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关于我们

北京汇德信科技有限公司(GermanTech Co.,Ltd.)多年来致力于搭建中国与德国间的高新技术和产品的交流合作平台。通过与德国企业界及研究机构的紧密合作,已成功代理了多家德国高新技术公司产品在华的销售和技术支持。

凯乐(KELLER HCW)公司是德国一家具有百年历史的传统企业和通过ISO9001认证企业,其产品的高精度和可靠性得到业界的一致认可,为许多国际著名企业(如西门子公司)所使用。凯乐公司除了提供红外测温仪外,还生产测湿仪等其它测量仪器,并可根据用户要求为其提供设计方案。我们作为德国凯乐公司在中国的总代理,其非接触式红外测温仪是我公司重点开发的项目,其广泛应用于食品、造纸、纺织工业、油漆、混凝土、沥青搅拌、隧道窑、淬火及退火炉、发电厂、燃烧设备、金属冶金以及金属加工等民用和工业领域。我们确保我们提供的产品技术先进可靠,价格富有竞争力,具有出色的性价比。

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技术文献

应用报告:钢铁工业中的高温测量

 

当今对于产品质量的要求给钢铁制品的生产厂商提出了巨大的挑战。为了实现对产品质量的承诺,厂家必须严格控制那些与质量控制密切相关的工艺参数。依据质量保证措施,铸铁产品的工业用户,例如汽车工业,要求厂家在交货时提供产品参数的相应文档。厂家必须能够提供关于生产工艺的充分证据。这就要求厂家连续监测和记录与产品质量相关的所有参数。

温度:一个重要的参数

对于钢铁制品厂商,温度是可定量测量的一个最重要的物理参数。这就是连续监测工艺温度如此重要的原因。到目前为止,温度只能通过手动把热电偶反复浸入熔炉、熔融槽或钢水包中来测量。这种测量方式的缺点是:

  • 由于热电偶无法重复利用带来的高使用成本
  • 温度只能间断性的测量,无法实现连续监控、记录温度
  • 测量准确度随仪器使用者的操作精度而变化,例如热偶浸入的位置和深度。
  • 借助热电偶进行测量通常是在钢水注入之前,但是在钢水注入模具时刻的准确温度是无法测量的
  • 一旦模压机出现故障,由于浸入热电偶和浇注过程的时间差,受故障时间长短的影响,无法判断浇注时的温度。

 

通过凯乐红外测温仪测量钢水温度

测量钢水温度

浸入式测量的无损耗替代方案

 

考虑到浸入法所带来的种种问题,KELLER HCW发展了一种借助测温仪进行非接触式温度测量的全新系统,称为“CellaCast”。测温仪探测熔融体发射的红外辐射,并将其转换为与温度成正比的信号。测温仪本身没有易损件,因此没有由于频繁更换配件而带来的使用成本。该仪器通过大幅度减少热电偶的消耗而实现经济成本的回收。

 

在正确的位置上连续测量

在自动浇铸生产线上,测温仪可以在决定成品质量的关键时刻测量熔融金属的温度:例如灌注模具的时候。因此可以精确控制温度维持在所需的限定值。下面的温度/时间表显示了一次浇铸与另一次之间的温度差异有多大,尤其是在浇铸过程中出现中断的情况下。每次浇铸的温度都被连续监测并准确记录下来,为判断是否达到正确的浇铸温度提供依据。固定放置的测温仪始终以同一周期测量铁水的同一点,从而提供了极高的重复性。测量读数与人为因素无关。

 

一天之中的铸造温度曲线图

一天之中的铸造温度曲线图

 

恶劣环境下仍能可靠测量

用于自动浇铸机的CellaCast自测系统包括一台用于非接触式温度测量的双色测温仪及高精度镜头。即使在极脏的环境下或者熔融体表面特征连续变化的情况下,仍然可以得到可靠的结果。CellaCast对多元合金不敏感。数字式显示屏给出金属被浇铸到模具中的时候的温度。显示屏内的算法可以自动识别铁水开始被浇入的时刻,并确定每次浇铸的温度。多功能显示屏自动忽略测量中的波动,例如火焰、或者熔融体滴落而非流下的情况。读数既可以从显示屏上观察,也可以通过串行接口传递到控制室内的中央数据采集系统。

