CN114599124A - 同步双频感应加热设备及其加热方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种同步双频感应加热设备及其加热方法，同步双频感应加热设备包括承载支架、感应器、双频感应电源和驱动部件，感应器设于承载支架，感应器用于加热工件，其中，工件可相对感应器移动，双频感应电源电连接于感应器，且双频感应电源用于将两种不同频率的电流同时输出至感应器，驱动部件用于驱动工件相对感应器移动。本发明实施例提供的同步双频感应加热设备及其加热方法，工件的加热过程能够在同一阶段完成，这样不仅可以提高加热效率，还可以使工件表面加热均匀；而且同步双频感应加热设备的整体结构较小，占地空间小。

Description

同步双频感应加热设备及其加热方法

技术领域

本发明涉及感应加热技术领域，尤其涉及一种同步双频感应加热设备及其加热方法。

背景技术

感应加热设备是利用电磁感应原理把电能转化为热能的设备，其具有加热温度高，而且是非接触式加热，加热效率高、节能等优点。

在对表面凹凸不平的工件的表面进行加热时，为达到均匀的加热深度，工件的不同部分在感应加热时需要不同的频率，出现了双频感应加热设备。该类双频感应加热设备通常包括两种不同频率的感应电源，两个不同频率的感应电源分别施加至两个感应器上，以形成中频感应器和高频感应器，工件需从中频感应器预热后快速移至高频感应器加热并进行淬火，即，工件表面的加热分为两个阶段，先使用中频感应器对工件加热，然后采用高频感应器对工件加热，容易导致工件加热不均匀、加热效率较低；而且该类双频感应加热设备的整体结构庞大。

发明内容

本发明实施例公开了一种同步双频感应加热设备及其加热方法，加热过程能够在同一阶段完成，不仅可以提高加热效率，还可以使工件表面加热均匀；而且同步双频感应加热设备的整体结构较小，占地空间小。

为了实现上述目的，第一方面，本发明公开了一种同步双频感应加热设备，包括：

承载支架；

感应器，所述感应器设于所述承载支架，所述感应器用于加热工件，其中，所述工件可相对所述感应器移动；

双频感应电源，所述双频感应电源电连接于所述感应器，且所述双频感应电源用于将两种不同频率的电流同时输出至所述感应器；以及

驱动部件，所述驱动部件用于驱动所述工件相对所述感应器移动。

作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面的实施例中，所述承载支架设有加热舱，所述加热舱用于填充惰性气体，所述感应器设于所述加热舱内，所述双频感应电源设于所述加热舱外；

所述加热舱具有第一入口，所述驱动部件用于驱动所述工件通过所述第一入口移动至所述加热舱内被所述感应器加热。

作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面的实施例中，所述加热舱还具有与所述第一入口相对的第一出口，所述承载支架设有冷却装置，所述驱动部件还用于驱动经所述感应器加热后的所述工件通过所述第一出口移动至所述冷却装置，所述冷却装置用于冷却经所述感应器加热后的所述工件。

作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面的实施例中，所述承载支架设有冷却舱，所述冷却装置设于所述冷却舱内；

所述冷却舱具有与所述第一出口连通的第二入口，所述驱动部件还用于驱动经所述感应器加热后的所述工件依次通过所述第一出口和所述第二入口移动至所述冷却舱内被所述冷却装置冷却。

作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面的实施例中，所述同步双频感应加热设备还包括壳体和隔板，所述壳体和所述承载支架连接形成舱体，所述隔板设于所述舱体中并将所述舱体分隔成所述加热舱和所述冷却舱，所述第一出口和所述第二入口设于所述隔板。

作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面的实施例中，所述加热舱还具有与所述第二入口相对的第二出口，所述驱动部件还用于驱动经所述冷却装置冷却后的所述工件通过所述第二出口移动至所述冷却舱外。

作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面的实施例中，所述同步双频感应加热设备还包括温度传感器和控制器；

所述温度传感器设于所述承载支架，所述温度传感器用于检测经所述感应器加热后的所述工件的表面温度并生成温度信号；

所述控制器电连接于所述双频感应电源和所述温度传感器，所述控制器用于接收所述温度传感器发送的所述温度信号，并用于根据所述温度信号调控所述双频感应电源的电流强度。

作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面的实施例中，所述承载支架设有角度调节部件，所述温度传感器设于所述角度调节部件，所述角度调节部件用于使所述温度传感器的检测方向与第一方向之间形成角度θ，0°≤θ≤90°，所述第一方向为所述角度调节部件指向所述工件的方向。

