ООО ЭЛИСИТ
Лидер России 2015 - Продукция отмечена золотой медалью конкурса качества - Установки индукционного нагрева "TESLINE"

Индукционный нагрев ТВЧ :: Статьи


Основы индукционного нагрева

Дата публикации: 30.06.2014

При прохождении по проводнику переменного тока около него создается переменное электромагнитное поле. В куске металла, помещенном в это поле, индукти­руются токи, частота которых совпадает с частотой пер­вичного тока. Прохождение индуктированного электри­ческого тока вызывает нагрев металла. Нагрев металла описанным способом называется индукционным, а про­водник, по которому пропускается электрический ток, - индуктирующим проводом. Индуктирующий провод мо­жет быть изготовлен из любого хорошо проводящего материала и ему может быть придана любая форма. Чаще всего он навивается из прямоугольных медных трубок в виде цилиндрических спиралей. Внутри спи­рали устанавливается нагреваемая заготовка. Для уменьшения тепловых потерь между индуктирующим проводом и заготовкой помещается изоляция из шамота или других жароупорных, теплоизоляционных материа­лов. Для отвода тепла, выделяющегося при прохожде­нии тока, по медной трубке, образующей индуктирую­щий провод, пропускается вода. Индуктирующий провод, жароупорная футеровка, шланги, через которые подается вода, изоляционные бруски для крепления ин­дуктирующего провода, контактные пластины, припаян­ные к нему и служащие для подвода тока, объединя­ются в единое устройство, называемое индуктором (рис. 1).

Индуктор для нагрева цилиндрических заготовок

Рис. 1. Индуктор для нагрева цилиндрических заготовок:
1 - индуктирующий провод - спираль из прямоугольной медной трубки; 2 - тепловая изоляция из шамотных втулок; 3 - нагреваемые заготовки; 4 - трубчатые охлаждаемые водой направляющие, поддерживающие заго­товки; 5 - плита нз асбоцемента. К плите присоединены бруски 6; 6 - бруски, на которые опирается индуктирующий провод 1; 7 - шланги для подачи воды в индуктирующий провод 1 и направляющие 4; 8 - ко­лодки на индукторе, с которыми соединены шланги 7; 9 - колодки, к ко­торым с помощью шлангов подается вода из системы водоснабжения; 10 - накидные болты для соединения между собой колодок 8 и 9; 11 - контактная пластина.

Переменный ток как в индуктирующем проводе, так и в нагреваемом металле распределяется по сечению, неравномерно, плотность тока имеет наибольшее зна­чение на поверхности проводника и спадает к его серд­цевине по экспоненциальному закону. Для простоты решения задач индукционного нагрева металлов условно принято считать, что переменный электрический ток протекает лишь в некотором определенном поверхно­стном слое, а в сердцевине проводника тока нет вообще.

Толщина слоя, по которому проходит ток, назы­вается глубиной проникновения тока и определяется по следующей формуле:

Индукционный нагрев               (1)

где ω -2πƒ;

ƒ - частота тока, гц;

μ - магнитная проницаемость, гн/м;

ζ - удельная электропроводность материала, 1 /ом.

Все материалы и сплавы по магнитным свойствам можно разбить на две группы:

1) ферромагнитные металлы и сплавы, т. е. имею­щие магнитную проницаемость значительно большую, чем магнитная проницаемость вакуума;

2) парамагнитные металлы и сплавы, имеющие маг­нитную проницаемость, близкую к магнитной проницае­мости вакуума.

К первой группе относятся углеродистые стали, же­лезо, никель и кобальт, во второй - жароупорные и не­ржавеющие стали, латунь, алюминий, мельхиор и др.

В процессе нагрева диамагнитных и парамагнитных металлов и сплавов изменяется лишь их удельная элек­тропроводность, магнитная же проницаемость остается практически неизменной. Ввиду этого глубина проник­новения тока при нагреве диамагнитных и парамагнит­ных металлов и сплавов увеличивается незначительно лишь вследствие уменьшения электропроводности ма­териала.

