在精密机械加工车间,高频感应加热设备正忙碌地对汽车变速箱齿轮进行淬火处理。直径为 80mm 的 20CrMnTi 合金齿轮,必须在 850℃±5℃的温度范围内保持 30 秒,才能达到所需的表面硬度(58-62HRC)。然而,设备运行时加热线圈的电流波动会直接影响温度的稳定性,这曾是某汽车零部件厂商面临的棘手难题。
一、高频感应加热的测量难题
该厂商所使用的 150kW 高频感应加热设备,工作频率稳定在 35kHz,但加热电流却常常出现 5%-8% 的瞬时波动。传统电磁式电流互感器在测量过程中,不仅存在 1.2% 的固有误差,还会因高频磁场干扰而产生额外 0.8% 的偏差,导致温控系统接收的反馈信号失真。
最直接的后果是:齿轮淬火后的硬度标准差高达 3.5HRC,超出了客户要求的 2HRC 上限。每月因此产生的不合格品约 300 件,返工成本高达数十万元。更令人头疼的是,互感器的磁饱和特性无法捕捉设备启动时的 10kA 冲击电流,多次因过流保护误触发导致生产线停机。
二、PK-CWT/30 罗氏线圈的解决方案
技术团队此前曾使用过 PEM 的罗氏线圈产品,但目前该产品的货期长达 8-12 周,难以满足客户迫切的测试需求。最终,在销售人员的下,他们试用了新发布的 PK-CWT 系列罗氏线圈。经过测试对比,最终选用了普科科技的 PK-CWT/30 罗氏线圈来替代传统互感器。这款线圈的 0.1Hz-16MHz 带宽完美覆盖了设备的 35kHz 工作频率,其 12kA 的额定电流和 40kA 的峰值耐受能力,既能精准测量稳定工作时的 6-8kA 电流,又能完整捕捉启动冲击电流。
在实际安装过程中,线圈采用开口式结构,无需拆卸设备电缆即可完成安装,整个更换过程仅用了 45 分钟。其特殊的双绞线屏蔽设计,将周围电磁干扰导致的测量误差控制在 0.3% 以内。配合专用积分器输出的 1mV/A 标准信号,可直接接入原有温控系统,实现无缝对接。
三、应用后的实际改善效果
启用新测量方案的第一个月,生产数据就出现了显著变化:
电流测量误差从 2% 降至 0.5% 以内,齿轮淬火温度波动范围缩小到 ±3℃;
硬度标准差降至 1.8HRC,不合格品数量减少至每月 42 件,返工成本降低了 85%;
冲击电流捕捉准确率提升至 90%,过流保护误触发次数从每月 12 次降至 2 次;
设备调试时间缩短了 40%,技术员无需反复校准电流参数。
在后续的轴承内圈加热工序(工作频率 28kHz)中,该线圈同样表现出色。其 0.5%/ms 的衰减特性,能够精准记录加热阶段 0.8 秒内的电流爬升曲线,为工艺人员优化加热功率曲线提供了可靠的数据支持。
四、工业场景的适配价值
对于高频感应加热这类对电流动态特性敏感的应用场景,PK-CWT/30 罗氏线圈的优势尤为突出:
非接触测量避免了传统互感器的负载效应,不会影响原电路特性;
16MHz 的高频响应能力可覆盖绝大多数工业感应加热设备的工作频段;
1% 的典型精度完全满足 ISO 9001 对过程参数测量的要求。
目前,该厂商已在 6 条生产线上全面部署了 PK-CWT 系列罗氏线圈,年节约质量成本超 100 万元。这充分证明了在高频、大电流、强干扰的工业环境中,选择合适的电流测量工具对生产效益的提升有着重要作用。
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