作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面的实施例中，所述温度传感器为多个，多个所述温度传感器间隔设置，各个所述温度传感器用于检测所述工件的不同位置的表面温度，且各个所述温度传感器分别与所述控制器电连接。

作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面的实施例中，所述感应器为感应线圈，所述感应线圈用于供所述工件穿过。

第二方面，本发明公开了一种基于同步双频感应加热设备的加热方法，所述同步双频感应加热设备包括承载支架、感应器、双频感应电源和驱动部件，所述感应器设于所述承载支架，所述双频感应电源电连接于所述感应器，所述加热方法包括：

所述双频感应电源同时向所述感应器输出两种不同频率的电流；

所述驱动部件驱动所述工件通过所述感应器，以利用所述感应器加热所述工件。

作为一种可选的实施方式，在本发明第二方面的实施例中，所述承载支架设有加热舱，所述感应器设于所述加热舱内，所述双频感应电源设于所述加热舱外；

在所述双频感应电源同时向所述感应器输出两种不同频率的电流的步骤前，所述加热方法还包括：

向所述加热舱充入惰性气体。

作为一种可选的实施方式，在本发明第二方面的实施例中，所述同步双频感应加热设备还包括温度传感器、控制器和冷却装置，所述温度传感器和所述冷却装置分别设于所述承载支架，且所述温度传感器位于所述感应器和所述冷却装置之间，所述控制器电连接于所述双频感应电源和所述温度传感器；

在所述驱动部件驱动所述工件通过所述感应器，以利用所述感应器加热所述工件的步骤后，所述加热方法还包括：

所述温度传感器检测经所述感应器加热后的所述工件的表面温度，并生成温度信号发送至所述控制器；

所述控制器根据所述温度信号调控所述双频感应电源的电流强度；

所述驱动部件驱动经所述感应器加热后的所述工件通过所述冷却装置，以利用所述冷却装置冷却所述工件。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明实施例提供的同步双频感应加热设备及其加热方法，采用双频感应电源，该双频感应电源能够同时向一个感应器输出两种不同频率的电流，从而可以同时采用两种不同频率的电流对工件进行感应加热，使得工件的加热过程可在同一阶段完成，这样不仅可以缩短加热时间，有利于提高加热效率，还可以使工件表面加热更均匀，工件畸变小，从而有利于提高工件的性能指标；而且相较于采用两个感应器的双频感应加热设备，本申请的同步双频感应加热设备可以使用一个感应器，从而使得同步双频感应加热设备的整体结构较小，占地空间小。

进一步地，本申请通过利用驱动部件驱动工件以一定的速度移动通过感应器，使得整个工件都可以通过该感应器，以对工件不同位置的表面进行加热，从而使得整个工件的表面可以加热均匀，以确保工件的性能指标。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例公开的同步双频感应加热设备的结构示意图；

图2是本发明实施例公开的同步双频感应加热设备的分解结构示意图；

图3是本发明实施例公开的同步双频感应加热设备的俯视图；

图4是图3中的同步双频感应加热设备沿A-A方向的剖视图；

图5是图3中的同步双频感应加热设备沿B-B方向的剖视图；

图6是本发明实施例公开的未示出驱动部件和承载支架的同步双频感应加热设备的结构示意图；

图7是本发明实施例公开的基于同步双频感应加热设备的加热方法的流程图。

主要附图标记说明：

100、同步双频感应加热设备；1、承载支架；11、避让槽；2、感应器；3、双频感应电源；4、驱动部件；41、驱动部；42、伸缩部；5、壳体；50、舱体；51、加热舱；511、第一入口；512、第一通孔；513、第一出口；52、冷却舱；521、第二入口；522、第二出口；6、冷却装置；7、隔板；8、温度传感器；8a、角度调节部件；9、控制器；200、工件；300、感应控制电源线；400、红外温度数据电源线。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本发明及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本发明中的具体含义。

此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，术语“第一”、“第二”等主要是用于区分不同的装置、元件或组成部分(具体的种类和构造可能相同也可能不同)，并非用于表明或暗示所指示装置、元件或组成部分的相对重要性和数量。除非另有说明，“多个”的含义为两个或两个以上。

