Induction heating, hardening at induction melting ng mga metal

Ang pinakaperpektong uri ng pag-init ay ang isa kung saan ang init ay direktang nabuo sa pinainit na katawan. Ang pamamaraang ito ng pag-init ay napakahusay na ginagawa sa pamamagitan ng pagpasa ng electric current sa katawan. Gayunpaman, direktang - ang pagsasama ng isang pinainit na katawan sa isang de-koryenteng circuit ay hindi laging posible para sa teknikal at praktikal na mga kadahilanan.

Sa mga kasong ito, ang isang perpektong uri ng pag-init ay maaaring maisakatuparan gamit ang induction heating, kung saan ang init ay nabuo din sa pinainit na katawan mismo, na nag-aalis ng hindi kailangan, kadalasang malaki, pagkonsumo ng enerhiya sa mga dingding ng hurno o sa iba pang mga elemento ng pag-init. Samakatuwid, sa kabila ng medyo mababang kahusayan ng pagbuo ng mga alon ng tumaas at mataas na dalas, ang pangkalahatang kahusayan ng induction heating ay madalas na mas mataas kaysa sa sa iba pang mga paraan ng pag-init.

Ang pamamaraan ng induction ay nagpapahintulot din sa mabilis na pag-init ng mga non-metallic na katawan nang pantay-pantay sa buong kapal nito.Ang mahinang thermal conductivity ng naturang mga katawan ay hindi kasama ang posibilidad ng mabilis na pag-init ng kanilang mga panloob na layer sa karaniwang paraan, iyon ay, sa pamamagitan ng pagbibigay ng init mula sa labas. Sa pamamaraan ng induction, ang init ay nabuo sa parehong paraan kapwa sa mga panlabas na layer at sa mga panloob, at maaaring magkaroon ng panganib ng sobrang pag-init ng huli kung ang kinakailangang thermal insulation ng mga panlabas na layer ay hindi nagawa.

Ang isang partikular na mahalagang pag-aari ng induction heating ay ang posibilidad ng isang napakataas na konsentrasyon ng enerhiya sa pinainit na katawan, madaling pumayag sa tumpak na dosing. Tanging electric arc ang parehong pagkakasunud-sunod ng density ng enerhiya ay maaaring makuha, ngunit ang paraan ng pag-init na ito ay mahirap kontrolin.

Ang mga katangian at kilalang bentahe ng induction heating ay lumikha ng malawak na pagkakataon para sa aplikasyon nito sa maraming industriya. Bilang karagdagan, pinapayagan ka nitong lumikha ng mga bagong uri ng mga istraktura na hindi lahat ay magagawa para sa maginoo na mga pamamaraan ng paggamot sa init.

Isang pisikal na proseso

Sa mga induction furnace at device, ang init sa isang electrically conductive heated body ay inilalabas ng mga alon na idinulot dito ng isang alternating electromagnetic field. Sa ganitong paraan, nangyayari ang direktang pag-init dito.

Ang induction heating ng mga metal ay batay sa dalawang pisikal na batas: ang Faraday-Maxwell na batas ng electromagnetic induction at ang batas ng Joule-Lenz. Ang mga metal na katawan (mga blangko, bahagi, atbp.) ay inilalagay alternating magnetic field, na pumukaw ng isang ipoipo sa kanila electric field… Ang EMF ng induction ay tinutukoy ng rate ng pagbabago ng magnetic flux. Sa ilalim ng pagkilos ng induction EMF, ang mga eddy currents (sarado sa loob ng mga katawan) ay dumadaloy sa mga katawan, na naglalabas ng init ayon sa batas ng Joule-Lenz… Ang EMF na ito ay nilikha sa metal alternating current, ang thermal energy na inilalabas ng mga agos na ito ay nagiging sanhi ng pag-init ng metal. Direkta at hindi contact ang induction heating. Ito ay nagbibigay-daan sa iyo upang maabot ang isang sapat na temperatura upang matunaw ang pinaka-matigas ang ulo metal at haluang metal.

