Нпп элсит

Нпп элсит Инструменты
Содержание
  1. Термическая обработка
  2. Газовая цементация
  3. Закалка, отжиг, закалка в печах периодического действия
  4. Закалка, отжиг, закалка в шахтных и камерных печах
  5. Пайка ТВЧ, фрезерная обработка, закалка
  6. Пайка ТВЧ на производстве
  7. Процесс производства
  8. Типы печей
  9. Печь шахтная
  10. Печь вакуумная
  11. Печь колпаковая периодического действия
  12. Индукционный нагреватель МИКРОША-3000
  13. Назначение
  14. Принцип действия
  15. Особенности МИКРОШИ-3000
  16. Комплектация
  17. Советы по выбору индукторов
  18. Аппарат индукционного нагрева МИКРОША-3000
  19. Изготовление индукторов
  20. Изолирующий чулок
  21. Спиральные индукторы
  22. Увеличение концентрации энергии
  23. Оптимизация длины намотки
  24. Изготовление индуктора
  25. Предупреждение
  26. Преимущества индукционной закалки
  27. История индукционного нагрева
  28. Левитационная плавка (плавка во взвешенном состоянии, плавка в электромагнитном тигле)
  29. Устройства индукционного нагрева
  30. Проблема индукционного нагрева заготовок из магнитных материалов
  31. Индукционные плавильные печи
  32. Преимущества индукционного нагрева
  33. Принцип работы индукционного нагревателя для металла
  34. Типы индукционных нагревателей
  35. Среднечастотные индукционные нагреватели (СЧ)

Термическая обработка

Наша компания предлагает широкий спектр услуг по термической обработке металлоизделий различных форм и конфигураций в камерных печах, а также в печах сопротивления периодического действия.

Газовая цементация

За счет высоких температур (800-950°C) и продолжительного времени выдержки (от нескольких часов до нескольких суток), углерод проникает в поверхностный слой металла, образуя карбиды железа, которые повышают твердость и износостойкость детали. Газовая цементация имеет ряд преимуществ перед другими методами химико-термической обработки.

  1. Обеспечивает равномерное насыщение углеродом по всей поверхности детали.
  2. Позволяет получить более высокую твердость и износостойкость без образования трещин и пор.
  3. Сокращает время обработки и снижает затраты на энергию.

Закалка, отжиг, закалка в печах периодического действия

Эти процессы позволяют улучшить свойства металла, такие как прочность, твердость и ударная вязкость. Отжиг позволяет уменьшить напряжения в металле и улучшить его пластичность. Одним из главных преимуществ закалки изделий в печах периодического действия является возможность более точного контроля температуры и времени нагрева.

  1. Более точный контроль температуры и времени нагрева.
  2. Более качественные и надежные изделия с требуемыми характеристиками.
  3. Более экономичное и эффективное использование.
Читайте также:  Что входит в сухпаек для школьников | - новости Челябинска

Закалка, отжиг, закалка в шахтных и камерных печах

Также на производстве используются шахтные и камерные печи для обработки металла. В этих печах металл нагревается до высокой температуры, а затем охлаждается.

  1. Диаметр, мм: []
  2. Длина, мм: []

Шахтные печи используются для обработки больших объемов металла, а камерные — для более точной обработки небольших деталей.

Пайка ТВЧ, фрезерная обработка, закалка

Нпп элсит

Пайка ТВЧ на производстве

На производстве пайка ТВЧ используется для соединения деталей из различных металлов и сплавов. Этот метод пайки позволяет получить прочное и герметичное соединение, которое обладает высокой устойчивостью к коррозии и механическим нагрузкам.

Для осуществления пайки ТВЧ используются специальные установки, которые позволяют точно контролировать температуру нагрева и время пайки. В результате получается качественное и надежное соединение, которое не требует дополнительной обработки. Данный вид термообработки металла позволяет получить очень качественные и надежные соединения, которые выдерживают высокие нагрузки и температуры.

Процесс производства

  1. Приемка и оценка: На данном этапе осуществляется приемка всех необходимых материалов и оборудования для реализации проекта. Также проводится оценка качества и соответствия требованиям проекта.

  2. Анализ и сделка: На этом этапе проводится анализ всех полученных данных и материалов, а также осуществляется заключение сделок и договоров с поставщиками и подрядчиками.

  3. Подготовка и процесс выпуска: На данном этапе производится подготовка всех необходимых документов и планов для реализации проекта. Осуществляется процесс выпуска продукции или оказания услуг в соответствии с требованиями проекта.

  4. Сдача и завершение проекта: На последнем этапе производится сдача проекта заказчику, осуществляется контроль качества выполненных работ и устранение возможных недочетов. После этого проект считается завершенным и готовым к эксплуатации.

Типы печей

Печь шахтная

Имеет высокую производительность для обработки крупногабаритных изделий. Используется для работ по отжигу, отпуску, закалке, нормализации цветных металлов.

Печь вакуумная

Обеспечивает высокоточную обработку меди, конструкционной стали, титановых сплавов.

