Instalații de încălzire și călire prin inducție

În instalațiile cu inducție, căldura dintr-un corp încălzit conductiv de electricitate este eliberată de curenții induși în acesta de un câmp electromagnetic alternativ.

Avantajele încălzirii prin inducție în comparație cu încălzirea în cuptoare cu rezistență:

1) Transferul energiei electrice direct în corpul încălzit permite încălzirea directă a materialelor conductoare. In acelasi timp, rata de incalzire creste fata de instalatiile cu actiune indirecta, unde produsul este incalzit doar de la suprafata.

2) Transferul energiei electrice direct în corpul încălzit nu necesită dispozitive de contact. Este convenabil în condițiile producției automate de producție, când se utilizează vid și mijloace de protecție.

3) Datorită fenomenului de efect de suprafață, puterea maximă este eliberată în stratul de suprafață al produsului încălzit. Prin urmare, încălzirea prin inducție în timpul răcirii asigură încălzirea rapidă a stratului de suprafață al produsului.Acest lucru face posibilă obținerea unei durități mari de suprafață a piesei cu un mediu relativ vâscos. Întărirea suprafeței prin inducție este mai rapidă și mai economică decât alte metode de întărire a suprafeței.

4) Încălzirea prin inducție în majoritatea cazurilor îmbunătățește productivitatea și îmbunătățește condițiile de lucru.

Încălzirea prin inducție este utilizată pe scară largă pentru:

1) Topirea metalelor

2) Tratament termic al pieselor

3) Prin încălzirea pieselor sau semifabricatelor înainte de deformarea plastică (forjare, ștanțare, presare)

4) Lipire și stratificare

5) Sudați metalul

6) Tratarea chimică și termică a produselor

În instalațiile de încălzire prin inducție, inductorul creează câmp electromagnetic, duce la o piesă metalică curenți turbionari, a cărei densitate cea mai mare cade pe stratul de suprafață al piesei de prelucrat, unde este eliberată cea mai mare cantitate de căldură. Această căldură este proporțională cu puterea furnizată inductorului și depinde de timpul de încălzire și frecvența curentului inductor. Prin selectarea adecvată a puterii, frecvenței și timpului de acțiune, încălzirea poate fi efectuată în stratul de suprafață de diferite grosimi sau pe întreaga secțiune a piesei de prelucrat.

Instalatiile de incalzire cu inductie, in functie de metoda de incarcare si de natura functionarii, au functionare intermitenta si continua. Acesta din urmă poate fi integrat în linii de producție și linii de proces automate.

Călirea prin inducție a suprafeței, în special, înlocuiește operațiunile costisitoare de călire a suprafeței precum cementarea, nitrurarea etc.

Instalații de călire prin inducție

Scopul întăririi suprafeței prin inducție: obținerea unei durități ridicate a stratului de suprafață, menținând în același timp mediul vâscos al piesei. Pentru a obține o astfel de întărire, piesa de prelucrat este încălzită rapid la o adâncime predeterminată de curentul indus de stratul de suprafață al metalului, urmat de răcire.

Adâncimea de pătrundere a curentului în metal depinde de frecvență, apoi întărirea suprafeței necesită grosimi diferite ale stratului întărit.

Există următoarele tipuri de întărire a suprafeței prin inducție:

1) Concomitent

2) Rotație simultană

3) Continuu-secvențial

Călirea simultană prin inducție — constă în încălzirea simultană a întregii suprafețe de întărit, urmată de răcirea suprafeței.Este convenabil să combinați inductorul și răcitorul. Aplicația este limitată de puterea generatorului de energie. Suprafața încălzită nu depășește 200-300 cm2.

Călirea prin inducție simultană-secvențială - caracterizată prin faptul că părțile individuale ale piesei încălzite sunt încălzite simultan și secvențial.

Călirea prin inducție secvențială continuă - utilizată în cazul unei lungimi mari a suprafeței călite și constă în încălzirea părții piesei în timpul mișcării continue a piesei față de inductor sau invers. Răcirea suprafeței urmează încălzirii. Este posibil să utilizați răcitoare separate sau să le combinați cu un inductor.

În practică, ideea călirii suprafeței prin inducție este aplicată în mașinile de călire prin inducție.

Există mașini speciale de călire prin inducție concepute pentru a prelucra o anumită piesă sau grupuri de piese, dimensiuni ușor diferite și mașini universale de călire prin inducție pentru prelucrarea oricărei piese.

