Способ индукционного нагрева осесимметричных металлических заготовок под пластическую деформацию

Способ индукционного нагрева осесимметричных металлических заготовок под пластическую деформацию

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ изоь етеи илК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ,,.

@своз Сюзана

Социалнстнмесееант

Республнк »717810 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 28.07.78 (21) 2648702/24-07 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет—

Н 05 В 5/02

Гасударственный квинтет

СССР аа делам нзварвтвннй н вткрытнй (53) УДК 621.365..52 (088.8) Опубликовано 25.02.80. Бюллетень №7

Дата опубликования описания 25.02.80

В. А. Бодажков, Л, Л. Кочергин, Д, Л. Зубер, В. М. Смирнов, О. А. Коченюк и Т. Г. Коченюк (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИНДУКЦИОННОГО НАГРЕВА ОСЕСИММЕТРИЧНЫХ

МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ЗАГОТОВОК ПОД ПЛАСТИЧЕСКУЮ

ДЕФОРМАЦИЮ

Изобретение относится к электротермии, в частности к области индукционного нагрева, и предназначается для сквозного нагрева осесимметричных металлических заготовок под пластическую деформацию.

Известен сквозной индукционный нагрев в продольном и поперечном полях (1) и (2).

Для нагрева в продольном и поперечном магнитных полях применяются цилиндрические или овальные индукторы, проектируемые, как правило, на определенную форму и размер заготовок. Попытки использования одного и того же индуктора для ширОкой номенклатуры заготовок, отличающйхся или формой поперечного сечения, или его размерами, приводят к снижению эксплуата= ционного КПД индуктора.

Выходом из создавшегося положения является применение специальных способов индукционного нагрева, осуществляемых универсальными электромагнитными системами и позволяющих произвести нагрев достаточно широкой номенклатуры заготовок без снижения эксплуатационнбго КПД индуктора.

1 !

Известен способ индукционного нагрева, при котором заготовку перемещают в переменном магнитном поле, обладающим осевой симметрией, вектор напряженности которого имеет радиальное направление, а в центре поля напряженность имеет нулевое значение (3) .

К недостаткам известного способа нагрева следует отнести низкий КПД процесса нагрева из-за малого коэффициента заполнения металлом рабочей области. Попытки повысить коэффициент заполнения за счет увеличения поперечного сечения заготовки (увеличение ширины ленты) приводят к ее неравномерному нагреву из-за перераспределения индуцированных токов, что недопустимо с точки зрения требований к нагревупод пластическую деформацию.

Целью изобретения является достижение равномерности нагрева при сохранении высокого КПД процесса нагрева, Поставленная цель достигается тем, что в отличие от известного способа нагрева на заготовку воздействуют дополнительным переменным магнитным полем, вектор напряженности которого имеет аксиальное

717810. @ Предлагаемый способ индукционного нагрева предполагается использовать при нагреве заготовок для горизонтально-ковочных машин диаметром с- 30 до 200 мМ и длиной нагреваемой части до 1000 мм без снижения КПД процесса нагрева, который равен 70 — 75% и не зависит от дианапраВление, а В центре поля напряженность имеет максимальное зна1сние; причем обоими полями воздейству от попеременно с длительнсстыс воздействМ дополнительным полем 0,1 — 0,8 обгцего времени нагрева, при этом заготовки размещают перпендикулярно общей плоскости симметрии обоих полей.

На фиг. 1 представлена схема протекания индуцированных токов в заготовке и прохождения силовых линий поля при нагреве заготовки в известном электромагнитном поле; на фиг. 2 — эпюра распределения удельной мощности вдоль осесимметричной заготовки, нагреваемой в известном электромагнитном поле; на фиг. 3 — схема протекания индуцированных токов в заготовке и прохождения силовых линий поля при нагреве заготовки в дополнительчом электромагнитном поле; на фиг. 4 — эпюра распределения усредненной по периметру поперечного сечения удельной мощности вдоль осесимметричной заготовки: нагреваемой в дополнительном электромагнитном поле; на

Фиг. 5 — одна из возможных временных циклограмм нагрева заготовок по предлагаемому способу; на фиг. 6 — эпюра удельной энергии, передаваемой в заготовки в процессе нагрева по предлагаемому способу; на фиг. 7 — эпюра распределения температуры вдоль осесимметричной заготовки в конце нагрева; на фиг. 8 — один из Возможных вариантов электромагнитной систеМы для осуществления индукционного нагрева по предлагаемому способу.

Способ индукционного нагрева закл счается в следуюшем.