下面将结合实施例和附图对本发明的技术方案作进一步的说明。

请参阅图1和图2，本发明实施例公开了一种同步双频感应加热设备，该同步双频感应加热设备100包括承载支架1、感应器2、双频感应电源3和驱动部件4，感应器2设于承载支架1，且感应器2用于加热工件200，其中，工件200可相对感应器2移动，双频感应电源3电连接于感应器2，且双频感应电源3用于将两种不同频率的电流同时输出至感应器2，驱动部件4用于连接工件200并用于驱动工件200相对感应器2移动。

其中，该工件200可为表面凹凸不平的长条状工件，例如该工件200可以为表面凹凸不平的线材、杆类零件或轴类零件等，示例性的，所述工件200可以为高铁轨道、火车轨道等。该双频感应电源3主要由中频感应加热电源与高频感应加热电源相结合构成，其中，该中频感应加热电源可以向感应器2输出中频(10kHz～25kHz)电流，而该高频感应加热电源可以向感应器2输出高频(200kHz～900kHz)电流。

由于趋肤效应的存在，使得在工件200热处理中很难通过单一频率对表面凹凸不平的工件200进行均匀加热。如果采用高频感应加热进行表面淬火，感应电流产生的热量在工件200表面迅速传导，凸部得到完全硬化，但凹部硬化不足，同时还会在凹部的表面增加残余应力，导致断裂的发生。而采用中频感应加热进行表面淬火，热量在凹部进行传导。由于凹部的凹面形状，热量在传导的过程中以指数形式递减，凹部能够得到有效硬化，而凸部却硬化不足。

基于此，本申请提供的同步双频感应加热设备100通过采用双频感应电源3，能够同时向一个感应器2输出两种不同频率的电流，从而可以同时采用两种不同频率的电流对工件200进行感应加热，换言之，本申请提供的同步双频感应加热设备100能够将中频电流和高频电流连接到一个共同的输出端，使用共同的感应器2，从而实现了用不同所需频率加热工件200相应部位的目的。所以，采用本申请同步双频感应加热设备100加热工件200，能够使得工件200的加热过程在同一阶段完成，这样不仅可以缩短加热时间，有利于提高加热效率，省时省力、节约成本；同时还能进行均匀加热，使工件200表面受热更均匀，加热处理效果好，工件200畸变小，不仅提高了表面硬度，加深了淬硬层，而且还保证了表面硬度和淬硬层深度的均匀性，从而有利于提高工件200的性能指标；而且相较于采用两个感应器2的双频感应加热设备，本申请的同步双频感应加热设备100可以使用一个感应器2，从而使得同步双频感应加热设备100的整体结构较小，占地空间小。

进一步地，由于本申请中的同步双频感应加热设备100主要是对表面凹凸不平的长条状工件进行热处理，所以，利用驱动部件4驱动工件200以一定的速度移动通过感应器2，一方面，可以使得整个工件200都可以通过该感应器2，以对工件200不同位置的表面进行加热，从而使得整个工件200的表面可以加热均匀，以确保工件200的性能指标。另一方面，能够通过控制驱动部件4驱动工件200的移动速度，控制工件200通过感应器2的移动速度，从而进一步提高工件200的加热可控性和均匀性。

一些实施例中，该感应器2可为感应线圈，该感应线圈可以用于供工件200穿过。这样，当工件200穿过该感应线圈时，该感应线圈会对工件200进行加热，同时由于工件200穿过感应线圈，因此该感应线圈位于工件200外周，能够实现对工件的各个方向的表面都进行有效加热，提高对工件200的加热均匀性。示例性地，该感应器2可为形状与工件200的形状相仿的仿形式感应线圈。本发明通过采用仿形式感应线圈，能够有效地避免工件200无需加热的部位被加热，而且结构合理，便于使用。

进一步地，该感应器2可以通过感应控制电源线300与双频感应电源3连接。具体地，考虑到感应器2设于该承载支架1，而该双频感应电源3可设置在承载支架1上，或者是也可以位于承载支架1的外周侧。当双频感应电源3设置在承载支架1的外周侧时，该感应控制电源线300可自承载支架1延伸至外周与该双频感应电源3连接。

一些实施例中，该驱动部件4可以为气缸、液缸或伺服电机等。具体地，驱动部件4可以包括驱动部41和伸缩部42(例如该驱动部41可以为气缸的主体部，该伸缩部42可以为气缸的活塞)，驱动部41可以设置在承载支架1上，也可以设置在承载支架1的外周，伸缩部42与驱动部41连接并且能够相对驱动部41移动，伸缩部42还与工件200连接，以驱动工件200通过感应器2，以使该感应器2可以对工件200进行加热。

