Indukcinis metalų kaitinimas, grūdinimas ir indukcinis lydymas

Tobuliausias šildymo tipas yra toks, kai šiluma generuojama tiesiai šildomame kūne. Šis šildymo būdas labai gerai atliekamas praleidžiant elektros srovę per kūną. Tačiau tiesioginis – šildomo korpuso įtraukimas į elektros grandinę ne visada įmanomas dėl techninių ir praktinių priežasčių.

Tokiais atvejais puikų šildymo tipą galima realizuoti naudojant indukcinį šildymą, kai šiluma generuojama ir pačiame šildomame korpuse, o tai pašalina nereikalingas, dažniausiai dideles, energijos sąnaudas krosnies sienelėse ar kituose kaitinimo elementuose. Todėl, nepaisant santykinai mažo padidinto ir aukšto dažnio srovių generavimo efektyvumo, bendras indukcinio šildymo efektyvumas dažnai yra didesnis nei su kitais šildymo būdais.

Indukcinis metodas taip pat leidžia greitai įkaitinti nemetalinius kūnus tolygiai per visą jų storį.Prastas tokių kūnų šilumos laidumas atmeta galimybę greitai įkaitinti jų vidinius sluoksnius įprastu būdu, tai yra tiekiant šilumą iš išorės. Indukciniu būdu tiek išoriniuose, tiek vidiniuose sluoksniuose šiluma generuojama vienodai ir net gali kilti pavojus pastariesiems perkaisti, jei nebus atlikta būtina išorinių sluoksnių šilumos izoliacija.

Ypač vertinga indukcinio šildymo savybė yra labai didelės energijos koncentracijos galimybė šildomame kūne, lengvai pritaikoma tiksliai dozuoti. Tik elektros lankas galima gauti tą pačią energijos tankio eilę, tačiau šį šildymo būdą sunku kontroliuoti.

Indukcinio šildymo savybės ir gerai žinomi pranašumai sukūrė plačias galimybes jį pritaikyti daugelyje pramonės šakų. Be to, tai leidžia sukurti naujų tipų konstrukcijas, kurios visiškai neįmanomos naudojant įprastinius terminio apdorojimo metodus.

Fizinis procesas

Indukcinėse krosnyse ir įrenginiuose šilumą elektrai laidžiame šildomame kūne išskiria srovės, kurias jame sukelia kintamasis elektromagnetinis laukas. Tokiu būdu čia vyksta tiesioginis šildymas.

Indukcinis metalų kaitinimas grindžiamas dviem fizikiniais dėsniais: Faradėjaus-Maksvelo elektromagnetinės indukcijos dėsnis ir Džoulio-Lenco dėsnį. Dedami metaliniai korpusai (ruošiniai, detalės ir kt.). kintamasis magnetinis laukas, kuris juose sukelia sūkurį elektrinis laukas… Indukcijos EML lemia magnetinio srauto kitimo greitis. Veikiant indukciniam EMF, kūnuose teka sūkurinės srovės (uždarytos kūnų viduje), išskirdamos šilumą. pagal Džaulio-Lenco dėsnį… Šis EML sukurtas metale kintamoji srovė, šių srovių išskiriama šiluminė energija priverčia metalą įkaisti. Indukcinis šildymas yra tiesioginis ir bekontaktis. Tai leidžia pasiekti temperatūrą, pakankamą ugniai atspariausiems metalams ir lydiniams išlydyti.

Intensyvus indukcinis šildymas galimas tik didelio intensyvumo ir dažnio elektromagnetiniuose laukuose, kuriuos sukuria specialūs prietaisai – induktoriai. Induktoriai maitinami 50 Hz tinklu (pramoniniai dažnio įrenginiai) arba atskiri energijos šaltiniai – vidutinio ir aukšto dažnio generatoriai bei keitikliai.

Paprasčiausias žemo dažnio netiesioginio indukcinio šildymo prietaisų induktorius yra izoliuotas laidas (prailgintas arba suvyniotas), įdėtas į metalinį vamzdelį arba uždėtas ant jo paviršiaus. Kai srovė teka per induktoriaus laidą vamzdyje, jis įkaista sūkurinės srovės… Šiluma iš vamzdelio (gali būti ir tiglis, talpykla) perduodama į šildomą terpę (vamzdžiu tekantį vandenį, orą ir pan.).

Indukcinis metalų kaitinimas ir grūdinimas

Plačiausiai naudojamas tiesioginis indukcinis metalų kaitinimas vidutiniais ir aukštais dažniais. Tam naudojami specialaus dizaino induktoriai. Induktorius skleidžia elektromagnetinė banga, kuri krenta ant įkaitusio kūno ir jame miršta. Sugertos bangos energija kūne paverčiama šiluma. Šildymo koeficientas yra tuo didesnis, kuo skleidžiamos elektromagnetinės bangos forma (plokščia, cilindrinė ir kt.) artimesnė kūno formai. Todėl plokštieji induktoriai naudojami plokščių korpusų šildymui, cilindriniai (solenoidiniai) – cilindriniams ruošiniams.Paprastai jie gali turėti sudėtingą formą, nes reikia sutelkti elektromagnetinę energiją norima kryptimi.

Indukcinės energijos įvesties charakteristika yra galimybė reguliuoti srauto zonos erdvinį išdėstymą sūkurinės srovės.

Pirma, sūkurinės srovės teka srityje, kurią dengia induktyvumas. Šildoma tik ta kūno dalis, kuri magnetiniu būdu liečiasi su induktoriumi, nepriklausomai nuo bendro korpuso dydžio.