При помещении заготовки 1 в известное электромагнитное поле силовые линии магнитной составляющей 2 которого касательны к боковой поверхности заготовки 1, в ней индуцируются токи 3, протекающие по периметру ее поперечного сечения. Токи 3 осуществляют нагрев загс-;овки 1. По причине

» неравномерного распределения индуцированных токов 3 по длине заготовки 1, а следовательно, неравномерного распределения удельной мощности {Рд i ) 4 центр заготовки 1 нагревается только за счет теплопрсводности и отстает по температуре от остальных частей заготовки. При помещении заготовки 1 в дополнительное электромагнитное псле, силовые линии магнитной составляющей 5 которого нормальны к боковой поверхности заготовки 1, индуцированные токи

6 протекают в центральной части заготовки 1 и осуществляют ее нагрев Удельная мощность (Р„2) 7 при нагреве в дополнительном поле выделяется, практически, только в це;тральной части заготовки 1 и тем самым компенсируется недогрев ее ценра. Как показано на циклограмме 8, и"-меняя длительность нагрева t, и среднее значение .удельной мощности в известном электромагннтФС

МЯ

2Q

2»

36 нсм поле,, длительность наГрева и среднее значение удельной мощности Ро, в дополнительном электромагнитном поле и периодичность нагрева в дополнительном поле добиваются того, чтобы удельная энергия 9, передаваемая в заготовку 1 за полное время ее нагрева, была постоянной по длине заготовки. Условие равномерного распределения удельной энергии по длине заготовки, как правило, обеспечивает и равномерное распределение температуры 10 по длине заготовки. Таким образом, предлагаемый способ индукционного нагрева позволяет осуществить равномерный нагрев осесимметричных заготовок при сохранении высокого KHQ процесса нагрева.

Способ индукционного нагрева осуществлялся с помощью одного из возможных Вариантов электромагнитной системы, представляющей собой две плоские коаксиальные спиральные катушки из нескольких ВНТКоВ индуктиру ощсго провода 11. В плане катушки представляли собой прямоугольники размером 400 Х 200 мм с внутренним окном размером 200 Х 50 мм. Катушки устанавливальсь в горизонтальных параллельных плоскостях с зазором ме кду ними измеьяюГцимся з пределах от 40 до 120 мм. Электрически обе катушки включались посл довательно и встречно для получения известного поля и последовательно, и согласно,уля получения дополнительного электромагнитЙОГО поля. Лстсчником ВыссксчастОтнОй энергии служил машинный преобразователь частоты мощностью 100 кВТ и частотой

8000 т ц

Йрч.иер. Кагреву до температуры 1250 С подвергалиСЬ заготовки диаметром 30 мм и длиной 160 MM. Заготовки размещались между катушками параллельно их короткой стороне и перемещались в процессе нагрева в направлении, перпендикулярном своей продольной оси. Полное время нагоева каждой из "àãîòîâîê .состав.ля.ло 29 с. В процессе нагрева заготовок после электромагнйтной системы с периодом в 29 сек изменялось от y;-.- Гзстного к дополнительному, при этом фаза известного электромагнитного поля длилась 16 сек, фаза дополнительного электромагнитного поля — 13 сек. По выходе из электромагнитчой системы нагретые заго.товки имели температуру поверхности,. !

250 25 С. метра и длины заготовок.

Экономический эФФект От использоВания одного индукционного нагревателя, ссущест717810 влиющего нагрев по предлагаемому способу, — 50 тыс. рублей в год.

Формула изобретения

Способ индукционного нагрева осесимметричных металлических заготовок пбд пластическую деформацию, при котором заготовки перемещают в переменном магнитном поле, обладающем осевой симметрией, вектор напряженности которого имеет радиальное направление, а в центре поля напряженность имеет нулевое значение, отличающийся тем, что, с целью повышения равномерности нагрева, на заготовку воздействуют дополнительным переменным магнитным полем, вектор напряженности которого имеет аксиальное направление, а в центре поля напряженность имеет максимальное значение, причем обоими полями воздействуют попеременно с длительностью воздействия дополнительным полем 0,1

0,8 общего времени нагрева, при этом заготовки размещают перпендикулярно общей плоскости симметрии обоих полей.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Шамов А. Н., Бодажков В. A.,Ïðîåêòè40 рование и эксплуатация высокочастотных установок, Л., «Машиностроение», 1974.

2. Слухоцкий А. Е., Рыскин С. Е.,Индукторы для индукционного нагрева, Л., «Энергия», 1974.

3. Патент США № 2419116, кл. 219-10.51, 1974.

717810

Составитель О. Щедрине.

Редактор С. Челюканов Техред К. Шуфрнч Корректор Т. Скворцова

Заказ 9856/69 Тираж 885 Подписное

ЦН И И ПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )K — 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал П П П в Патент>, г. Ужгород, ул. Проектная, 4