一些实施例中，结合图2至图6所示，所述承载支架1设有加热舱51，所述感应器2设于加热舱51内，而所述双频感应电源3可以设于加热舱51外，使得感应器2和双频感应电源3间隔开，位于不同的空间，这样可以避免感应器2产生的热量传递至双频感应电源3并环绕在双频感应电源3周边，而导致双频感应电源3长期在高温环境下运行而有可能导致双频感应电源3的运行出现故障的情况，从而可确保双频感应电源3的正常运行，有效提高双频感应电源3运行的安全性。在图2示出的实施方式中，加热舱51设有第一通孔512，感应控制电源线300的一端电连接于感应器2，而感应控制电源线300的另一端穿过第一通孔512与双频感应电源3电连接。

进一步地，该加热舱51用于填充惰性气体，且该加热舱51具有第一入口511，而该驱动部件4可以驱动工件200通过第一入口511移动至加热舱51内被感应器2加热。通过向加热舱51充入惰性气体，能够将加热舱51内的空气通过第一入口511排出加热舱51外，并且可以使得加热舱51中保持正压，避免外界的空气通过第一入口511进入至加热舱51中，使得加热舱51内可以保持一个无氧环境，从而在加热过程中，可以防止工件200中的碳元素和氧气发生氧化反应而导致工件200表面出现脱碳的情况，进而能够提高工件200的表面硬度、强度、耐磨性和抗冲击性。

其中，该惰性气体可以为二氧化碳(CO₂)、氮气(N₂)或氩气(Ar)等。

一些实施例中，结合图3至图6所示，该加热舱51还具有与第一入口511相对的第一出口513，使得经感应器2加热后的工件200能够通过第一出口513移动至加热舱51外，这主要是考虑到：在实际的加热工程中，需要使整个工件200依次通过感应器2进行加热，如果加热舱51没有开设有第一出口513，那么就需要在承载支架1上开设较大的加热舱51，以容纳整个工件200，即，在工件200的长度方向(例如图3中的左右方向)上，加热舱51的长度需要大于工件200的长度，这样容易导致同步双频感应加热设备100的整体体积较大。所以，通过在加热舱51设置与第一入口511相对的第一出口513，在加热过程中，工件200经感应器2加热后的部位可以通过第一出口513移动至加热舱51外，使得在工件200的长度方向上，加热舱51的长度可以小于工件200的长度，只需要大于感应器2的长度即可。由于在工件200的长度方向上，感应器2的长度远小于工件200的长度，所以，通过在加热舱51设置与第一入口511相对的第一出口513，可以采用长度较小的加热舱51，从而有利于使得同步双频感应加热设备100的整体体积较小，实现小型化设计。

一些实施例中，结合图3至图6所示，该承载支架1设有冷却装置6，所述驱动部件4还用于驱动经感应器2加热后的工件200通过第一出口513移动至冷却装置6，以使该冷却装置6可以用于冷却经感应器2加热后的工件200，即，该冷却装置6能够向经感应器2加热后的工件200喷射冷却液(例如水性冷却液和油性冷却液)，以对经感应器2加热后的工件200进行冷却，从而可以提高工件200的表面强度。其中，水性冷却液包含水、盐水、聚烷撑乙二醇(Polyaleneglycol，简称PAG)淬火液、无机淬火剂、类油淬火液等；油性冷却液包含快速光亮淬火油、超速淬火油、真空淬火油、等温分级淬火油等。

进一步地，所述承载支架1还设有冷却舱52，所述冷却装置6设于冷却舱52内，其中，所述冷却装置6可以包括用于存储冷却液的储液器和连接于储液器的喷头，所述储液器可以设置在冷却舱52内，也可以设置在冷却舱52外，所述喷头设置在冷却舱52内并位于冷却舱52的顶部，且该喷头可将冷却液喷射至经感应器2加热后的工件200，以对经感应器2加热后的工件200进行冷却。所述冷却舱52具有与第一出口513连通的第二入口521，该驱动部件4还可以驱动经感应器2加热后的工件200依次通过第一出口513和第二入口521移动至冷却舱52内被冷却装置6冷却。通过设置冷却舱52，以使工件200的冷却可以在冷却舱52中进行，这样可以避免冷却液乱溅到同步双频感应加热设备100之外，导致冷却液难以回收，造成冷却液浪费的情况，即，通过设置冷却舱52，有利于使冷却液可以集中落在集液槽中，便于冷却液的回收，使得冷却液可以重复利用，降低冷却成本。

