Naprave za indukcijsko ogrevanje in kaljenje

Pri indukcijskih napravah se toplota v električno prevodnem segretem telesu sprošča s tokovi, ki jih v njem inducira izmenično elektromagnetno polje.

Prednosti indukcijskega ogrevanja v primerjavi z ogrevanjem v uporovnih pečeh:

1) Prenos električne energije neposredno v segreto telo omogoča neposredno segrevanje prevodnih materialov. Hkrati se stopnja segrevanja poveča v primerjavi z napravami s posrednim delovanjem, kjer se izdelek segreje samo s površine.

2) Prenos električne energije neposredno v segreto telo ne zahteva kontaktnih naprav. Primeren je v pogojih avtomatizirane proizvodne proizvodnje, ko se uporabljajo vakuum in zaščitna sredstva.

3) Zaradi pojava površinskega učinka se največja moč sprosti v površinski plasti segretega izdelka. Zato indukcijsko segrevanje med hlajenjem zagotavlja hitro segrevanje površinske plasti izdelka.To omogoča pridobitev visoke površinske trdote dela z relativno viskoznim medijem. Indukcijsko površinsko kaljenje je hitrejše in bolj ekonomično kot druge metode površinskega kaljenja.

4) Indukcijsko ogrevanje v večini primerov izboljša produktivnost in izboljša delovne pogoje.

Indukcijsko ogrevanje se pogosto uporablja za:

1) Taljenje kovin

2) Toplotna obdelava delov

3) S segrevanjem delov ali surovcev pred plastično deformacijo (kovanje, vtiskovanje, stiskanje)

4) Spajkanje in plastenje

5) Zvar kovine

6) Kemična in toplotna obdelava izdelkov

V napravah za indukcijsko ogrevanje ustvarja induktor elektromagnetno polje, vodi do kovinskega dela vrtinčni tokovi, katerega največja gostota pade na površinsko plast obdelovanca, kjer se sprosti največja količina toplote. Ta toplota je sorazmerna z močjo, ki se dovaja induktorju, in je odvisna od časa segrevanja in frekvence toka induktorja. Z ustrezno izbiro moči, frekvence in časa delovanja lahko izvajamo segrevanje v površinskem sloju različnih debelin ali po celotnem prerezu obdelovanca.

Naprave za indukcijsko ogrevanje imajo glede na način polnjenja in naravo delovanja občasno in neprekinjeno delovanje. Slednje je mogoče vgraditi v proizvodne linije in avtomatske procesne linije.

Zlasti površinsko indukcijsko kaljenje nadomešča tako drage postopke površinskega kaljenja, kot so naogljičenje, nitriranje itd.

Naprave za indukcijsko kaljenje

Namen indukcijskega površinskega kaljenja: doseganje visoke trdote površinskega sloja ob ohranjanju viskoznega okolja dela. Da bi dosegli takšno utrjevanje, se obdelovanec hitro segreje na vnaprej določeno globino s tokom, ki ga povzroča površinska plast kovine, čemur sledi hlajenje.

Globina prodiranja toka v kovino je odvisna od frekvence, potem površinsko utrjevanje zahteva različne debeline utrjene plasti.

Obstajajo naslednje vrste indukcijskega površinskega utrjevanja:

1) Istočasno

2) Istočasno vrtenje

3) Neprekinjeno-zaporedno

Hkratno indukcijsko kaljenje - sestoji iz hkratnega segrevanja celotne površine, ki jo je treba kaliti, čemur sledi hlajenje površine.Prikladno je kombinirati induktor in hladilnik. Uporaba je omejena z močjo generatorja. Ogrevana površina ne presega 200-300 cm2.

Simultano-zaporedno indukcijsko kaljenje — za katerega je značilno, da se posamezni deli ogrevanega dela segrevajo sočasno in zaporedno.

Neprekinjeno zaporedno indukcijsko kaljenje - uporablja se v primeru velike dolžine utrjene površine in je sestavljeno iz segrevanja dela dela med neprekinjenim gibanjem dela glede na induktor ali obratno. Ogrevanju sledi površinsko hlajenje. Možno je uporabiti ločene hladilnike ali jih kombinirati z induktorjem.

V praksi se ideja indukcijskega površinskega kaljenja uporablja v indukcijskih kalilcih.

Obstajajo posebni indukcijski kaljeni stroji, namenjeni obdelavi določenega dela ali skupine delov, nekoliko drugačnih velikosti, in univerzalni indukcijski kaljeni stroji za obdelavo katerega koli dela.

