷和喷嘴10之间的间隔均匀，在喷嘴10的各部位生成均匀的热量，进而使通过喷嘴的成形金属得以均匀地熔融。

Claims

1.一种压铸机用高频感应加热机，用于为连接到高频交流电源的感应线圈供应高频电流，并且在鹅颈、喷嘴或模具等受热件的内部加热镁、锌或铝等低熔点金属，其特征是：

前述感应线圈使用从镍线、镍合金线或铁铬丝中选定的高熔点金属线，以无需额外安装感应线圈冷却装置。

2.根据权利要求1所述的压铸机用高频感应加热机，其特征是：

前述镍合金线使用镍铬线、铜镍线或铁镍丝其中之一。

3.根据权利要求1或2所述的压铸机用高频感应加热机，其特征是：

4.根据权利要求3所述的压铸机用高频感应加热机，其特征是：

5.根据权利要求4所述的压铸机用高频感应加热机，其特征是：

插入前述各线卷之间的衬垫的前述线圈插槽外侧以贯穿方式安装有可以把各衬垫连成一列的连接杆。