一些实施例中，所述加热舱51还具有与第二入口521相对的第二出口522，使得所述驱动部件4还可以用于驱动经冷却装置6冷却后的工件200通过所述第二出口522移动至冷却舱52外。这主要是考虑到：在实际的冷却工程中，整个工件200需要依次经过冷却装置6进行冷却，如果冷却舱52没有开设有第二出口522，那么就需要在承载支架1上开设较大的冷却舱52，以容纳整个工件200，即，在工件200的长度方向(例如图3中的左右方向)上，冷却舱52的长度需要大于工件200的长度，这样容易导致同步双频感应加热设备100的整体体积较大。通过在冷却舱52设置与第二入口521相对的第二出口522，在冷却过程中，工件200的经冷却装置6冷却后的部位可以通过第二出口522移动至冷却舱52外，使得在工件200的长度方向上，冷却舱52的长度小于工件200的长度，所以，通过在冷却舱52设置与第二入口521相对的第二出口522，可以采用长度较小的冷却舱52，从而有利于使得同步双频感应加热设备100的整体体积较小，实现小型化设计。

一些实施例中，结合图3、图4和图6所示，所述同步双频感应加热设备100还可以包括壳体5和隔板7，所述壳体5和承载支架1连接形成舱体50，所述隔板7设于所述舱体50中并将所述舱体50分隔成前述的加热舱51和冷却舱52，所述第一出口513和第二入口521设置在所述隔板7上。通过利用隔板7将舱体50分隔成加热舱51和冷却舱52，使得加热舱51和冷却舱52可以共用所述隔板7，且由于所述隔板7在工件200的长度方向上的厚度一般都不会太厚，所以相较于加热舱51和冷却舱52之间具有间距的方式，使得经感应器2加热后的工件200快速、及时地进入冷却舱52内被冷却装置6冷却，以确保工件200的表面强度。而且使得同步双频感应加热设备100的整体结构比较紧凑，结构集成度较高，有利于实现同步双频感应加热设备100的小型化设计。

进一步地，所述承载支架1可以条状结构、板状结构或块状结构。在图2示出的实施方式中，该承载支架1朝向壳体5的一面设有避让槽11，以避让所述感应器2，即，所述感应器2至少有部分位于避让槽中，使得感应器2至少有部分所占的空间是承载支架1的内部空间，这样有利于使同步双频感应加热设备100在壳体5指向承载支架1的方向上的整体厚度较小，即，有利于使同步双频感应加热设备100在图2中的上下方向上的整体厚度较薄，从而有利于同步双频感应加热设备100的整体结构的轻薄化设计。

需要说明的是，本申请的同步双频感应加热设备100使中频感应加热电源和高频感应加热电源同步作用到一个感应器2上，将一个中频基频振荡作用在一个高频振荡上。中频和高频的幅值是相互独立控制的，根据工作状态的需求各自进行功率及频率的调节。使得双频感应电源3对工件200的凹部和凸部淬火深度和效果的控制达到最优。

一些实施例中，所述同步双频感应加热设备100还可以包括温度传感器8和控制器9，所述温度传感器8可以设于承载支架1，具体可以设置在冷却舱52，且该温度传感器8可以位于感应器2和冷却装置6之间，以使所述温度传感器8用于检测经感应器2加热后的工件200的表面温度并生成温度信号。所述控制器9电连接于双频感应电源3和温度传感器8，且该控制器9可以用于接收温度传感器8发送的温度信号，并且该控制器9可以用于根据所述温度信号调控双频感应电源3的电流强度，即，控制器9可以将温度传感器8检测到的工件200的表面温度和预设的标准温度进行对比，来实时、灵活地调控双频感应电源3的功率和频率，以实现双频感应电源3输出能量的精准控制。换言之，如果温度传感器8检测到的工件200的表面温度低于预设的标定温度，那么控制器9会控制双频感应电源3输出更大的电流，以使工件200的表面温度能够加热至预设的标准温度；而如果温度传感器8检测到的工件200的表面温度高于预设的标定温度，那么控制器9会控制双频感应电源3输出更小的电流，以使工件200的表面温度能够加热至预设的标准温度，从而确保经所述感应器2加热后的工件200能够达到预设的加热要求，进而确保工件200的性能指标。