Antra, sūkurinės srovės cirkuliacijos zonos gylis, taigi ir energijos išleidimo zona, be kitų veiksnių priklauso nuo induktoriaus srovės dažnio (didėja esant žemiems dažniams ir mažėja didėjant dažniui).

Energijos perdavimo iš induktoriaus į šildomą srovę efektyvumas priklauso nuo tarpo tarp jų dydžio ir didėja jam mažėjant.

Indukcinis kaitinimas naudojamas plieno gaminių paviršiniam grūdinimui, kaitinant plastinei deformacijai (kalimas, štampavimas, presavimas ir kt.), metalo lydymui, terminiam apdorojimui (atkaitinimui, grūdinimui, normalizavimui, grūdinimui), suvirinimui, sluoksniavimui, metalo litavimui.

Netiesioginis indukcinis šildymas naudojamas proceso įrangos (vamzdynų, konteinerių ir kt.) šildymui, skystų terpių šildymui, dangų, medžiagų (pavyzdžiui, medienos) džiovinimui. Svarbiausias indukcinio šildymo įrenginių parametras yra dažnis. Kiekvienam procesui (paviršiaus grūdinimas, kaitinant) yra nustatytas optimalus dažnių diapazonas, užtikrinantis geriausius technologinius ir ekonominius rodiklius. Indukciniam šildymui naudojami dažniai nuo 50 Hz iki 5 MHz.

Indukcinio šildymo privalumai

1) Elektros energijos perdavimas tiesiai į šildomą kūną leidžia tiesiogiai kaitinti laidžias medžiagas. Šiuo atveju šildymo greitis padidėja, palyginti su netiesioginio veikimo įrenginiais, kai gaminys šildomas tik nuo paviršiaus.

2) Elektros energijos perdavimui tiesiai į šildomą kūną nereikia kontaktinių įtaisų. Patogu automatizuotos gamybos gamybos sąlygomis, kai naudojamos vakuuminės ir apsauginės priemonės.

3) Dėl paviršiaus efekto reiškinio maksimali galia išsiskiria šildomo gaminio paviršiniame sluoksnyje. Todėl indukcinis šildymas aušinimo metu užtikrina greitą gaminio paviršiaus sluoksnio įkaitinimą. Tai leidžia išgauti didelį detalės paviršiaus kietumą naudojant santykinai klampią terpę. Indukcinis paviršiaus grūdinimas yra greitesnis ir ekonomiškesnis nei kiti paviršiaus grūdinimo būdai.

4) Indukcinis šildymas daugeliu atvejų pagerina našumą ir pagerina darbo sąlygas.

Indukcinė lydymo krosnis

Indukcinė krosnis arba prietaisas gali būti laikomas transformatoriaus tipu, kuriame pirminė ritė (induktorius) yra prijungta prie kintamosios srovės šaltinio, o pats šildomas korpusas tarnauja kaip antrinė ritė.

Indukcinių lydymo krosnių darbo procesui būdingas elektrodinaminis ir terminis skysto metalo judėjimas vonioje arba tiglyje, kuris padeda gauti tos pačios sudėties metalą ir vienodą temperatūrą visame tūryje, taip pat mažai metalo atliekų (kelis kartus mažiau). šiek tiek nei lankinėse krosnyse).

Indukcinės lydymo krosnys naudojamos liejiniams, įskaitant forminius, gamybai iš plieno, ketaus, spalvotųjų metalų ir lydinių.

Indukcinės lydymosi krosnys gali būti skirstomos į pramonines dažnio kanalų krosnis ir pramonines, vidutinio ir aukšto dažnio tiglio krosnis.

Indukcinė ortakinė krosnis yra transformatorius, dažniausiai esant galios dažniui (50 Hz). Antrinė transformatoriaus apvija yra išlydyto metalo apvija. Metalas yra uždarytas žiediniu ugniai atspariu kanalu.

Pagrindinis magnetinis srautas indukuoja EML kanalo metale, EMF sukuria srovę, srovė šildo metalą, todėl indukcinio kanalo krosnis yra panaši į transformatorių, veikiantį trumpojo jungimo režimu.

Kanalinių krosnių induktoriai gaminami iš išilginio vario vamzdžio, jis aušinamas vandeniu, kanalinė židinio dalis aušinama ventiliatoriumi arba centralizuota oro sistema.

Kanalinės indukcinės krosnys skirtos nuolatiniam darbui su retais perėjimais iš vienos metalo klasės į kitą. Kanalinės indukcinės krosnys daugiausia naudojamos aliuminio ir jo lydinių, taip pat vario ir kai kurių jo lydinių lydymui. Kitos krosnių serijos specializuojasi kaip maišytuvai, skirti laikyti ir perkaitinti skystą geležį, spalvotuosius metalus ir lydinius prieš liejant liejimo formas.

Indukcinio tiglio krosnies veikimas pagrįstas elektromagnetinės energijos sugėrimu laidžiu krūviu. Ląstelė dedama į cilindrinę ritę – induktorių. Elektros požiūriu indukcinio tiglio krosnis yra trumpojo jungimo oro transformatorius, kurio antrinė apvija yra laidus krūvis.

Indukcinės tiglio krosnys daugiausia naudojamos lydyti liejimo metalus slegiamuoju būdu ir, nepaisant veikimo režimo, tam tikriems lydiniams, pavyzdžiui, bronzai, lydyti, kurie neigiamai veikia kanalinių krosnių pamušalą.