CN106793237B - 一种采用电弧对工件进行快速加热的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种采用电弧对工件进行快速加热的方法，其将需要加热的两工件两端分别设定为正负两极，两端距离控制在0.1～100 mm距离范围，通电后从零开始增加电流密度，直到开始在两端面之间形成电弧；将电流密度降低为起弧电流密度的1～70%；在电弧均匀后，同时将两夹具上的型材以同样的速率V0mm/s相互靠近，保证两端面之间的相对距离，根据输入电流的大小与两端相对距离，快速完成表面的加热或重熔。以解决现有加热方式难以实现大规格构件的快速加热，以及大规格构件表面局部区域的快速重熔、快速加热处理的问题。本发明属于工件加热技术领域。

Description

一种采用电弧对工件进行快速加热的方法
技术领域
本发明涉及一种新型的表层快速重熔，表面快速加热，型材焊接加热用的加热技术，属于工件加热技术领域。
背景技术
对大规格的金属构件进行快速加热技术目前主要的工业手段有电阻加热，感应加热，激光加热手段。比如对于电阻加热，指利用电流流过导体的焦耳效应产生的热能对工件进行加热的办法，这需要将工件在电炉上短接，同时需要电流均匀流过工件，这对大型非对称构件较难实现；而感应加热是将工件放到感应线圈，线圈产生交变磁场在工件中产生出同频率的感应电流，从而通过电流进行加热，但是感应加热也有感应圈的尺寸限制。而且激光即热设备庞大，昂贵也不适合一般工业中的应用。
因此，一方面这些加热方式较难进行大规格构件的快速加热，如大直径圆球壳体表面的快速加热比较难以通过电阻，感应加热来实现，而且对壳体进行局部加热也较难实现；另一方面，如果一些大规格的构件表面局部区域进行快速重熔、快速加热处理的方案也没有现成的办法解决，比如对于需要表面涂覆层的快速重熔，表面快速熔化、快速凝固等要求。在这样的背景下，需要发展一种有效的加热技术来满足需求。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种采用电弧对工件进行快速加热的方法，以解决现有加热方式难以实现大规格构件的快速加热，以及大规格构件表面局部区域的快速重熔、快速加热处理的问题。
为解决上述问题，拟采用这样一种采用电弧对工件进行快速加热的方法：
将需要加热的两工件两端分别设定为正负两极，若只是加热一个工件的表面，则将需要快速加热/重熔的工件作为电极的一极，而采用难熔导电材料作为电极的另一极，加热两端距离控制在0.1～100 mm距离范围，通电后从零开始增加电流密度，根据工件截面面积不同，电流密度控制在0～200A/mm2范围，直到开始在两端面之间形成电弧；
在形成电弧后，由于两端面之间电离能力的改变，为了防止持续的大电流电弧快速烧损基体，将电流密度降低为起弧电流密度的1～70%，获得均匀的，持续的电弧。可调整输入电流来实现表面的快速加热或重熔的快慢；
在电弧均匀后，由于电弧会烧损工件端面，若不同点电流密度下，基体端面烧损速率V0mm/s，则需要同时将两夹具上的型材以同样的速率V0mm/s相互靠近，保证两端面之间的相对距离，来保证电弧稳定性。由此，根据输入电流的大小与两端相对距离，快速完成表面的加热或重熔。
与现有技术相比，本发明采用的电弧加热，热量主要依靠表面之间形成的电弧，因此其加热过程是一个从表面向内部传递的过程，可形成一个端面温度高，到远离加热端面呈温度下降趋势的，梯度明显的温度场，从而防止采用电阻、感应加热方式所造成的工件整体同时加热所形成一个较宽高温区；另一方面，闪光端面金属爆破气化能形成一个均匀的金属蒸汽保护气氛，因此在进行表面加热重熔过程中，可防止高温下金属被氧化、吸气等有害现象的出现。同时加热所需设备结构简单，易于实现。
附图说明
图1是工件两端加热的原理图；
图2是单面工件加热的原理图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将通过附图对发明作进一步地详细描述。
实施例1：
参照图1，将需要加热的两工件两端分别设定为正负两极，加热两端距离控制在0.1～100 mm距离范围，通电后从零开始增加电流密度，根据工件截面面积不同，电流密度控制在0～200A/mm2范围，直到开始在两端面之间形成电弧；
在形成电弧后，由于两端面之间电离能力的改变，为了防止持续的大电流电弧快速烧损基体，将电流密度降低为起弧电流密度的1～70%，获得均匀的，持续的电弧，调整输入电流来实现表面的快速加热或重熔的快慢；
在电弧均匀后，由于电弧会烧损工件端面，若不同点电流密度下，基体端面烧损速率V0mm/s，则需要同时将两夹具上的型材以同样的速率V0mm/s相互靠近，保证两端面之间的相对距离，来保证电弧稳定性。由此，根据输入电流的大小与两端相对距离，快速完成表面的加热或重熔。
实施例2：
参照图2，将需要快速加热/重熔的工件作为电极的一极，而采用难熔导电材料作为电极的另一极，加热两端距离控制在0.1～100 mm距离范围，通电后从零开始增加电流密度，根据工件截面面积不同，电流密度控制在0～200A/mm2范围，直到开始在两端面之间形成电弧；
在形成电弧后，由于两端面之间电离能力的改变，为了防止持续的大电流电弧快速烧损基体，将电流密度降低为起弧电流密度的1～70%，获得均匀的，持续的电弧，调整输入电流来实现表面的快速加热或重熔的快慢；
在电弧均匀后，由于电弧会烧损工件端面，若不同点电流密度下，基体端面烧损速率V0mm/s，则需要同时将两夹具上的型材以同样的速率V0mm/s相互靠近，保证两端面之间的相对距离，来保证电弧稳定性。由此，根据输入电流的大小与两端相对距离，快速完成表面的加热或重熔。

Claims (2)

1.一种采用电弧对工件进行快速加热的方法，其特征在于，
将需要加热的两工件两端分别设定为正负两极，若只是加热一个工件的表面，则将需要快速加热/重熔的工件作为电极的一极，而采用难熔导电材料作为电极的另一极，加热两端距离控制在0.1～100mm距离范围，通电后从零开始增加电流密度，直到开始在两端面之间形成电弧；
而后，将电流密度降低为起弧电流密度的1～70％，获得均匀、持续的电弧；
在电弧均匀后，假定基体端面烧损速率V0mm/s，则同时将两夹具上的型材以同样的速率V0mm/s相互靠近，保证两端面之间的相对距离，根据输入电流的大小与两端相对距离，快速完成表面的加热或重熔；在两端出现电弧后，要降低电流密度，通过调整输入电流以实现表面的快速加热或重熔的快慢。
2.根据权利要求1所述一种采用电弧对工件进行快速加热的方法，其特征在于：通电后从零开始增加电流密度，电流密度控制在0～200A/mm2范围，直到开始在两端面之间形成电弧。
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