进一步地，所述温度传感器8可以为实时红外检测模块，该温度传感器8可以通过红外温度数据电源线400与控制器9电连接。所述控制器9可以和双频感应电源3安装在一个控制盒中。

一些实施例中，所述温度传感器8可以为多个，例如两个、三个、四个或者更多个。多个温度传感器8可以绕着工件200的外周间隔设置，以使各个温度传感器8可以用于检测工件200的不同位置的表面温度，且各个温度传感器8分别与控制器9电连接。通过设置多个温度传感器8可以实现多点测量的目的，使得各个温度传感器8之间可以相互校正，以确保检测工件200表面温度的准确性。

一些实施例中，结合图3、图5和图6所示，所述承载支架1还设有角度调节部件8a，具体可以是冷却舱52内设有角度调节部件8a，所述温度传感器8设于角度调节部件8a。所述角度调节部件8a用于使温度传感器8的检测方向与第一方向之间形成角度θ，即，角度调节部件8a相对冷却舱52可活动，以带动温度传感器8可以发生运动，从而使温度传感器8的检测方向与第一方向之间形成的角度θ可为0°～90°，即，0°≤θ≤90°，例如θ＝0°、θ＝30°、θ＝45°、θ＝60°、θ＝75°、θ＝80°或者θ＝90°等。这样可以使温度传感器8的检测范围可以尽可能地全面覆盖工件200的加热部位，从而确保温度传感器8能够检测到工件200的表面温度，使得经感应器2加热后的工件200的表面能够通过温度传感器8反馈至控制器9，从而使得控制器9可以根据工件200表面温度调控双频感应电源3的电流强度，进而可以确保工件200的表面温度能够加热至预设的标准温度，确保工件200的性能指标。

其中，所述第一方向为角度调节部件指向工件200的方向，例如图5中的x方向。所述角度调节部件可为万向活动轴套或者铰链等。

请参阅图7，以及再次参阅图1和图2，其中，图7是本申请提供的基于上述实施例所述的同步双频感应加热设备100的加热方法的流程图。由于本申请实施例提供的加热方法，是基于上述实施例提供的同步双频感应加热设备100的加热方法，则关于该同步双频感应加热设备100的详细描述，请参照上述实施例针对该同步双频感应加热设备100的描述，故在本实施例不再赘述。

具体地，所述加热方法可以包括：

S1、向加热舱充入惰性气体。

其中，该惰性气体可为二氧化碳(CO₂)、氮气(N₂)或氩气(Ar)等。

S2、双频感应电源同时向感应器输出两种不同频率的电流。

在本实施例中，感应器2可以通过感应控制电源线300与双频感应电源3连接。双频感应电源3主要由中频感应加热电源与高频感应加热电源相结合构成，其中，中频感应加热电源可以向感应器2输出中频(10kHz～25kHz)电流，而该高频感应加热电源可以向感应器2输出高频(200kHz～900kHz)电流。感应器2可为感应线圈，该感应线圈可以用于供工件200穿过。当工件200穿过该感应线圈时，该感应线圈会对工件200进行加热，同时由于工件200穿过感应线圈，因此该感应线圈位于工件200外周，能够实现对工件的各个方向的表面都进行有效加热，提高对工件200的加热均匀性。示例性地，该感应器2可为形状与工件200的形状相仿的仿形式感应线圈。本发明通过采用仿形式感应线圈，能够有效地避免工件200无需加热的部位被加热，而且结构合理，便于使用。

通过同时向一个感应器2输出两种不同频率的电流，将中频电流(10kHz～25kHz)和高频(200kHz～900kHz)电流连接到一个共同的输出端，使用共同的感应器2，即，可以同时采用两种不同频率的电流对工件200进行感应加热，从而实现了用不同所需频率加热工件200相应部位的目的，进而使得工件200的加热过程在同一阶段完成，这样不仅可以缩短加热时间，有利于提高加热效率，省时省力、节约成本；同时还能进行均匀加热，使工件200表面受热更均匀，加热处理效果好，工件200畸变小，不仅提高了表面硬度，加深了淬硬层，而且还保证了表面硬度和淬硬层深度的均匀性，从而有利于提高工件200的性能指标。