В процессе нагрева ферромагнитных металлов и сплавов наряду с уменьшением удельной электро­проводности уменьшается и их магнитная проницае­мость.

При достижении нагреваемым металлом определен­ной температуры значение магнитной проницаемости падает до величины магнитной проницаемости вакуума, что ведет к резкому увеличению глубины проникнове­ния тока. Эта температура называется температурой магнитных превращений или критической точкой. По­этому различают глубину проникновения тока в сталь, нагретую ниже температуры магнитных превращений, и глубину проникновения в сталь, нагретую выше тем­пературы магнитных превращений («горячая» глубина проникновения тока).

В расчетах индукционных нагревательных устройств необходимо использовать значения глубины проникно­вения тока в медь индуктора, температура которой при нагреве заготовок достигает 40-60° С, и глубины про­никновения тока в сталь, нагретую до температуры 1000- 1200°С.

Эти значения соответственно равны:

Расчет индукционных нагревательных устройств               (2)

Расчет индукционных нагревательных устройств               (3)

Установка для индукционного нагрева кроме индук­тора включает в себя также и другие элементы. Однако индуктор яв­ляется основным, так как посредством индуктора происходит преобразование энергии электромагнитного поля в тепловую.

Если в индукторе находится одна заготовка, длина ее для обеспечения равномерного нагрева концов и середины должна быть несколько меньше длины индук­тора. После подключения такого индуктора к источнику токов высокой частоты (ТВЧ), например машинному высокочастотному генератору, начинается процесс на­грева, режим которого непрерывно меняется вместе с изменением физических свойств заготовки. После достижения заготовкой требуемой температуры нагрев выключается. Заготовка выдается из индуктора для по­следующей обработки. Такой способ нагрева называется периодическим. Применяется также другой способ нагрева, когда в индукторе одновременно находится несколько заготовок. В индуктор через определенные интервалы времени подается очередная заготовка. При этом из него выталкивается заготовка, нагретая до заданной температуры. Если одновременно в индукторе находится достаточно большое число заготовок, режим работы такого индуктора при постоянстве напряжения на нем практически можно считать постоянным. Вы­ключение нагрева в момент подачи в индуктор новой заготовки не производится. Этот способ нагрева называется методическим.


Источник: "Применение сквозного индукционного нагрева в промышленности" Богданов В.Н., Рыскин С.Е.

Назад

Поиск

RSS ЭЛИСИТ 

Последние новости

23.05.2017
Индукционный нагреватель твч, установка твч индукционного нагрева,  закалка твч,  пайка, печь твч, термообработка ... Лучшая компания России
Компания "ТЕСЛАЙН ИНДАКТИВ" награждена почетной медалью «Национальный знак качества. Выбор России» в рейтинге "ЛУЧШАЯ КОМПАНИЯ РОССИИ — 2016" ...
Подробнее...

09.01.2017
Индукционный нагреватель твч, установка твч индукционного нагрева,  закалка твч,  пайка, печь твч, термообработка ... Модернизированная китайская установка
Инженерами ТЕСЛАЙН выполнен ремонт и модернизация установки индукционного нагрева мощностью 60кВт в двухблочном исполнении производства КНР (Китай)
Подробнее...

20.07.2016
Индукционный нагреватель твч, установка твч индукционного нагрева,  закалка твч,  пайка, печь твч, термообработка ... Услуга закалки ТВЧ
Услуги закалки ТВЧ деталей в новом цехе на производственной площадке ООО "ТЕСЛАЙН ИНДАКТИВ", г.Томск. Выполнение срочных заказов.
Подробнее...

Фотостена

Индукционный нагрев, установки ТВЧ индукционного нагрева, печи ТВЧ, индукционный нагреватель

Индукционная пайка ТВЧ установка

ТВЧ закалка трубы индуктор