Печь колпаковая периодического действия

Этот вид печей подходит для обеспечения равномерного нагрева, герметичности и быстрой замены обрабатываемых изделий. Отсутствие в нагревательной камере пылящих материалов, а также особый способ обработки поверхностей позволяет проводить в печах сверхчистые процессы.

Image
Image

Индукционный нагреватель МИКРОША-3000

Индукционный нагреватель МИКРОША-3000, разработанный и производимый компанией НАША ЭЛЕКТРОНИКА, является дальнейшим развитием идеи, заложенной в МИКРОШЕ-2000.

Назначение

Нагреватель МИКРОША-3000 предназначен для:

  • Нагрева металлических деталей: гаек, болтов, рычагов, тяг и плоских железных поверхностей
  • ТВЧ нагрева небольших заготовок для закалки
  • Нагрева и сгибания металлических прутков

Принцип действия

Принцип действия основан на создании вихревых токов в нагреваемой детали, что позволяет ей нагреваться под действием переменного магнитного поля в индукторе. Металл оказывает значительное сопротивление проходящему через него электрическому току, что приводит к его нагреванию и поглощению энергии поля излучателя.

Особенности МИКРОШИ-3000

  • Более мощный ВЧ трансформатор
  • Индукторы изготовлены из медной трубки и требуют водяного охлаждения
  • Возможность регулировки мощности
  • Гнездо для подключения педали управления
  • Вентилятор для охлаждения электронных компонентов

Комплектация

По заказу возможно укомплектование нагревателя кнопкой на ручке. Выводы кнопки подключаются в то же самое гнездо для педали (внешнее управление).

Советы по выбору индукторов

  • Для нагрева гаек, болтов, и т.п. можно использовать индукторы из медной проволоки диаметром Ф=3 мм
  • Для сложных процессов, например, снятия вклеенного лобового стекла автомобиля, необходимо использовать индуктор в виде плоской спирали из медной трубки с водяным охлаждением

При эксплуатации нагревателя важно соблюдать указанные рекомендации по выбору индукторов для различных видов работ.

Аппарат индукционного нагрева МИКРОША-3000

Аппарат индукционного нагрева МИКРОША-3000 комплектуется одним индуктором из медной трубки диаметром Ф=6 мм. К нему подходят такие же индукторы, как и для МИКРОШИ-15-8-ВЧ.

Изготовление индукторов

Для нагрева заготовок диаметром менее 15 мм индукторы изготавливаются из трубки Ф=4 мм, выводы индукторов из трубки Ф=6 мм припаиваются твердым медно-фосфорным припоем к спирали из трубки Ф=4 мм.

Изолирующий чулок

Изолирующий чулок комбинированный: ШК-4 + ШК-6.

Спиральные индукторы

Плоский спиральный индуктор, в зависимости от необходимой степени концентрации энергии, возможно изготавливать как из трубки Ф=4 мм, так и из больших диаметров.

Увеличение концентрации энергии

Концентрацию энергии нагревателя можно увеличить, уменьшив площадь нагрева. Например, индуктор из трубки Ф=6 мм с внутренним диаметром Ф=20 мм в стандартном исполнении имеет 8 витков. Общая длина нагреваемой детали 60 мм.

Оптимизация длины намотки

Для сохранения требуемой величины диапазона индуктивности и уменьшения длины намотки необходимо наматывать трубку в 2 слоя: первый слой 3 витка и следующий 2 витка.

Изготовление индуктора

Если индуктор будет слишком коротким, то МИКРОША-3000 воспримет это как КЗ между выводными болтами (КЗ вторички трансформатора) и просто не будет греть.

Предупреждение

ВО ИЗБЕЖАНИЕ ОШИБКИ ВЫБОРА: МИКРОША-3000 НЕ ПРЕДНАЗНАЧЕН ДЛЯ НАПАЙКИ ТВЕРДОСПЛАВНЫХ ПЛАСТИН НА ТОКАРНЫЕ РЕЗЦЫ, ДЛЯ ЭТОГО ЕГО МОЩНОСТИ НЕДОСТАТОЧНО.

Печатная плата МИКРОШИ-3000 покрывается, как и на всех наших аппаратах, компаундом «Виксинт-ПК68», защищающим плату от пыли и грязи. На индукторы надет чулок-трубка из керамической жаростойкой нити для изоляции витков между собой и деталью. В случае истирания нитей и короткого замыкания между витками индукционному нагревателю ничего не грозит, однако греть не будет. МИКРОША-3000 имеет защиту и от КЗ и от случайного включения без индуктора-излучателя, а небольшие габариты индукционного нагревателя позволяют работать прибором как в настольном варианте, так и в мобильном.

Страна производства — Россия Производитель — разработано и произведено компанией НАША ЭЛЕКТРОНИКА.

ВНИМАНИЕ! ОРИГИНАЛЬНОЕ СХЕМОТЕХНИЧЕСКОЕ РЕШЕНИЕ ЗАПАТЕНТОВАНО. КОПИРОВАНИЕ И КЛОНИРОВАНИЕ С ЦЕЛЬЮ ПРОДАЖИ ПРЕСЛЕДУЕТСЯ ПО ЗАКОНУ.