配有可调焦通过经透取景系统的测温仪经常被用于需要与热源保持安全距离的场合。在狭小区域内,当环境温度较高,被测光斑又很难观察到的情况下,使用将光学探测头和电子盒分开安装的测温仪具有明显优势。在这类设备中通过光纤传输红外辐射。

 

测量系统部件

 

双色测温仪CellaTemp PZ40 多功能显示表 DA230/S
双色测温仪CellaTemp PZ40 多功能显示表 DA230/S
转接头 测量结果显示和存储
转接头 测量结果显示和存储

 

由于配有极高精度和分辨率的镜头,双色测温仪是连续测量传送管道中的熔融金属的最佳选择。由于环境条件恶劣,测温仪通常被安装在距离铁水较远的距离上,有时可达10米。系统内置的算法可以去除浮渣和氧化层的影响。

 

配有光缆的红外测温仪
配有光缆的红外测温仪
利用光纤探头在狭窄空间内进行测量
利用光纤探头在狭窄空间内进行测量

 

防护配件和支架

 

适当的保护外壳和支架对于温度监测系统的可靠性至关重要。如果测温仪连续工作,必须安装轴向空气吹扫和保护系统免受蒸汽、灰尘或熔融金属飞溅影响的配件。视频摄像头可以作为选项集成到CellaCast 温度监测系统中。摄像头安装在测温仪的后部,和操作者一样通过测温仪的镜头进行观察。铸造车间的工作人员从控制室的监视器上可以看到准确的测量光斑和周围区域。遥控的回转/倾斜装置可以旋转监测系统。如果熔融金属流的位置发生变化,从控制室就可以简便迅速的调节测温仪的对准。

测温仪系统包含冷却罩、空气吹扫、防护配件和支架

测温仪系统包含冷却罩、空气吹扫、防护配件和支架

 

KELLER HCW的售后服务团队可以给铸造厂的员工提供从安装、调试到设置全面的支持。没有什么比拥有一套顶级监测系统却由于用户的错误调节而给出错误测量结果更糟糕的了。

 

总之,CellaCast给钢铁制品厂商提供了一个绝对先进、无磨损的温度监测系统,而且由于不再需要一次性的热电偶,而降低了成本。因为温度检测系统是自动的,无需人为干预测量任务。操作者所引入的误差也得到避免。即使在浇铸管道内或者流动的熔融体的温度都可以连续记录,以便评估和记录工艺的质量控制。

 

点击查看:凯乐红外测温仪应用报告-钢铁工业中的高温测量

 

 

单圈感应线圈加热工件

红外测温仪用于感应加热和激光加热淬火的非接触式温度测量

 

对于钢铁、铝、铜和用于现代机械、马达的各种合金等金属材料的质量要求在不断上升。材料的性能必须不断改进以满足工业用户切实而且不断增长的需要。加热后处理在提高金属材料的性能方面扮演了最重要的角色。热处理使钢构件的抗磨损性能显著提高。这是大量常用配件的基本性能,例如圆柱形机器零件的支承面(回转轴、轮轴、轴承、连杆轴承)、或者特定几何形状的轴承(内外密封圈、圆盘式联轴器、凸轮盘、齿轮、行星齿轮、杠杆和阀门)。

在传统热处理炉中,工件被整个加热,这一过程相对较慢。而现代热处理技术只需要加热工件靠近表面的几毫米区域。因为工件的横断面不受影响并保持较低温度,所以工件本身的热胀冷缩比传统热处理方法中小的多。精确控制的能量被专门瞄准到工件上,因此可以更快、更均匀的加热材料,这一特点为该加热方法带来更大的优势。

高温计是在局域热处理的过程中进行快速、非接触式温度测量的理想选择。

高温计探测被测物体发出的红外辐射或者热能,并将其转换为与温度成正比的输出信号。

高温计必需满足特定的要求才能适用于前面所描述的测量任务:

  • 非常小的测量光斑直径,1-2 mm
  • 点成像系统以给出准确的测量位置
  • 紧凑的尺寸使高温计可以被安装在移动设备上
  • 极短的响应时间,仅仅几毫秒
  • 由于靠近大功率高频电磁场,电磁兼容性(EMC)是首要条件
  • 达到工业级强度的坚固外壳

