Inductie verwarmings- en tempereerinstallaties

In inductie-installaties komt warmte in een elektrisch geleidend verwarmd lichaam vrij door daarin geïnduceerde stromen door een wisselend elektromagnetisch veld.

Voordelen van inductieverhitting ten opzichte van verhitting in weerstandsovens:

1) Door elektrische energie rechtstreeks in het verwarmde lichaam over te brengen, kunnen geleidende materialen direct worden verwarmd. Tegelijkertijd neemt de verwarmingssnelheid toe in vergelijking met installaties met indirecte actie, waarbij het product alleen vanaf het oppervlak wordt verwarmd.

2) De overdracht van elektrische energie rechtstreeks in het verwarmde lichaam vereist geen contactapparaten. Het is handig in de omstandigheden van geautomatiseerde productieproductie, wanneer vacuüm- en beschermende middelen worden gebruikt.

3) Door het fenomeen oppervlakte-effect komt het maximale vermogen vrij in de oppervlaktelaag van het verwarmde product. Daarom zorgt inductieverhitting tijdens het koelen voor een snelle opwarming van de oppervlaktelaag van het product.Dit maakt het mogelijk om een ​​hoge oppervlaktehardheid van het onderdeel te verkrijgen met een relatief stroperig medium. Inductieve oppervlakteharding is sneller en zuiniger dan andere oppervlaktehardingsmethodes.

4) Inductieverhitting verbetert in de meeste gevallen de productiviteit en verbetert de werkomstandigheden.

Inductieverhitting wordt veel gebruikt voor:

1) Smelten van metalen

2) Warmtebehandeling van onderdelen

3) Door onderdelen of blanks te verwarmen vóór plastische vervorming (smeden, stampen, persen)

4) Solderen en gelaagdheid

5) Las metaal

6) Chemische en thermische behandeling van producten

In inductieverwarmingsinstallaties ontstaat de inductor elektromagnetisch veld, leidt naar een metalen onderdeel wervelstromen, waarvan de grootste dichtheid op de oppervlaktelaag van het werkstuk valt, waar de grootste hoeveelheid warmte vrijkomt. Deze warmte is evenredig met het vermogen dat aan de inductor wordt geleverd en is afhankelijk van de verwarmingstijd en frequentie van de inductorstroom. Door de juiste keuze van het vermogen, de frequentie en de inwerktijd kan de verwarming worden uitgevoerd in de oppervlaktelaag van verschillende dikte of over het gehele gedeelte van het werkstuk.

Inductieverwarmingsinstallaties hebben, afhankelijk van de oplaadmethode en de aard van de werking, een intermitterende en continue werking. Deze laatste kunnen worden ingebouwd in productielijnen en automatische proceslijnen.

Met name oppervlakte-inductieharden vervangt dure oppervlaktehardingsbewerkingen zoals carboneren, nitreren, enz.

Inductiehardende installaties

Doel van inductie-oppervlakteharden: bereiken van een hoge hardheid van de oppervlaktelaag met behoud van de stroperige omgeving van het onderdeel. Om een ​​dergelijke uitharding te verkrijgen, wordt het werkstuk snel verwarmd tot een vooraf bepaalde diepte door de stroom die wordt geïnduceerd door de oppervlaktelaag van het metaal, gevolgd door afkoeling.

De diepte van de stroompenetratie in het metaal hangt af van de frequentie, vervolgens vereist oppervlakteverharding verschillende diktes van de uitgeharde laag.

Er zijn de volgende soorten inductieve oppervlakteverharding:

1) Gelijktijdig

2) Gelijktijdige rotatie

3) Continu-sequentieel

Gelijktijdige inductieharding — bestaat uit gelijktijdige verwarming van het gehele te harden oppervlak, gevolgd door afkoeling van het oppervlak.Het is handig om de inductor en de koeler te combineren. De toepassing wordt beperkt door het vermogen van de stroomgenerator. Het verwarmde oppervlak is niet groter dan 200-300 cm2.

Gelijktijdige sequentiële inductieharding — gekenmerkt door het feit dat de afzonderlijke delen van het verwarmde deel gelijktijdig en opeenvolgend worden verwarmd.

Continue sequentiële inductieverharding - gebruikt in het geval van een grote lengte van het geharde oppervlak en bestaat uit het verwarmen van het onderdeel van het onderdeel tijdens de continue beweging van het onderdeel ten opzichte van de inductor of vice versa. Oppervlaktekoeling volgt op verwarming. Het is mogelijk om losse koelers te gebruiken of te combineren met een inductor.

In de praktijk wordt het idee van inductieve oppervlakteharding toegepast in inductiehardingsmachines.

