Способ индукционного нагрева деталей под термообработку

Способ индукционного нагрева деталей под термообработку

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования при индукционном нагреве деталей под термообработку. Целью изобретения является повышение КПД путем увеличения точности регулирования мощности. Деталь 3 размещают между парами проводников 1 и 2 индуктора, нижние из которых установлены неподвижно , а верхние перемещают после достижения изделием температуры, равной точке Кюри, на величину, определяемую определенным законом, полученным путем аппроксимации экспериментальной кривой. 4 ил. i (Л С с а 00 сд 4

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51) 4 Н 05 В 6/36

OllHGAHHE HSOEPETEHHR

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4062087/24-07 (22) 22.01.86 (46) 30.12,87. Бюл. 1(48 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт технологии химического и нефтяного аппаратостроения (72) В. А. Бабкин, В. В. Царевский, Н. А. Павлов и А. M. Пронин (53) 621.365.52(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

11 371698, кл. Н 05 В 6/36, 1971.

Слухоцкий А. Е, и др. Индукторы для индукционного нагрева. 1974, с, 160-161. (54) СПОСОБ ИНДУКЦИОННОГО НАГРЕВА ДЕТАЛЕЙ ПОД ТЕРМООБРАБОТКУ (57) Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования при индукционном нагреве деталей под термообработку. Целью изобретения является повышение КПД путем увеличения точности регулирования мощности. Деталь 3 размещают между парами проводников 1 и 2 индуктора, нижние из которых установлены неподвижно, а верхние перемещают после достижения изделием температуры, равной точке Кюри, на величину, определяемую определенным законом, полученным путем аппроксимации экспериментальной кривой, 4 ил.

1363540

Изобретение относится к индукционному нагреву деталей под термообработку.

Цель изобретения — повышение КПД

5 путем увеличения точности- регупирования мощности.

На фиг. I показано размещение деталей в индукторе, общий вид; на фиг. 2 - то же, вид сверху со сме- 10 щенными элементами; на фиг. 3 — кривая зависимости мощности от смещения при постоянном напряжении нагревателя; на фиг. 4 — график изменения относительного смещения элементов в )1 зависимости от температуры нагрева, отнесенной к заданной температуре.

Между индуктирующими проводниками

1 и 2 размещают деталь 3. Проводники

1 и2 соединены последовательно пере- 20 мычкой 4 с наконечником 5, которые закреплены на них с помощью шпилек

6 и гаек 7, образуя пары проводников.

Проводники 1 установлены неподвижно относительно детали, а проводники 2 25 соединены с приводом, обеспечивающим их одновременное смещение в обе стороны вдоль нагреваемой детали.

При включении нагревателя под проводниками 1 и 2 наводятся индуктиру- 30 ющие токи. В исходном положении, которому соответствует пунктирное изображение на фиг. 1 и нулевая координата по оси абсцисс на фиг. 3, проводники 1 и 2 индуктирующего провода не смещены, ослабляющего действия прямого и обратного тока не наблюдается до тех пор, пока глубина проникновения тока меньше половины толщины изделия, 40

По мере прогрева детали 3 увеличивается глубина проникновения тока в металл и при достижении температуры выше точки Кюри (750 С) глубина проникновения тока становится больше по- 45 ловины толщины изделия. Индуктированные токи, прямой и обратный, в глубинных слоях металла взаимно уничтожаются. КПД нагревателя резко падает.

Мощность Р, передаваемая в иэделие, 50 будет минимальной, а температура перестает расти. Для уменьшения взаимного влияния прямого и обратного индуктированных токов, элементы 2 с помощью привода в процессе нагрева смещаются одновременно вдоль нагреваемой детали. Величина смещения в процессе нагрева определяется по формуле:

10 1-т /т при т и Т - Т н где 1

О.> максимальная величина смещения, м (обычно принимаемая равной ширине элемента); величина смещения (1 1 ), м; текущая температура, С; заданная температура, С; температура, равная точке о

Кюри, С; толщина изделия, м; глубина проникновения индуктированного тока при температуре выше точки Кюри, опрмуле

Т

Т и

Т

К ределяется по фо

50 10

„( где f — частота тока, Гц.

