壓鑄機用高頻感應加熱機的製作方法
2023-05-20 08:59:21
專利名稱：壓鑄機用高頻感應加熱機的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種高頻感應加熱機，尤其是一種可以對鎂、鋅或鋁等低熔點金屬成形用壓鑄機的鵝頸(gooseneck)、噴嘴(nozzle)或模具等部位加熱的高頻感應加熱機。
背景技術：
通過變頻器等裝置生成高頻交流電流後，把前述高頻交流電流生成傳輸到位於受熱件周圍的感應線圈，使受熱件被感應(induction)而出現渦流損失和磁滯損失(如果是磁性體時)並提高受熱件溫度，這種方式稱為高頻感應加熱，執行高頻感應加熱功能的高頻感應加熱機包括由變頻器和控制器組成的高頻交流電源；由銅管制作並且根據受熱件而形成各種形狀的感應線圈；及可以阻止前述感應線圈發生高溫氧化的冷卻裝置。
前述高頻感應加熱機可以適用於眾多工業領域，其典型應用例有金屬熱處理、釺焊、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。
高頻感應加熱機具有溫升時間短、加熱溫度控制容易等優點，因此被廣泛地應用到鎂、鋅或鋁等低熔點金屬成形用壓鑄機的鵝頸、噴嘴或模具(以下簡稱「受熱件」)的預熱機或加熱機。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。在壓鑄過程中，鵝頸、噴嘴及模具應隨時維持一定溫度以防止成形金屬發生硬化現象。然而，前述高頻感應加熱機作為這些低熔點金屬成形用壓鑄機的鵝頸、噴嘴或模具的預熱機或加熱機使用時，有下列諸多問題。
成形材料為前述鎂、鋅及鋁等金屬時，高頻感應加熱機通常需要加熱到400℃以上，這是因為這些金屬的熔點大部分高於400℃。現有高頻感應加熱機的感應線圈是利用銅管(Copper pipe)製作的。之所以使用銅管作為感應線圈，是因為其固有電阻很低、電力損失較少且容易冷卻。
銅管的一大缺點是在400℃左右的溫度就會進行氧化反應，即使以銅線代替銅管也一樣。為了解決前述問題，當成形金屬所需加熱溫度超過400℃時，把銅管作為感應線圈，使水或空氣通過銅管內部，借著水或空氣的冷卻作用而避免感應線圈溫度上升到氧化溫度以上。因此，以銅管作為感應線圈的高頻感應加熱裝置是需要水冷式或空冷式冷卻裝置的。
下面結合圖1所示現有壓鑄機的噴嘴用高頻加熱機對現有壓鑄機用高頻感應加熱機的缺點進一步說明。
鎂和鋁的熔點是650℃左右，鋅的熔點是500℃左右。為了把這些低熔點輕金屬壓鑄成形，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，為了防止鎂在通過受熱件噴嘴10時發生硬化現象，需要把噴嘴10加熱到600℃左右。在受熱件噴嘴10的周圍捲曲由銅管制成的感應線圈14a，由高頻交流電源40生成的高頻電流經過前述感應線圈14a，與此同時，為了防止感應線圈14a過熱而由冷卻裝置30供應冷卻水。
但是，前述冷卻裝置30供應的水不僅冷卻感應線圈14a，還會降低受熱件噴嘴10周圍的溫度，這就需要額外供應電流以補償下降的溫度，進而增加了電能消耗。另外，感應線圈14a內部的循環水在冷卻前述隔熱件12時，噴嘴10則繼續維持高溫，因此噴嘴10進行熱膨脹的同時，隔熱件卻冷卻收縮，噴嘴10或隔熱件12容易發生裂縫或變形，進而縮短噴嘴的使用壽命。
尤其是鎂成形用壓鑄機使用水冷卻感應線圈14a時可能引起鎂爆炸。鎂和水接觸時，會進行激烈的氧化而容易引起爆炸。如果不能在加熱過程中順暢地供應冷卻水，感應線圈14a容易氧化而破損，進而造成水飛濺而引起鎂爆炸。因此，目前還無法在直接接觸熔解爐的鵝頸上使用高頻加熱裝置。為了解決前述問題，也有人利用空氣(air)代替冷卻水來冷卻管式感應線圈，但是冷卻效率比水冷方式差了很多。
發明內容
為了解決前述現有技術的問題，本發明的目的是提供一種不需要額外安裝冷卻裝置的壓鑄機用高頻加熱機。