KELLER HCW为精确热处理应用领域专门设计了一款红外测温仪。红外测温仪 CellaTemp PKL28(图1)基于光学传感器技术。这意味着该设备没有机械移动部件,因此没有磨损,也无需维护。

配有LED光斑照明系统的CellaTemp PQ 27/28高温计

 

图1:配有LED光斑照明系统的CellaTemp PKL28 红外测温仪

该设备和其他纯电子设备一样,使用寿命几乎是不受限制的。

得益于其紧凑的设计(Φ30 × 190 mm),CellaTemp PKL 红外测温仪可以被轻易的安装到最狭窄的空间中,或者被安装到移动的机器部件上。镀有宽带增透膜的高精度镜头具有优异的聚焦特性。镜头由特殊选择的玻璃材料制成,并针对红外测温仪测量的光学波长范围进行修正。CellaTemp PKL 红外测温仪可以测量到最小Φ1.5 mm的目标光斑,因此该设备非常适合在局域选择性热处理工艺中进行测量。

红外测温仪的点成像系统结合连续照明的LED,可以给出测量光斑的准确尺寸。这一系统令用户可以始终保持对目标的精确对焦,并简化更换配件之后的红外测温仪对准。

相对于激光瞄准,LED目标光斑指示对人眼没有伤害。而且LED的使用寿命更长,并可以在高达65℃的环境温度中使用。

在感应淬火过程中(图2),通过控制感应场的强度和频率以及处理时间来控制加热工艺。

感应加热工艺

图2:感应加热工艺

配有独立光学探头的红外测温仪(图3)被用在可能存在极强的电磁场或者极高环境温度的场合。不受电磁场干扰的探头探测红外辐射,并将其通过光纤传送到安全放置在远处的电路部分。得益于探头紧凑的尺寸(Φ16×40 mm),CellaTemp PKL 红外测温仪是在难以进入的区域或者安装空间狭窄的生产线上进行测量的理想选择。

 

配有光学探头和光纤的高温计

图3:配有光学探头和光纤的红外测温仪

激光淬火是另一种对工件表面至深度2 mm以内区域进行选择性淬火的方法。这种方法尤其适用于难以接触的位置或者需要精确控制处理区域范围的时候。而且这一工艺可以将热量快速传递到金属表面。材料表面在大约0.1秒内就能达到熔点。因为这种工艺的高速度,必须准确控制激光的强度,才能确保工件表面的特定区域达到所需温度,但是不会超出该区域。对于控制系统而言,最重要的是借助高温计测量工件的温度作为该系统的输入参量。

由于激光会被金属表面反射并进入高温计的光路,普通高温计会受到激光加热的影响。因此,高温计需要有滤光片来过滤掉多余的辐射信号,该信号可能达到待测信号的109倍。

因为所用的激光二极管的波长与高温计的光谱带宽很接近,所以这一问题为测量带来挑战。

因为激光束和工件上相应的热处理区域的尺寸都非常小,所以高温计还必须具有测量非常小的目标的能力。由于激光表面处理是一种快速工艺,因此温度的测量和控制也必须很迅速。测温仪具有持续照明的点光源也十分重要,以便用户可以直观的控制测量光斑的正确位置。CellaTemp PKL28 单色红外测温仪是为激光淬火工艺中的温度测量而专门设计的。借助其超锐截止型滤光片、≤2 ms(t98)的极短响应时间、能标出测量光斑的精确位置和实际尺寸的LED点光源系统,该设备准确的应对了这一测量任务所提出的挑战。

CellaTemp PKL 28红外测温仪还被用于感应加热和激光加热焊接系统。这些焊接工艺被用于只能部分被加热工件以减小接头,以及单个产品或小批量生产的情况下。焊接温度必须被精确控制以保证获得高质量的焊点。

结论

成功的金属热处理工艺不仅需要优秀的热源,还需要高精度的温度监测系统。最新的传感器技术结合价格合理的红外光学系统和滤光片,同时满足了市场上对于质量和价格的需要。无论单个部件及所用材料有多好。最终产品的质量将取决于每一步生产工艺。

 

在干燥器的出料斜槽处测量温度

红外测温仪 PK在沥青搅拌站的非接触式温度测量

 

