Индукционни отоплителни и закаляващи инсталации

В индукционните инсталации топлината в електрически проводимо нагрято тяло се освобождава от токове, индуцирани в него от променливо електромагнитно поле.

Предимства на индукционното нагряване в сравнение с отоплението в съпротивителни пещи:

1) Прехвърлянето на електрическа енергия директно в нагретото тяло позволява директно нагряване на проводящи материали. В същото време скоростта на нагряване се увеличава в сравнение с инсталациите с непряко действие, при които продуктът се нагрява само от повърхността.

2) Прехвърлянето на електрическа енергия директно в нагрятото тяло не изисква контактни устройства. Удобен е в условията на автоматизирано производствено производство, когато се използват вакуумни и защитни средства.

3) Поради явлението повърхностен ефект, максималната мощност се освобождава в повърхностния слой на нагрятия продукт. Следователно, индукционното нагряване по време на охлаждане осигурява бързо загряване на повърхностния слой на продукта. Това дава възможност да се получи висока повърхностна твърдост на детайла със сравнително вискозна среда. Индукционното повърхностно втвърдяване е по -бързо и по -икономично от другите методи за повърхностно втвърдяване.

4) Индукционното отопление в повечето случаи подобрява производителността и подобрява условията на труд.

Индукционното отопление се използва широко за:

1) Топене на метали

2) Термична обработка на части

3) Чрез нагряване на части или заготовки преди пластична деформация (коване, щамповане, пресоване)

4) Спояване и напластяване

5) Заваръчен метал

6) Химическа и термична обработка на продукти

В инсталациите за индукционно отопление индукторът създава електромагнитно поле, води до метална част вихрови токове, чиято най -голяма плътност пада върху повърхностния слой на детайла, където се отделя най -голямо количество топлина. Тази топлина е пропорционална на мощността, подавана към индуктора и зависи от времето на нагряване и честотата на тока на индуктора. Чрез подходящ избор на мощност, честота и време на действие, нагряването може да се извърши в повърхностния слой с различна дебелина или върху целия участък на детайла.

Индукционните отоплителни инсталации, в зависимост от метода на зареждане и характера на операцията, са с периодично и непрекъснато действие. Последните могат да бъдат вградени в производствени линии и автоматични технологични линии.

Повърхностно индукционното втвърдяване, по -специално, замества такива скъпи операции за повърхностно втвърдяване като цементация, азотиране и др.

Индукционно втвърдяващи инсталации

Предназначение на индукционно повърхностно втвърдяване: постигане на висока твърдост на повърхностния слой, като същевременно се поддържа вискозната среда на детайла. За да се получи такова втвърдяване, детайлът бързо се нагрява до предварително определена дълбочина от тока, предизвикан от повърхностния слой на метала, последван от охлаждане.

Дълбочината на проникване на ток в метала зависи от честотата, след това повърхностното втвърдяване изисква различни дебелини на втвърдения слой.

Има следните видове индукционно повърхностно втвърдяване:

1) Едновременно

2) Едновременно редуване

3) Непрекъснато-последователно

Едновременно индукционно втвърдяване — се състои в едновременно нагряване на цялата втвърдявана повърхност, последвано от охлаждане на повърхността.Удобно е да комбинирате индуктора и охладителя. Приложението е ограничено от мощността на захранващия генератор. Нагрятата повърхност не надвишава 200-300 cm2.

Едновременно-последователно индукционно втвърдяване — се характеризира с това, че отделните части на нагрятата част се нагряват едновременно и последователно.

Непрекъснато последователно индукционно втвърдяване — използва се в случай на голяма дължина на втвърдената повърхност и се състои в нагряване на частта от частта по време на непрекъснатото движение на частта спрямо индуктора или обратно. Повърхностното охлаждане следва нагряване. Възможно е да се използват отделни охладители или да се комбинират с индуктор.

На практика идеята за индукционно повърхностно втвърдяване се прилага в машини за индукционно втвърдяване.