Mașinile de întărire includ următoarele articole:

1) Transformator coborâtor

2) Inductor

3) Condensatoare baterie

4) Sistem de răcire cu apă

5) Element de control și management al mașinii

Mașinile universale pentru călirea prin inducție sunt echipate cu dispozitive pentru fixarea pieselor, mișcarea acestora, rotația, posibilitatea înlocuirii inductorului. Designul inductorului de întărire depinde de tipul de întărire a suprafeței și de forma suprafeței care trebuie întărită.

În funcție de tipul de întărire a suprafeței și de configurația pieselor, se folosesc diferite modele de inductori de întărire.

Dispozitiv pentru întărirea inductorilor

Un inductor constă dintr-un fir inductiv care creează un câmp magnetic alternativ, bare colectoare, blocuri de borne pentru conectarea inductorului la o sursă de alimentare, conducte pentru alimentarea și scurgerea apei. Inductoarele cu o singură tură și cu mai multe ture sunt folosite pentru a întări suprafețele plane.

Există un inductor pentru întărirea suprafețelor exterioare ale pieselor cilindrice, suprafețelor plane interioare etc. Există cilindrice, buclă, spirală-cilindrice și spirală plate. La frecvențe joase, inductorul poate conține un circuit magnetic (în unele cazuri).

Surse de alimentare pentru întărirea inductorilor

Convertoarele de mașini electrice și tiristoare, care furnizează frecvențe de funcționare de până la 8 kHz, servesc drept surse de energie pentru inductoarele de stingere a frecvenței medii.Pentru a obține o frecvență în intervalul de la 150 la 8000 Hz, se folosesc generatoare de mașini. Pot fi utilizate convertoare controlate cu supapă. Pentru frecvențe mai mari se folosesc generatoare cu tuburi. În domeniul frecvenței crescute se folosesc generatoare de mașini. Din punct de vedere structural, generatorul este combinat cu motorul de antrenare într-un singur dispozitiv de conversie.

Pentru frecvențe de la 150 la 500 Hz, se folosesc generatoare multipol convenționale. Ele lucrează la viteze mari. Bobina de excitație situată pe rotor este alimentată prin contactul inel.

Pentru frecvențe de la 100 la 8000 Hz se folosesc generatoare cu inductori, al căror rotor nu are înfășurare.

Într-un generator sincron convențional, înfășurarea de excitație care se rotește cu rotorul creează un flux alternativ în înfășurarea statorului, apoi în generatorul de inducție, rotația rotorului determină o pulsație a fluxului magnetic asociat înfășurării magnetice. Utilizarea unui generator de inducție cu o frecvență crescută se datorează dificultăților de proiectare ale generatoarelor care funcționează la o frecvență > 500 Hz. În astfel de generatoare, este dificil să se plaseze înfășurări multipolare ale statorului și rotorului; antrenarea se face cu motoare asincrone. Cu o putere de până la 100 kW, cele două mașini sunt de obicei combinate într-o singură carcasă. Putere mare - două cazuri Încălzitoarele cu inducție și dispozitivele de răcire pot fi alimentate de generatoare de mașini folosind puterea de inducție sau centrală.

Puterea de inducție este utilă atunci când generatorul este încărcat complet de o singură unitate care funcționează continuu în elemente de încălzire metalice.

Alimentare centrală - în prezența unui număr mare de elemente de încălzire care funcționează ciclic.În acest caz, este posibil să economisiți puterea instalată a generatoarelor datorită funcționării simultane a unităților de încălzire separate.

Generatoarele sunt de obicei utilizate cu autoexcitare, care pot furniza o putere de până la 200 kW. Astfel de lămpi funcționează la o tensiune anodică de 10-15 kV; răcirea cu apă este utilizată pentru răcirea lămpilor anodice cu o putere disipată mai mare de 10 kW.

Redresoarele de putere sunt de obicei folosite pentru a obține tensiune înaltă. Puterea furnizată de instalație. Adesea, aceste corecții se fac prin ajustarea tensiunii de ieșire a redresorului și prin utilizarea ecranării fiabile a cablurilor coaxiale pentru a transporta putere de înaltă frecvență. În prezența rafturilor de încălzire neecranate, trebuie utilizate telecomandă, precum și funcționarea mecanică automată pentru a exclude prezența personalului în zona periculoasă.