Er zijn speciale inductiehardingsmachines die zijn ontworpen om een ​​specifiek onderdeel of groepen onderdelen te verwerken, iets verschillende maten, en universele inductiehardingsmachines voor het verwerken van elk onderdeel.

Uithardingsmachines bevatten de volgende items:

1) Traploze transformator

2) Inductor

3) Batterijcondensatoren

4) Waterkoelsysteem

5) Machinebesturing en beheerelement

Universele machines voor inductieharden zijn uitgerust met apparaten voor het bevestigen van onderdelen, hun beweging, rotatie, de mogelijkheid om de inductor te vervangen. Het ontwerp van de hardingsinductor is afhankelijk van het type oppervlakteharding en de vorm van het te harden oppervlak.

Afhankelijk van het type oppervlakteverharding en de configuratie van de onderdelen, worden verschillende ontwerpen van verhardende inductoren gebruikt.

Het apparaat voor het uitharden van inductoren

Een inductor bestaat uit een inductieve draad die een wisselend magnetisch veld creëert, rails, klemmenblokken om de inductor op een stroombron aan te sluiten, leidingen voor de aan- en afvoer van water. Single- en multi-turn inductoren worden gebruikt om vlakke oppervlakken te verharden.

Er is een inductor voor het verharden van de buitenoppervlakken van cilindrische onderdelen, vlakke binnenoppervlakken, enz. Er zijn cilindrisch, lus, spiraalvormig cilindrisch en spiraalvormig plat. Bij lage frequenties kan de inductor een magnetisch circuit bevatten (in sommige gevallen).

Voedingen voor het uitharden van inductoren

Elektrische machine- en thyristoromvormers, die werkfrequenties tot 8 kHz leveren, dienen als stroombronnen voor middenfrequente uitdovende inductoren.Om een ​​frequentie in het bereik van 150 tot 8000 Hz te verkrijgen, worden machinegeneratoren gebruikt. Er kunnen klepgestuurde omvormers worden gebruikt. Voor hogere frequenties worden buizengeneratoren gebruikt. Op het gebied van verhoogde frequentie worden machinegeneratoren gebruikt. Constructief is de generator gecombineerd met de aandrijfmotor in één ombouwapparaat.

Voor frequenties van 150 tot 500 Hz worden conventionele meerpolige generatoren gebruikt. Ze werken met hoge snelheden. De bekrachtigingsspoel op de rotor wordt door het ringcontact gevoed.

Voor frequenties van 100 tot 8000 Hz worden inductorgeneratoren gebruikt, waarvan de rotor geen wikkeling heeft.

In een conventionele synchrone generator creëert de excitatiewikkeling die met de rotor roteert een wisselende flux in de statorwikkeling, en in de inductiegenerator veroorzaakt de rotatie van de rotor een pulsatie van de magnetische flux die is gekoppeld aan de magnetische wikkeling. Het gebruik van een inductiegenerator met een verhoogde frequentie is te wijten aan de ontwerpproblemen van generatoren die werken met een frequentie> 500 Hz. In dergelijke generatoren is het moeilijk om meerpolige stator- en rotorwikkelingen te plaatsen; de aandrijving gebeurt door asynchrone motoren. Met een vermogen tot 100 kW zijn de twee machines meestal gecombineerd in één behuizing. Hoog vermogen - twee gevallen Inductieverhitters en koelapparaten kunnen worden aangedreven door machinegeneratoren die gebruik maken van inductie of centrale stroom.

Inductievermogen is nuttig wanneer de generator volledig wordt opgeladen door een enkele eenheid die continu in metalen verwarmingselementen draait.

Centrale voeding — in aanwezigheid van een groot aantal verwarmingselementen die cyclisch werken.In dit geval is het mogelijk om het geïnstalleerde vermogen van de generatoren te besparen door de gelijktijdige werking van afzonderlijke verwarmingseenheden.

Generatoren worden meestal gebruikt met zelfexcitatie, die een vermogen tot 200 kW kan leveren. Dergelijke lampen werken op een anodespanning van 10-15 kV; Voor het koelen van de anodelampen met een gedissipeerd vermogen van meer dan 10 kW wordt gebruik gemaakt van waterkoeling.

Vermogensgelijkrichters worden meestal gebruikt om hoogspanning te verkrijgen. Het door de installatie geleverde vermogen. Vaak worden deze correcties gemaakt door de uitgangsspanning van de gelijkrichter aan te passen en door een betrouwbare afscherming van coaxkabels te gebruiken om hoogfrequent vermogen te transporteren. In de aanwezigheid van niet-afgeschermde verwarmingsrekken, moeten zowel afstandsbediening als mechanische automatische bediening worden gebruikt om de aanwezigheid van personeel in de gevaarlijke zone uit te sluiten.