Ang matinding induction heating ay posible lamang sa mga electromagnetic field na may mataas na intensity at frequency, na nilikha ng mga espesyal na device - inductors. Ang mga inductor ay pinapagana ng isang 50 Hz network (industrial frequency installation) o ng magkahiwalay na pinagmumulan ng enerhiya — mga generator at converter ng medium at high frequency.

Ang pinakasimpleng inductor ng low-frequency indirect induction heating device ay isang insulated wire (extended o coiled) na inilagay sa loob ng metal tube o nakapatong sa ibabaw nito. Habang dumadaloy ang kasalukuyang sa inductor wire sa tubo, umiinit ito maupo na agos… Ang init mula sa tubo (maaari ding isang tunawan, lalagyan) ay inililipat sa pinainit na daluyan (tubig na dumadaloy sa tubo, hangin, atbp.).

Induction heating at hardening ng mga metal

Ang pinaka-tinatanggap na ginagamit na direktang induction heating ng mga metal sa daluyan at mataas na frequency. Para dito, ginagamit ang mga inductors na may espesyal na disenyo. Ang inductor ay naglalabas electromagnetic wave, na bumabagsak sa pinainit na katawan at namamatay dito. Ang enerhiya ng hinihigop na alon ay na-convert sa init sa katawan. Ang koepisyent ng pag-init ay mas mataas kung mas malapit ang hugis ng ibinubuga na electromagnetic wave (flat, cylindrical, atbp.) sa hugis ng katawan. Samakatuwid, ang mga flat inductors ay ginagamit para sa pagpainit ng mga flat body, cylindrical (solenoid) inductors ay ginagamit para sa cylindrical workpieces.Sa pangkalahatang kaso, maaari silang magkaroon ng isang kumplikadong hugis dahil sa pangangailangan na i-concentrate ang electromagnetic energy sa nais na direksyon.

Ang isang katangian ng input ng enerhiya ng induction ay ang kakayahang ayusin ang spatial na pag-aayos ng zone ng daloy maupo na agos.

Una, ang mga eddy current ay dumadaloy sa lugar na sakop ng inductor. Ang bahagi lamang ng katawan na nasa magnetic contact sa inductor ang pinainit, anuman ang kabuuang sukat ng katawan.

Pangalawa, ang lalim ng eddy current circulation zone at samakatuwid ang energy release zone ay nakasalalay, bukod sa iba pang mga kadahilanan, sa dalas ng kasalukuyang inductor (tumataas sa mababang frequency at bumababa sa pagtaas ng dalas).

Ang kahusayan ng paglipat ng enerhiya mula sa inductor hanggang sa pinainit na kasalukuyang ay depende sa laki ng puwang sa pagitan nila at tumataas habang bumababa ito.

Ang induction heating ay ginagamit para sa pagpapatigas sa ibabaw ng mga produktong bakal, sa pamamagitan ng pag-init para sa plastic deformation (forging, stamping, pressing, atbp.), metal melting, heat treatment (annealing, tempering, normalizing, hardening), welding, layering, metal brazing.

Ang hindi direktang induction heating ay ginagamit para sa mga kagamitan sa proseso ng pag-init (mga pipeline, lalagyan, atbp.), Pagpainit ng likidong media, pagpapatayo ng mga coatings, mga materyales (halimbawa, kahoy). Ang pinakamahalagang parameter ng induction heating installation ay ang dalas. Para sa bawat proseso (pagpapatigas ng ibabaw, sa pamamagitan ng pag-init) mayroong pinakamainam na hanay ng dalas na nagbibigay ng pinakamahusay na mga teknolohikal at pang-ekonomiyang tagapagpahiwatig. Ang mga frequency mula 50 Hz hanggang 5 MHz ay ​​ginagamit para sa induction heating.

Mga kalamangan ng induction heating

1) Ang paglilipat ng de-koryenteng enerhiya nang direkta sa pinainit na katawan ay nagbibigay-daan sa direktang pag-init ng mga conductive na materyales. Sa kasong ito, ang rate ng pag-init ay nadagdagan kumpara sa mga pag-install na may hindi direktang pagkilos, kung saan ang produkto ay pinainit lamang mula sa ibabaw.

