與大多數(shù)其他熱處理工藝相比，控制感應淬火工藝是一項要求很高的應用。第一個也是最重要的要求是以可靠和可重復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。感應淬火的挑戰(zhàn)在于時間要素以秒和幾分之一秒為單位測量，功率密度以每平方英寸 10 千瓦的單位測量。在某些情況下，零件的表面溫度以高達 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，這種過程控制必須在嘈雜的電磁環(huán)境中實施，通常與復雜和快速的機器控制功能以及獨立的過程和零件監(jiān)控系統(tǒng)相一致，以確保產(chǎn)品質(zhì)量。這使得感應淬火過程的控制成為最具挑戰(zhàn)性的工業(yè)控制應用之一。
有效的質(zhì)量控制/質(zhì)量保證系統(tǒng)對于現(xiàn)代熱處理實踐至關重要。有效控制計劃的要素包括：
①一個獨立的質(zhì)量保證部門；
②反映客戶需求的質(zhì)量標準；
③涵蓋熱處理過程所有階段的書面程序，從原型驗證到裝運檢驗批準開始；
④過程控制文件；
⑤通過熱處理保持零件標識的方法和保存書面檢查記錄；
⑥檢驗程序包括頻率抽樣、不合格產(chǎn)品的識別和隔離程序；
⑦測試設備校準時間表；
⑧記錄保留的時間表和程序；
⑨確定所需的培訓并實施培訓計劃；
⑩文件控制系統(tǒng)，包括審查和分發(fā)；
?定期審計。
控制設計的所有元素都至關重要——從正確、可靠和安全地控制過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器布線，低信號電平布線從更高的信號電平，以及伺服控制與所有其他信號的隔離。
控制設計者還必須考慮最終設備安裝中將存在的制造程序和環(huán)境。如果機器要安裝在只有一兩個操作員負責機器并了解過程和機器的特性的加工車間環(huán)境中，則控制設計可以比將其安裝在一個簡單的環(huán)境中。機器將由多個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“萬無一失的”。
另一個考慮因素是機器是否將安裝在不熟悉感應淬火工藝的設施中。許多操作員會認識到增加功率水平會增加外殼深度，但他們可能沒有意識到可能由機器功能變化引起的同樣相似的加熱時間變化會對過程產(chǎn)生相同或相似的影響。目標是控制能量，即功率和時間的積分，無論是靜態(tài)應用的熱運行時間還是掃描應用中掃描速度的變化。
使用獨立監(jiān)控系統(tǒng)進行過程監(jiān)控在許多應用中都很常見，尤其是在汽車行業(yè)。首選的監(jiān)控方法應該盡可能靠近最終過程。例如，來自線圈端子的電壓和電流反饋可以饋送到特征監(jiān)測系統(tǒng)和積分電路，以產(chǎn)生與線圈能量成正比的信號。在線圈處進行監(jiān)控可消除電源電路變量，例如松動的螺栓和惡化的負載匹配組件，例如電容器和變壓器。它也容易出現(xiàn)次要變量。用于高頻應用的集成電路通常對積分電路元件的溫度變化很敏感，并且可能在工藝過程中發(fā)生漂移，從而導致與工藝無關的變化。盡管許多供應商已經(jīng)解決了這些問題，但大多數(shù)供應商已遷移到線圈伏特平方作為測量負載的能量。這大大減少了變量，成本更低，并且更不容易出錯。
過程監(jiān)控是必要的質(zhì)量要求，但許多客戶忽略的是過程監(jiān)控器的診斷貢獻。如果每個周期的數(shù)據(jù)都被記錄和存儲，最好是能量和簽名，它就會成為診斷過程變化或在熱處理設備下游觀察到不合規(guī)格零件時檢查原因的強大工具。如果數(shù)據(jù)可用，則可以在事后分析過程變異。在這方面，優(yōu)選數(shù)據(jù)是來自每個周期的簽名。很少有操作擁有熟練的人員或堅持使用簽名監(jiān)控作為質(zhì)量接受-拒絕參數(shù)。然而，作為一種診斷工具，它非常強大，使用它的人發(fā)現(xiàn)它大大降低了破壞性測試的成本。
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環(huán)模式（無反饋回路），在掃描儀上設置為功率水平和掃描速率，或在靜態(tài)應用的駐留模式下設置作為功??率水平和加熱時間。然后，開環(huán)控制取決于閉環(huán)控制的電源（反饋到設定點），以確保所請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。
控制設計的基本要素是安全性、過程控制、過程驗證、機器控制、生產(chǎn)力、可重復性和易于設置。
對更常見的感應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加熱。掃描儀用途廣泛，可用于垂直或水平應用。典型的掃描儀是伺服或計算機數(shù)控 (CNC)，可實現(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)可以是簡單的單位置機構，允許帶外加載的零件被加熱，無論是提升還是下降到線圈中。淬火可以在線圈內(nèi)或線圈外進行。
③靜態(tài)加熱系統(tǒng)：靜態(tài)加熱機不提供零件移動。該部件放置在感應線圈中或附近。零件在原地加熱和淬火。
過程監(jiān)控要求
系統(tǒng)要求隨不同的感應過程和要求而變化
舉例來說，如果所有工藝參數(shù)都得到準確監(jiān)控，那么破壞性測試就可以大大減少。在線檢測仍然存在誤報故障的問題，對于汽車安全部件等要求無缺陷的項目，仍然建議進行一些破壞性測試。這種監(jiān)控包含了之前討論過的所有項目。
在感應加熱中影響冶金的關鍵因素是轉(zhuǎn)移到零件的功率量、功率轉(zhuǎn)移的時間長度、施加的淬火量、淬火持續(xù)時間以及加熱結束到淬火開始之間的時間. 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。如果可以準確地控制和監(jiān)測這些變量，則可以減少或消除對破壞性測試的需求。這些因素，連同對材料淬透??性和結構、淬火濃度和溫度的正常嚴格控制，將產(chǎn)生對過程的全面控制。
可編程邏輯控制器
在過去的幾十年中，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單的編程，基本上取代了繼電器。梯形邏輯主要限于常開或常閉觸點和輸出。這模仿了繼電器的操作，梯形邏輯類似于繼電器接線圖，使技術人員更容易適應。隨著 PLC 計算機技術的進步，PLC 也隨之進步，從非常基本的單元到非常復雜的單元。隨著數(shù)學函數(shù)在 PLC 中可用以及硬件的進步，PLC 在機器控制和監(jiān)控方面變得更加高效。現(xiàn)在，設計人員不再只是能夠監(jiān)控開關狀態(tài)或僅控制開關狀態(tài)，而是擁有一系列可能性。
以上是關于感應加熱的過程控制、監(jiān)測和質(zhì)量保證細節(jié)的介紹。更多關于感應加熱的相關技術知識，請咨詢青島海越機電--中頻高頻電磁感應加熱設備制造商。
