Область применения установок индукционного нагрева, их разновидности.

 

Наиболее широко применяется прямой индукционный нагрев металлов на средних и высоких частотах. Для этого используют индукторы специального исполнения. Индуктор испускает электромагнитную волну, которая падает на нагреваемое тело и затухает в нем. Энергия поглощенной волны преобразуется в теле в теплоту. Эффективность нагрева тем выше, чем ближе вид испускаемой электромагнитной волны (плоская, цилиндрическая и т. д.) к форме тела. Поэтому для нагрева плоских тел применяют плоские индукторы, цилиндрических заготовок - цилиндрические (соленоидные) индукторы.

Особенностью индукционного ввода энергии является возможность регулирования пространственного расположения зоны протекания вихревых токов. Во-первых, вихревые токи протекают в пределах площади, охватываемой индуктором. Нагревается только та часть тела, которая находится в магнитной связи с индуктором независимо от общих размеров тела. Во-вторых, глубина зоны циркуляции вихревых токов и, следовательно, зоны выделения энергии зависит, кроме других факторов, от частоты тока индуктора (увеличивается при низких частотах и уменьшается с повышением частоты). Индукционный нагрев применяют для поверхностной закалки стальных изделий, сквозного нагрева под пластическую деформацию (ковку, штамповку, и т. д.), плавления металлов, термической обработки (отжиг, отпуск, закалка), сварки, пайки металлов.

Косвенный индукционный нагрев применяют для обогревтехнологического оборудования (трубопроводы, емкости и т. д.), нагрева жидких сред, сушки покрытий, материалов (например, древесины). Важнейший параметр установок индукционного нагрева - частота. Для каждого процесса (поверхностная закалка, сквозной нагрев) существует оптимальный диапазон частот, обеспечивающий наилучшие технологические и экономические показатели. Для индукционного нагрева используют частоты от 50Гц до 5Мгц.

Преимущества индукционного нагрева

1) Передача электрической энергии непосредственно в нагреваемое тело позволяет осуществить прямой нагрев проводниковых материалов. При этом повышается скорость нагрева по сравнению с установками косвенного действия, в которых изделие нагревается только с поверхности.

2) Передача электрической энергии непосредственно в нагреваемое тело не требует контактных устройств. Это удобно в условиях автоматизированного поточного производства, при использовании вакуумных и защитных средств.

3) Благодаря явлению поверхностного эффекта максимальная мощность, выделяется в поверхностном слое нагреваемого изделия. Поэтому индукционный нагрев при закалке обеспечивает быстрый нагрев поверхностного слоя изделия. Это позволяет получить высокую твердость поверхности детали при относительно вязкой середине. Процесс поверхностной индукционной закалки быстрее и экономичнее других методов поверхностного упрочнения изделия.

 

Индукционные установки

Плавильные печи

Миксеры

Нагревательные установки

 

 

Рис. 2.38. Классификация индукционных установок по назначению

 

4) Индукционный нагрев в большинстве случаев позволяет повысить производительность и улучшить условия труда.

Под индукционными электропечами подразумевают индукционные установки, предназначенные для нагрева металлов и сплавов выше температуры их расплавления и перегрева металла до температуры разливки.

     Разновидность индукционных установок приведана на рисунках 2.38-2.42. классифицирующих их по назначению, частоте тока, конструкции, режиму работы и устройству печи.

В эту группу входят электропечи для плавки черных металлов и для плавки цветных металлов и сплавов. Миксеры служат как для подогрева жидкого металла до температуры разливки, так и для выравнивания его состава и поддержания его температуры

 

Индукционные установки

  

Низкой (промышленной) частоты (50Гц)

Высокой частоты (50 – 1000 кГц)

Средней частоты (150 – 10000 Гц)

Сверхвысокой частоты (5 – 5000 МГц)

 

Рис. 2.39. Классификация индукционных установок по частоте тока источника питания.

 

Индукционные установки

Открытые (работающие при атмосферном давлении воздуха)

Закрытые (работающие или с разрежением воздуха внутри плавильного пространства, или с повышенным давлением при заполнении рабочего пространства нейтральным газом (азотом, аргоном, водородом).

 

Рис. 2.40.Классификация индукционных установок по конструкции.

 

Индукционные установки

периодического действия

непрерывного действия

 

Рис. 2.41. Классификация индукционных установок по режиму работы.

 

Индукционные установки

тигельные (печи без сердечника)

канальные (печи с сердечником)

 

Рис. 2.42. Классификация индукционных установок по принципу действия

 

.