本發明的另一個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加熱機。
本發明的又一個目的是提供一種可以在事前預防鎂成形過程中因接觸水而引起的爆炸事故的高頻感應加熱機。
本發明的再一個目的是提供一種在整個受熱件形成均勻渦流並使受熱件的各部位維持均勻溫度的壓鑄機用高頻加熱機。
本發明的另一個目的是提供一種可以在隔熱件充填過程中防止感應線圈和受熱件之間、感應線圈的相鄰線卷之間出現短路的壓鑄機用高頻加熱機。
為了實現上述目的，本發明壓鑄機用高頻感應加熱機可以為連接到高頻交流電源的感應線圈供應高頻電流，並且在鵝頸、噴嘴或模具等受熱件的內部加熱鎂、鋅或鋁等低熔點金屬。
前述感應線圈使用了從鎳線、鎳合金線或鐵鉻絲中選定的高熔點金屬線，不需要感應線圈冷卻裝置。
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捲曲成螺旋形，感應線圈的周圍充填隔熱件，在捲成螺旋形的感應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側凹陷的線圈插槽。
插入前述各線卷之間的襯墊的線圈插槽外側以貫穿方式安裝有可以把各襯墊連成一列的連接杆，前述連接杆的兩端使用螺母緊固。
本發明高頻感應加熱機不需要感應線圈的冷卻裝置，顯著地減少了因冷卻而來的熱損失(約2倍左右)，隔熱件層可以作為受熱件保溫層，使整個受熱件維持均勻溫度，尤其是在鎂成形過程中可以預防因觸水而引發的爆炸事故。本發明可以均勻地加熱受熱件的每個部位，可以在隔熱件充填過程中防止感應線圈和受熱件之間、感應線圈的相鄰線卷之間出現短路。
圖1是基於現有技術的壓鑄機用高頻感應加熱機的一例示剖面圖。
圖2是本發明壓鑄機用高頻感應加熱機的一實施例的概略剖面圖。
圖3是本發明壓鑄機用高頻感應加熱機的另一實施例的概略剖面圖。
圖4a是圖2所示實施例的感應線圈的捲曲結構斜視圖。
圖4b是圖4a的側視圖。
圖4c是圖4b中A-A′線的剖面圖。
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。
圖2是本發明壓鑄機用高頻感應加熱機的一實施例的概略剖面圖；圖3是本發明壓鑄機用高頻感應加熱機的另一實施例的概略剖面圖；圖4a是圖2所示實施例的感應線圈的捲曲結構斜視圖；圖4b是圖4a的側視圖；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，但是下面的說明可以直接適用於鵝頸和模具等其它受熱件。
在圖2的實施例中，對噴嘴進行加熱的高頻感應加熱機使用一條粗的高熔點金屬線製成感應線圈14b。本發明使用鎳線、鎳合金線或鐵鉻絲之一的高熔點金屬線製作前述感應線圈14b。與使用銅管的圖1不同的是，感應線圈14b使用前述高熔點金屬線時不需要額外安裝感應線圈冷卻裝置。因此，在噴嘴10生成的熱不會被水帶走，也不會因為水和鎂等成形金屬接觸而引起爆炸。在感應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，進而預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金屬線具有下列特點。
首先，本發明的高熔點金屬線熔點至少高於鎂、鋁及鋅等成形金屬，只有這樣，感應線圈14b才不會在成形金屬的熔點附近進行氧化反應。鎳線的熔點是1453℃左右，鎳合金線的熔點根據混合的金屬成分而在900℃-1200℃的範圍內，鐵鉻絲的熔點是1300℃左右。因此，前述鎳線、鎳合金線或鐵鉻絲的熔點非常適合本發明的目的。
其次，本發明的高熔點金屬線電阻值以線徑(Φ)5mm為基準時的數值如下。
單位是Ω/m，分別表示平均值。同一線徑銅的每單位長電阻值是0.0011Ω/m。
因此，本發明所指的高熔點金屬線應該具有900℃以上的熔點，對於5mm線徑的電阻值低於0.1Ω/m。
具有前述電阻值的金屬線在傳輸高頻電流時沒有任何問題，因電阻值上升而來的焦耳熱能直接加熱噴嘴10。