Величина смещения 1 в процессе нагрева остается нулевой вплоть до точки Кюри на поверхности иэделия, а затем возрастает вместе с температурой до заданной величины 1 . Закон возрастания зависит от соотношения толщины изделия h и глубины проникновения тока, наведенного в металле при температуре выше точки Кюh ри. Если это соотношение — = 1 то

Э щение увеличивается медленнее линейного, а если c l то смещение увели-. чивается быстрее линейного, Эта закономерность определяется путем кусочно-линейной аппроксимации кривой (см. фиг. 4).

Пример. Проводили нагрев прямоугольного образца размером

1000х1000х50 мм, который помещали между проводниками 1 и 2 индуктирующего провода. В качестве проводников были использованы отрезки медной трубки 30 мм с толщиной стенки 3 мм.

На их концах приваривали штуцеры для подачи охлаждающей воды и.медные пластинки с отверстиями для крепления гибких перемычек и токопроводов от источника питания. С одной стороны от нагреваемого образца проводник устанавливали неподвижно (жестко), а смещение увеличивается пропорциональ-! h но температуре, если — ) 1, то сме3

1 363540

30

35 при Т а Т а T„ где 1, 1

Т

Тн

h

45

Т с противоположной стороны — с возможностью перемещения. В качестве привода использовали механизм (любой, обеспечивающий плавное или дискрет5 ное плоскопараллельное перемещение элементов по заданной программе).

Формирование сигналов управления осуществляли с помощью микропроцессора.

Нагрев проводили до температуры выше 10 точки Кюри, а именно до температуры нормализации (950 С), при постоянном напряжении на нагревателе.

Величину смещения проводников определяли путем кусочно-линейной ап- 15 проксимации кривой, так при h =

= 0 05 м, 50 10 h 0,05

Ь = = 0,07 (м); 0,07 50

= 0,7; 1 = 0,1 м о на интервале Т = 50 С в пределах от

750 до 950 С вЂ” 0 1 5j 950/950 750/950 A о 1 т7ю7мо т-7тотмо!! о,т

0, 1 0,8

1-0,8 1-0,8

=0,1 I 5-4j = 0,1 (м) При относительном смещении провод-, ников, когда 1 = 1,, мощность, передаваемая в изделие, увеличивается в два раза, а при смещении 1 = 21 мощность увеличивается в 4 раза, что видно из графика на фиг. 3. Аналогично увеличивается коэффициент полезного действия.

Повышение эффективности использования нагревателя, обусловленное возможностью изменения величины относи. тельного смещения в процессе его эксплуатации, состоит в том, что появилась воэможность регулировать мощность нагревателя в широких пределах при постоянном напряжении. Напряжение источника питания изменять не требуется, что особенно благоприятно сказывается на выборе источника питания.

Им может служить промышленная сеть или простейший силовой трансформатор без системы регулирования напряжения под нагрузкой. Отпадает необходимость в регуляторах мощности, что дает экономию капитальных вложений.

Формула из обретения

Способ индукционного нагрева деталей под термообработку, при котором деталь устанавливают между по меньшей мере одной парой последовательно соединенных индуктирующих проводников и регулируют мощность нагрева детали перемещением одного проводника пары относительно другого вдоль нагреваемой детали, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения КПД путем увеличения точности регулирования мощности, перемещение проводника осуществляют после достижения деталью температуры, равной точке Кюри, на величину, определяемую по формуле (т/Т „Т, /Т.

I I-т „7т„Т „7т„)) " — максимальная величина смещения

- величина смещения; — текущая температура;

- заданная температура нагрева; толщина изделия — глубина проникновения индуктирующего тока при температуре выше точки Кюри; — температура, равная точке

Кюри.

1363540

О

«е о

08

Об

02

ОХ Об 07 08 ОУ

Тн

Составитель О. Щедрина

Редактор И. Киштулинец Техред М. Хоранич Корректор С. Шекмар

-Заказ 6385/57 Тираж 799 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, -35 Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4