进一步地，在双频感应电源3同时向感应器2输出两种不同频率的电流之前，先向加热舱51充入惰性气体，这样能够保证在未对工件200加热之前，将加热舱51内的空气排出至加热舱51外，以使加热舱51内可以形成一个无氧的环境，也即是，能够保证在对工件200进行加热前，使加热舱51内形成一个无氧的环境，从而使得工件200的加热过程始终可以在一个无氧的环境中进行，进而可以避免工件200表面出现脱碳的情况，提高工件200的表面硬度、强度、耐磨性和抗冲击性。

S3、驱动部件驱动工件通过感应器，以利用感应器加热工件。

在本实施例中，所述工件200可为表面凹凸不平的长条状工件，例如该工件200可以为表面凹凸不平的线材、杆类零件或轴类零件等，示例性地，所述工件200可以为高铁轨道、火车轨道等。所述驱动部件4可以为气缸、液缸或伺服电机等。具体地，驱动部件4可以包括驱动部41和伸缩部42(例如该驱动部41可以为气缸的主体部，该伸缩部42可以为气缸的活塞)，驱动部41可以设置在承载支架1上，也可以设置在承载支架1的外周，伸缩部42与驱动部41连接并且能够相对驱动部41移动，伸缩部42还与工件200连接，以驱动工件200通过感应器2，以使该感应器2可以对工件200进行加热。

S4、温度传感器检测经感应器加热后的工件的表面温度并生成温度信号发送至控制器。

其中，所述温度传感器8可以为实时红外检测模块，该温度传感器8可以通过红外温度数据电源线400与控制器9电连接。

S5、控制器根据温度信号调控双频感应电源的电流强度。

具体地，温度传感器8检测到经感应器2加热后的工件200的表面温度低于预设的标准温度后，会生成承载有工件200表面温度低于预设标准温度的温度信号发送至控制器9，此时控制器9会控制双频感应电源3输出更大的电流，以使工件200的表面温度能够加热至预设的标准温度。温度传感器8检测到经感应器2加热后的工件200的表面温度高于预设的标准温度后，会生成承载有工件200表面温度高于预设标准温度的温度信号发送至控制器9，此时控制器9会控制双频感应电源3输出更小的电流，以使工件200的表面温度能够加热至预设的标准温度。

可以理解的是，温度传感器8检测到经感应器2加热后的工件200的表面温度等于预设的标准温度后，会生成承载有工件200表面温度等于预设标准温度的温度信号发送至控制器9，此时控制器9会控制双频感应电源3持续输出强度相同的电流。即，当温度传感器8检测到经感应器2加热后的工件200的表面温度等于预设的标准温度后，控制器9不会改变双频感应电源3的电流强度。

S6、驱动部件驱动经感应器加热后的工件通过冷却装置，以利用冷却装置冷却工件。

在本实施例中，经感应器2加热后的工件200能够被冷却装置6所冷却，即，该冷却装置6能够向经感应器2加热后的工件200喷射冷却液，以对经感应器2加热后的工件200进行冷却，从而可以提高工件200的表面强度。

需要说明的是，待工件200的冷却过程完成后，首先需要关闭双频感应电源3，以停止向感应器2输出两种不同频率的电流，从而停止感应器2对工件200进行加热；然后停止向加热舱51中充入惰性气体。这样主要是考虑到：如果先停止向加热舱51充入惰性气体，然后关闭双频感应电源3，会导致工件200的加热有可能在充有空气的加热舱51中进行，从而导致工件200的表面出现脱碳的情况。所以，先关闭双频感应电源3，然后停止向加热舱51中充入惰性气体，确保工件200的加热过程始终能够在一个无氧的环境中进行，进而可以避免工件200表面出现脱碳的情况，提高工件200的表面硬度、强度、耐磨性和抗冲击性。

以上对本发明实施例公开的一种同步双频感应加热设备及其加热方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的同步双频感应加热设备及其加热方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (13)

1.一种同步双频感应加热设备，其特征在于，包括：

承载支架；

感应器，所述感应器设于所述承载支架，所述感应器用于加热工件，其中，所述工件可相对所述感应器移动；

双频感应电源，所述双频感应电源电连接于所述感应器，且所述双频感应电源用于将两种不同频率的电流同时输出至所述感应器；以及

驱动部件，所述驱动部件用于驱动所述工件相对所述感应器移动。

2.根据权利要求1所述的同步双频感应加热设备，其特征在于，所述承载支架设有加热舱，所述加热舱用于填充惰性气体，所述感应器设于所述加热舱内，所述双频感应电源设于所述加热舱外；