2) Ang paglipat ng de-koryenteng enerhiya nang direkta sa pinainit na katawan ay hindi nangangailangan ng mga contact device. Ito ay maginhawa sa mga kondisyon ng automated na produksyon ng pagmamanupaktura, kapag ginagamit ang vacuum at proteksiyon na paraan.

3) Dahil sa hindi pangkaraniwang bagay ng epekto sa ibabaw, ang pinakamataas na kapangyarihan ay inilabas sa ibabaw na layer ng pinainit na produkto. Samakatuwid, ang induction heating sa panahon ng paglamig ay nagbibigay ng mabilis na pag-init ng ibabaw na layer ng produkto. Ginagawa nitong posible na makakuha ng mataas na tigas sa ibabaw ng bahagi na may medyo malapot na daluyan. Ang induction surface hardening ay mas mabilis at mas matipid kaysa sa iba pang mga surface hardening method.

4) Ang induction heating sa karamihan ng mga kaso ay nagpapabuti sa pagiging produktibo at nagpapabuti sa mga kondisyon sa pagtatrabaho.

Induction melting furnace

Ang isang induction furnace o aparato ay maaaring isipin bilang isang uri ng transpormer kung saan ang pangunahing coil (inductor) ay konektado sa isang alternating current source at ang heated body mismo ay nagsisilbing pangalawang coil.

Ang proseso ng pagtatrabaho ng mga induction melting furnaces ay nailalarawan sa pamamagitan ng electrodynamic at thermal na paggalaw ng likidong metal sa isang paliguan o crucible, na nag-aambag sa pagkuha ng metal na may parehong komposisyon at ang pare-parehong temperatura nito sa buong volume, pati na rin ang mababang metal na basura (ilang beses na mas kaunti. bahagyang kaysa sa mga arc furnace).

Ang mga induction melting furnace ay ginagamit sa paggawa ng mga casting, kabilang ang hugis, mula sa bakal, cast iron, non-ferrous na mga metal at haluang metal.

Ang mga induction melting furnace ay maaaring nahahati sa mga industrial frequency channel furnace at pang-industriya, medium at high frequency crucible furnace.

Ang induction duct furnace ay isang transpormer, kadalasan sa dalas ng kuryente (50 Hz). Ang pangalawang paikot-ikot ng transpormer ay isang tinunaw na paikot-ikot na metal. Ang metal ay nakapaloob sa isang annular refractory channel.

Ang pangunahing magnetic flux ay nagpapahiwatig ng isang EMF sa metal ng channel, ang EMF ay lumilikha ng isang kasalukuyang, ang kasalukuyang nagpapainit ng metal, samakatuwid ang isang induction channel furnace ay katulad ng isang transpormer na tumatakbo sa short-circuit mode.

Ang mga inductors ng channel furnaces ay gawa sa longitudinal copper tube, ito ay pinalamig ng tubig, ang channel na bahagi ng hearth ay pinalamig ng isang fan o ng isang sentralisadong sistema ng hangin.

Ang mga channel induction furnace ay idinisenyo para sa tuluy-tuloy na operasyon na may mga bihirang paglipat mula sa isang klase ng metal patungo sa isa pa. Ang mga channel induction furnace ay pangunahing ginagamit para sa pagtunaw ng aluminyo at mga haluang metal nito, pati na rin ang tanso at ilan sa mga haluang metal nito. Ang iba pang serye ng mga furnace ay dalubhasa bilang mga mixer para sa paghawak at pagpapainit ng likidong bakal, mga non-ferrous na metal at mga haluang metal bago ang paghahagis sa mga foundry molds.

Ang operasyon ng isang induction crucible furnace ay batay sa pagsipsip ng electromagnetic energy sa pamamagitan ng conductive charge. Ang cell ay inilalagay sa loob ng isang cylindrical coil - isang inductor. Mula sa isang de-koryenteng punto ng view, ang isang induction crucible furnace ay isang short-circuited air transformer na ang pangalawang winding ay isang conducting charge.

Ang mga induction crucible furnace ay pangunahing ginagamit para sa pagtunaw ng mga die casting na metal sa isang batch mode ng operasyon at, anuman ang mode ng operasyon, para sa pagtunaw ng ilang mga haluang metal, tulad ng mga bronze, na negatibong nakakaapekto sa lining ng mga channel furnace.