Съществуват специални машини за индукционно втвърдяване, предназначени за обработка на определена част или групи части, леко различни размери и универсални машини за индукционно втвърдяване — за обработка на всяка част.

Втвърдяващите машини включват следните елементи:

1) Понижаващ трансформатор

2) Индуктор

3) Кондензатори на батерията

4) Система за водно охлаждане

5) Елемент за управление и управление на машината

Универсалните машини за индукционно втвърдяване са оборудвани с устройства за фиксиране на части, тяхното движение, въртене, възможност за подмяна на индуктора. Конструкцията на втвърдяващия индуктор зависи от вида на втвърдяването на повърхността и формата на повърхността, която трябва да се втвърди.

В зависимост от вида на повърхностното втвърдяване и конфигурацията на частите се използват различни конструкции на втвърдяващи индуктори.

Устройството за втвърдяващи индуктори

Индукторът се състои от индуктивен проводник, който създава променливо магнитно поле, шини, клемни блокове за свързване на индуктора към източник на енергия, тръби за подаване и отвеждане на вода. Единични и многооборотни индуктори се използват за втвърдяване на плоски повърхности.

Има индуктор за втвърдяване на външните повърхности на цилиндрични части, вътрешни плоски повърхности и др. Съществуват цилиндрични, бримкови, спирално-цилиндрични и спираловидни плоски. При ниски честоти индукторът може да съдържа магнитна верига (в някои случаи).

Захранващи устройства за втвърдяващи индуктори

Електрически машинни и тиристорни преобразуватели, осигуряващи работни честоти до 8 kHz, служат като източници на енергия за средночестотни закаляващи индуктори. За да се получи честота в диапазона от 150 до 8000 Hz, се използват машинни генератори. Могат да се използват преобразуватели с контролиран вентил. За по -високи честоти се използват тръбни генератори. В областта на повишената честота се използват машинни генератори. Структурно генераторът е комбиниран със задвижващия двигател в едно преобразуващо устройство.

За честоти от 150 до 500 Hz се използват конвенционални многополюсни генератори. Те работят при високи обороти. Възбуждащата намотка, разположена на ротора, се подава през пръстеновия контакт.

За честоти от 100 до 8000 Hz се използват индукторни генератори, чийто ротор няма намотка.

В конвенционален синхронен генератор, възбуждащата намотка, въртяща се с ротора, създава променлив поток в намотката на статора, след това в индукторния генератор въртенето на ротора води до пулсация на магнитния поток, свързан с магнитната намотка. Използването на индукционен генератор с повишена честота се дължи на конструктивните трудности на генераторите, работещи на честота> 500 Hz. В такива генератори е трудно да се поставят многополюсни намотки на статор и ротор; задвижването се извършва от асинхронни двигатели. С мощност до 100 kW обикновено двете машини се комбинират в един корпус. Висока мощност — два случая.Индукционните нагреватели и охлаждащите устройства могат да се захранват от машинни генератори, използвайки индукционно или централно захранване.

Индукционната мощност е от полза, когато генераторът се зарежда напълно от един блок, който работи непрекъснато в метални нагревателни тела.

Централно захранване — при наличие на голям брой отоплителни тела, работещи циклично. В този случай е възможно да се спести инсталираната мощност на генераторите поради едновременната работа на отделни отоплителни блокове.

Генераторите обикновено се използват със самовъзбуждане, което може да осигури мощност до 200 kW. Такива лампи работят при анодно напрежение 10-15 kV; водно охлаждане се използва за охлаждане на анодните лампи с разсеяна мощност над 10 kW.

Мощните токоизправители обикновено се използват за получаване на високо напрежение. Мощността, доставена от инсталацията. Често тези корекции се извършват чрез регулиране на изходното напрежение на токоизправителя и чрез използване на надеждно екраниране на коаксиални кабели за пренасяне на високочестотна енергия. При наличие на неекранирани отоплителни стойки трябва да се използва дистанционно управление, както и механична автоматична работа, за да се изключи присъствието на персонал в опасната зона.