所述加热舱具有第一入口，所述驱动部件用于驱动所述工件通过所述第一入口移动至所述加热舱内被所述感应器加热。

3.根据权利要求2所述的同步双频感应加热设备，其特征在于，所述加热舱还具有与所述第一入口相对的第一出口，所述承载支架设有冷却装置，所述驱动部件还用于驱动经所述感应器加热后的所述工件通过所述第一出口移动至所述冷却装置，所述冷却装置用于冷却经所述感应器加热后的所述工件。

4.根据权利要求3所述的同步双频感应加热设备，其特征在于，所述承载支架还设有冷却舱，所述冷却装置设于所述冷却舱内；

所述冷却舱具有与所述第一出口连通的第二入口，所述驱动部件还用于驱动经所述感应器加热后的所述工件依次通过所述第一出口和所述第二入口移动至所述冷却舱内被所述冷却装置冷却。

5.根据权利要求4所述的同步双频感应加热设备，其特征在于，所述同步双频感应加热设备还包括壳体和隔板，所述壳体和所述承载支架连接形成舱体，所述隔板设于所述舱体中并将所述舱体分隔成所述加热舱和所述冷却舱，所述第一出口和所述第二入口设于所述隔板。

6.根据权利要求4所述的同步双频感应加热设备，其特征在于，所述加热舱还具有与所述第二入口相对的第二出口，所述驱动部件还用于驱动经所述冷却装置冷却后的所述工件通过所述第二出口移动至所述冷却舱外。

7.根据权利要求1-6任一项所述的同步双频感应加热设备，其特征在于，所述同步双频感应加热设备还包括温度传感器和控制器；

所述温度传感器设于所述承载支架，所述温度传感器用于检测经所述感应器加热后的所述工件的表面温度并生成温度信号；

所述控制器电连接于所述双频感应电源和所述温度传感器，所述控制器用于接收所述温度传感器发送的所述温度信号，并用于根据所述温度信号调控所述双频感应电源的电流强度。

8.根据权利要求7所述的同步双频感应加热设备，其特征在于，所述承载支架设有角度调节部件，所述温度传感器设于所述角度调节部件，所述角度调节部件用于使所述温度传感器的检测方向与第一方向之间形成角度θ，0°≤θ≤90°，所述第一方向为所述角度调节部件指向所述工件的方向。

9.根据权利要求7所述的同步双频感应加热设备，其特征在于，所述温度传感器为多个，多个所述温度传感器间隔设置，各个所述温度传感器用于检测所述工件的不同位置的表面温度，且各个所述温度传感器分别与所述控制器电连接。

10.根据权利要求1-6任一项所述的同步双频感应加热设备，其特征在于，所述感应器为感应线圈，所述感应线圈用于供所述工件穿过。

11.一种基于同步双频感应加热设备的加热方法，其特征在于，所述同步双频感应加热设备包括承载支架、感应器、双频感应电源和驱动部件，所述感应器设于所述承载支架，所述双频感应电源电连接于所述感应器，所述加热方法包括：

所述双频感应电源同时向所述感应器输出两种不同频率的电流；

所述驱动部件驱动所述工件通过所述感应器，以利用所述感应器加热所述工件。

12.根据权利要求11所述的加热方法，其特征在于，所述承载支架设有加热舱，所述感应器设于所述加热舱内，所述双频感应电源设于所述加热舱外；

在所述双频感应电源同时向所述感应器输出两种不同频率的电流的步骤前，所述加热方法还包括：

向所述加热舱充入惰性气体。

13.根据权利要求11所述的加热方法，其特征在于，所述同步双频感应加热设备还包括温度传感器、控制器和冷却装置，所述温度传感器和所述冷却装置分别设于所述承载支架，且所述温度传感器位于所述感应器和所述冷却装置之间，所述控制器电连接于所述双频感应电源和所述温度传感器；

在所述驱动部件驱动所述工件通过所述感应器，以利用所述感应器加热所述工件的步骤后，所述加热方法还包括：

所述温度传感器检测经所述感应器加热后的所述工件的表面温度并生成温度信号发送至所述控制器；

所述控制器根据所述温度信号调控所述双频感应电源的电流强度；

所述驱动部件驱动经所述感应器加热后的所述工件通过所述冷却装置，以利用所述冷却装置冷却所述工件。

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