如圖2所示，由於本發明的感應線圈14b氧化溫度遠高於受熱件噴嘴10的加熱溫度，因此在壓鑄過程中不必額外冷卻感應線圈14b。由於本發明的感應線圈14b只與高頻交流電源40連接，因此可以防止水冷或空冷時的熱損失，可以均勻地加熱受熱件，在鎂成形過程中可以預防因觸水而引發的爆炸事故。
圖3所示的感應線圈14c不使用一條粗的高熔點金屬線而使用由多個細線扭曲而成的金屬線。使用由多個細線扭曲而成的金屬線時，可以通過集膚效應(skineffect)增加高頻電流的有效面積，進而降低了整個高熔點金屬線的電阻值。
如圖4a到圖4c所示，前述感應線圈14b在離外周面有一定距離的地點捲曲成螺旋形，其兩端連接前述高頻交流電源40。在前述感應線圈14b的周圍及外側充填隔熱件12，使感應線圈14b陷入隔熱件12內部。雖然附圖沒有標示，在前述隔熱件12的外側安裝了不鏽鋼和鋁等非鐵金屬制外殼，不僅可以避免隔熱件12因外部衝擊而受損，也可以防止飛濺的熔融金屬進入隔熱件內部而破壞隔熱件12或感應線圈14b。
本發明高頻感應加熱機在捲成螺旋形的感應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一定距離。前述襯墊20可以製成各種形狀，圖4a所示本發明採取了四角柱形狀，在線卷接觸面具有向內側凹陷的線圈插槽26。通過前述安排，不僅在隔熱件充填過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短路，也可以在整個噴嘴生成均勻的渦流和感應熱，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連成一列的連接杆22。此時，前述連接杆22的兩端應加工成螺絲並使用螺母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，可以插入1列、2列、4列到10列，甚至更多列。
如圖4c所示，具有前述結構的本發明可以維持感應線圈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，進而使通過噴嘴的成形金屬得以均勻地熔融。
權利要求
1.一種壓鑄機用高頻感應加熱機，用於為連接到高頻交流電源的感應線圈供應高頻電流，並且在鵝頸、噴嘴或模具等受熱件的內部加熱鎂、鋅或鋁等低熔點金屬，其特徵是前述感應線圈使用從鎳線、鎳合金線或鐵鉻絲中選定的高熔點金屬線，以無需額外安裝感應線圈冷卻裝置。
2.根據權利要求1所述的壓鑄機用高頻感應加熱機，其特徵是前述鎳合金線使用鎳鉻線、銅鎳線或鐵鎳絲其中之一。
3.根據權利要求1或2所述的壓鑄機用高頻感應加熱機，其特徵是前述感應線圈在離鵝頸、噴嘴或模具等受熱件外周面有一定距離的地點捲曲成螺旋形，感應線圈的周圍充填隔熱件，在捲成螺旋形的感應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一定距離。
4.根據權利要求3所述的壓鑄機用高頻感應加熱機，其特徵是前述襯墊具有四角柱形狀，在線卷接觸面具有向內側凹陷的線圈插槽。
5.根據權利要求4所述的壓鑄機用高頻感應加熱機，其特徵是插入前述各線卷之間的襯墊的前述線圈插槽外側以貫穿方式安裝有可以把各襯墊連成一列的連接杆。
全文摘要
本發明涉及一種高頻感應加熱機，尤其是一種為連接到高頻交流電源的感應線圈供應高頻電流，並且在鵝頸(gooseneck)、噴嘴(nozzle)或模具等受熱件的內部加熱鎂、鋅或鋁等低熔點金屬的壓鑄機用高頻感應加熱機。前述感應線圈使用了從鎳線、鎳合金線或鐵鉻絲中選定的高熔點金屬線。本發明的高頻感應加熱機不需要感應線圈冷卻裝置，可以防止因冷卻而來的熱損失，可以均勻地加熱受熱件，在鎂成形過程中可以預防因觸水而引發的爆炸事故。
文檔編號H05B6/36GK101043769SQ20061006792
公開日2007年9月26日 申請日期2006年3月23日 優先權日2006年3月23日
發明者池完根 申請人:池完根