应用描述

在沥青搅拌站,有两处需要测量温度:矿料离开干燥滚筒时,以及热的沥青混合料被装到卡车上时。

优势/益处

在沥青搅拌站进行温度测量需要一套设计用于苛刻环境条件的测量系统。为了能够高效率的工作而不浪费燃料,干燥器的燃烧器控制系统需要一套精确、免维护的温度测量系统。成品在发运前的温度被监测并记录下来作为确保质量的资料。

解决方案

红外测温仪 PK18AF1被专门设计用于在沥青搅拌站进行温度测量。其设计具有极高的机械稳定性。加上PS 01/A空气吹扫和保护套管,该红外测温仪不受灰尘或腐蚀性蒸汽的干扰或对视线阻挡的影响。红外测温仪 PK18AF1可将测量数据以模拟输出信号(0/4 - 20 mA)传送到控制系统。

在干燥器的出料斜槽处测量温度 在热料仓出口处测量温度
在干燥器的出料斜槽处测量温度 在热料仓出口处测量温度

相关设备与附件

  • PK18AF1(温度范围0 – 500℃)
  • 连接电缆VK 01/K
  • 绝缘套管PS 01/K
  • 空气吹扫PS 01/A
  • 保护套管ZA 01/Q-35
  • 安装支架PS 11/K AF 2

 

应用报告:钎焊中的非接触式温度测量

 

感应加热是焊接复合金刚石刀头以及石材锯片的有效手段。这个结论无论在大批量生产还是维修中都被证实是正确的。红外测温是唯一能够满足工业对于产品质量和测量标准所提出要求的温度测量技术。

钎焊-古老的技术

作为一种在两种材料之间形成粘结点的方法,热熔融已经有6000多年的历史。在钎焊中,填充材料被融化成液态,但是母材未被加热到熔点以上。而熔焊是一种将要连接的材料本身加热到熔点以上的热熔融过程。工作温度低于450℃被称为软钎焊,而温度在此之上的过程被称为硬钎焊。而工作温度高于900℃的高温钎焊在真空或者惰性气体气氛中进行。有多种加热方式:火焰、电弧、钎焊炉、焊球,交变磁场或者电流。

感应加热原理

感应加热钎焊不像其他焊接方式那样广为人知。高频感应加热的原理是将导电的材料放置到变化的电磁场中。感应加热电源给单圈或者多圈的感应线圈提供变化的电流,从而产生磁场。当工件被放置到感应线圈之间,并进入磁场后,涡流进入工件内部,产生精确可控、局域的热能。

感应加热器和变压器的工作原理相同:线圈作为初级绕组,而工件作为次级绕组。

 

单圈感应线圈加热工件

单圈感应线圈加热工件

感应加热钎焊的优势

由于其高效的加热方式—可以看作是由内而外的加热—感应钎焊是一种很理想的方式。与激光加热不同,感应加热的效果不受钎焊位置或接头变化的影响。

电磁感应加热提供比烙铁更快速、更均匀的加热效果。烙铁头会磨损并且需要经常更换,而感应线圈因为采用非接触方式,所以几乎是无磨损的。

在需要把热量约束在工件上的特定区域时,感应式钎焊是理想的选择。感应加热设备需要更少的成本投资,而维护简化意味着降低使用成本,因此比其他钎焊方法具有更多优势。

在过去,感应式加热主要被用于焊接大型接头。现在,通过使用更精密的感应线圈、非接触式温度测量技术,以及更精确的送丝和填料成型,感应式加热被越来越多的用在非常细小的部件上,例如印刷电路板和基底。

因为热量高度的局域性,焊点快速达到熔融所需温度而不必冒损坏工件的危险。感应式钎焊更节约,并且由于其高度可重复性,因此非常适合自动化、大规模生产工艺。

感应钎焊金刚石刀头

全自动钎焊机被用于把不同尺寸和形状的硬质合金和金刚石刀头安装到工具上,例如圆锯片。这种先进技术已经能够满足当今工业化工艺控制的高要求,并且提供对材料公差的自动补偿。

单圈感应线圈加热工件

 

用于圆锯片的全自动钎焊机

锯片和金刚石刀头形成短路的绕组。涡流进入锯片和金刚石刀头,产生精确和局域化的热能。在锯片和刀头之间的银焊料达到钎焊温度后把两者焊在一起。这一温度值对于接头的质量有重大影响。为了避免加热对材料本身的损伤,必须迅速且无过冲的达到设定的钎焊温度,约720至750℃,而且在整个钎焊过程中必须维持恒定。