Stroji za strjevanje vključujejo naslednje elemente:

1) Padajoči transformator

2) Induktor

3) Baterijski kondenzatorji

4) Sistem vodnega hlajenja

5) Element za nadzor in upravljanje stroja

Univerzalni stroji za indukcijsko kaljenje so opremljeni z napravami za pritrjevanje delov, njihovo gibanje, vrtenje, možnost zamenjave induktorja. Zasnova utrjevalnega induktorja je odvisna od vrste površinskega utrjevanja in oblike površine, ki jo je treba utrditi.

Glede na vrsto površinskega utrjevanja in konfiguracijo delov se uporabljajo različne izvedbe utrjevalnih induktorjev.

Naprava za strjevanje induktorjev

Induktor je sestavljen iz induktivne žice, ki ustvarja izmenično magnetno polje, zbiralk, sponk za priključitev induktorja na vir energije, cevi za dovod in odvod vode. Enojni in večobratni induktorji se uporabljajo za utrjevanje ravnih površin.

Obstaja induktor za utrjevanje zunanjih površin cilindričnih delov, notranjih ravnih površin itd. Obstajajo cilindrični, zankasti, spiralno-cilindrični in spiralno ploščati. Pri nizkih frekvencah lahko induktor vsebuje magnetno vezje (v nekaterih primerih).

Napajalniki za strjevanje induktorjev

Električni strojni in tiristorski pretvorniki, ki zagotavljajo delovne frekvence do 8 kHz, služijo kot viri energije za srednjefrekvenčne dušilne tuljave.Za pridobitev frekvence v območju od 150 do 8000 Hz se uporabljajo strojni generatorji. Uporabijo se lahko ventilsko krmiljeni pretvorniki. Za višje frekvence se uporabljajo cevni generatorji. Na področju povečane frekvence se uporabljajo strojni generatorji. Strukturno je generator združen s pogonskim motorjem v eni pretvorniški napravi.

Za frekvence od 150 do 500 Hz se uporabljajo običajni večpolni generatorji. Delujejo pri visokih hitrostih. Vzbujevalna tuljava, ki se nahaja na rotorju, se napaja skozi obročni kontakt.

Za frekvence od 100 do 8000 Hz se uporabljajo induktorski generatorji, katerih rotor nima navitja.

V običajnem sinhronskem generatorju vzbujevalno navitje, ki se vrti z rotorjem, ustvarja izmenični tok v navitju statorja, nato pa v indukcijskem generatorju vrtenje rotorja povzroči pulziranje magnetnega pretoka, povezanega z magnetnim navitjem. Uporaba indukcijskega generatorja s povečano frekvenco je posledica konstrukcijskih težav generatorjev, ki delujejo pri frekvenci > 500 Hz. V takih generatorjih je težko postaviti večpolna navitja statorja in rotorja; pogon se izvaja z asinhronimi motorji. Z močjo do 100 kW sta dva stroja običajno združena v enem ohišju. Visoka moč - dva primera Indukcijske grelnike in hladilne naprave lahko poganjajo strojni generatorji z indukcijo ali centralnim napajanjem.

Indukcijska moč je uporabna, ko je generator popolnoma napolnjen z eno samo enoto, ki neprekinjeno deluje v kovinskih grelnih elementih.

Centralno napajanje - v prisotnosti velikega števila grelnih elementov, ki delujejo ciklično.V tem primeru je mogoče prihraniti instalirano moč generatorjev zaradi hkratnega delovanja ločenih ogrevalnih enot.

Običajno se uporabljajo generatorji s samovzbujanjem, ki lahko zagotovijo moč do 200 kW. Takšne svetilke delujejo pri anodni napetosti 10-15 kV; vodno hlajenje se uporablja za hlajenje anodnih žarnic z disipirano močjo nad 10 kW.

Močnostni usmerniki se običajno uporabljajo za pridobivanje visoke napetosti. Moč, ki jo zagotavlja namestitev. Pogosto se ti popravki izvedejo s prilagajanjem izhodne napetosti usmernika in z uporabo zanesljivega oklopa koaksialnih kablov za prenos visokofrekvenčnega napajanja. V primeru nezaščitenih ogrevalnih stojal je treba uporabiti daljinsko upravljanje in mehansko samodejno delovanje, da se prepreči prisotnost osebja v nevarnem območju.