只有借助快速响应的测温仪技术,才可能精确控制温度,从而防止不必要的热渗透进入锯片内部。而且这种方式可以避免刀头中的残余应力和形成裂纹的风险。如果刀头被加热到750℃以上会转化为石墨。这种化学变化会逐渐积累,并且与加热时间和超出设定温度的多少有关。

用于感应钎焊机的特制测温仪

KELLER HCW GmbH生产的紧凑型红外测温仪 CellaTemp PKL28是针对类似感应钎焊这类对温度测量提出了极高要求的应用而特殊设计的。红外测温仪 CellaTemp PKL28可以测量300℃至1400℃,覆盖了钎焊工艺的整个温度范围。因为只在选定的局部点上加热,所以提供高分辨和精确瞄准的测温仪也就更为重要。而CellaTemp PKL28凭借其高精度光学系统,可以测量最小1.5 mm直径的目标。

测温仪针对刀头温度进行测量

测温仪针对刀头温度进行测量

使用点光源照明对于测温仪精确瞄准目标点至关重要。红外线测温仪 CellaTemp PKL28集成了基于最新LED技术开发的LED点光源。与激光点光源相比,LED的优势在于不仅给出目标的准确位置,而且同时给出目标光斑的真实尺寸。而且LED可以持续照明,并对人没有伤害。LED的寿命也是激光器的数倍。

CellaTemp PQ 28测温仪集成LED点光源

CellaTemp PQ 28红外测温仪集成LED点光源

用于加热工艺中的精确温度控制时,测温仪必须能够连续测量温度变化。CellaTemp PKL28的响应时间为2 ms,因此非常适合用于快速工艺控制。

因为钎焊机上的安装空间通常都很有限,所以紧凑的系统尺寸不可忽视。CellaTemp PKL28的直径为30 mm,长度为190 mm,得益于螺纹旋入安装方式,可以被轻松安装到狭窄的空间内。

结论

在现代钎焊设备上使用红外测温仪 CellaTemp PKL28和可编程控制系统,可以确保实现高效率、高重复性、无磨损的生产工艺控制并获得更高的产量,以满足现代工业的需要。

 

 

抛光金属非接触式温度测量的新专利方法

当在金属的非接触式温度测量中,当温度低于200℃时,热辐射较低,因此这对于红外测温仪始终是一个很大的挑战。

由于金属的辐射率极低,因此常用的波长在8-14微米的低温温度计往往不能提供可靠的测量结果。长期以来在市场上销售的带有硫化铅探测器的短波测量高温计,仅能通过光斩波器来产生交变信号。可移动式滤板的维护成本和故障率均较高,除此之外,由于移动物体的测量反应时间较长,因此此类设备有着很大的局限性。出于纯粹的实际原因,无法建立采用“金镜”进行测量的程序。因为其先决条件是,测量距离只有几毫米,镜面绝对无尘。

KELLER公司出品的、基于最新电子和光学模块的红外测温仪CellaTemp PA 28,加载了一个光电扩展InGaAs传感器。为了接收更多的热辐射,特别开发了一个带有色彩校正透镜的高通量镜头。获得专利的信号处理方式能够通过一个较大的动态范围将微微安(Picoamper)量级的微小传感器电流进行无噪音放大。功能强大的处理器和复杂的环境温度线性化和补偿的数学算法,即使在最差条件下——即最短的测量时间、测量对象的温度极低、辐射率极小——依然能够确保稳定的测量信号。

采用CellaTemp PA 28短波测量高温计,可以在以毫秒为单位的测量时间内稳定、可靠地测量辐射率仅有10%的、温度从75℃ 起的金属温度。该款设备还可用于快速测量譬如卷材涂布或感应加热装置中的移动物体。

光学系统的高分辨率和聚焦性能,使得远距离测量或对大于2毫米的微型对象的测量成为可能。因为该款设备的工作原理是基于恒光技术,因此不涉及到移动部件,因此使用多年后,仍然能够保证免维护、无损耗。德国KELLER公司将与中国销售和服务合作伙伴北京汇德信科技有限公司( www.keller-its.cn)一同合作,为您提供完整的温度测量方案。