ООО «НПП «ЭЛСИТ» производит автоматизированные закалочные комплексы различных модификаций, ориентируясь на технические требования, предоставленные заказчиком.

Закалка ТВЧ — вид термической обработки, при котором сталь нагревают до определенной температуры, выдерживают при этой температуре, а затем быстро охлаждают в закалочной среде (вода, масло, соленые и полимерные жидкости). В результате закалки изменяются структура и свойства стали. Основными параметрами закалки являются температура нагрева и скорость охлаждения.

Преимущества индукционной закалки

Для получения тонких слоев ТВЧ закалки применяются индукционные нагреватели (установки индукционного нагрева) мощностью от 40 кВА до 300 кВА с частотным диапазоном от 10 до 50 кГц либо от 20 до 70 кГц.

Для получения более глубоких слоев закалки ТВЧ (объемная закалка, закалка крановых колес) используется частотный диапазон от 6 до 20 кГц, либо от 2 до 5кГц. .

ТВЧ закалка деталей возможна как в ручном режиме (каждый механизм включается оператором индивидуально), так и в автоматическом режиме (не требует вмешательства оператора).

В автоматизированном закалочном комплексе имеется возможность перемещения индуктора по высоте заготовки и вращения заготовки с различными скоростями, регулировки выходного тока на индукторе, что позволяет выбрать необходимый режим закалочного процесса и получить равномерно распределенную по поверхности и глубине проникновения твердость заготовки.

Специалисты ООО ЭЛСИТ проводят различные технологические эксперименты и заказные работы по закалке токами высокой частоты, что позволяет им отслеживать работу своего оборудования с целью его отладки и модернизации, ориентируясь на спрос рынка машиностроения.

//www.youtube.com/embed/VRFZLgV2KHo?rel=0&fs=1&wmode=transparent

Закалка ТВЧ — процесс термообработки, при котором металл нагревается до определенной температуры, а затем охлаждается в закалочной среде. В результате закалки изменяются структура и свойства стали. Металл становится более прочным, износоустойчивым, имеет больший срок эксплуатации. Для этих задач служат закалочные комплексы.

Индукцио́нный нагре́в — метод бесконтактного нагрева электропроводящих материалов токами высокой частоты и большой величины.

Индукционный нагрев металлического стержня диаметром 25 мм с использованием установки мощностью 15 кВт, работающей на частоте 450 кГц

История индукционного нагрева

Открытие электромагнитной индукции в 1831 году принадлежит Майклу Фарадею. При движении проводника в поле магнита в нём наводится ЭДС, так же как при движении магнита, силовые линии которого пересекают проводящий контур. Ток в контуре называется индукционным. На законе электромагнитной индукции основаны изобретения множества устройств, в том числе определяющих — генераторов и трансформаторов, вырабатывающих и распределяющих электрическую энергию, что является фундаментальной основой всей электротехнической промышленности.

В 1841 году Джеймс Джоуль (и независимо от него Эмиль Ленц) сформулировал количественную оценку теплового действия электрического тока: «Мощность тепла, выделяемого в единице объёма среды при протекании электрического тока, пропорциональна произведению плотности электрического тока на величину напряженности электрического поля» (закон Джоуля — Ленца). Тепловое действие индуцированного тока породило поиски устройств бесконтактного нагрева металлов. Первые опыты по нагреву стали с использованием индукционного тока были сделаны Е. Колби в США.

Первая успешно работающая т. н. канальная индукционная печь для плавки стали была построена в 1900 году на фирме «Benedicks Bultfabrik» в городе Gysing в Швеции. В респектабельном журнале того времени «THE ENGINEER» 8 июля 1904 г. появилась знаменитая публикация, где шведский изобретатель инженер F. A. Kjellin рассказывает о своей разработке. Печь питалась от однофазного трансформатора. Плавка осуществлялась в тигле в виде кольца, металл, находящийся в нём, представлял вторичную обмотку трансформатора, питающегося током 50-60 Гц.

Первая печь мощностью 78 кВт была запущена в эксплуатацию 18 марта 1900 года и оказалась весьма неэкономичной, поскольку производительность плавки составляла всего 270 кг стали в сутки. Следующая печь была изготовлена в ноябре того же года мощностью 58 кВт и ёмкостью 100 кг по стали. Печь показала высокую экономичность, производительность плавки составила от 600 до 700 кг стали в сутки. Однако износ футеровки от тепловых колебаний оказался на недопустимом уровне, частые замены футеровки снижали итоговую экономичность.

Изобретатель пришёл к выводу, что для максимальной производительности плавки необходимо при сливе оставлять значительную часть расплава, что позволяет избежать многих проблем, в том числе износа футеровки. Такой способ выплавки стали с остатком, который стали называть «болото», сохранился до сих пор в некоторых производствах, где применяются печи большой ёмкости.

В мае 1902 года была введена в эксплуатацию значительно усовершенствованная печь ёмкостью 1800 кг, слив составлял 1000—1100 кг, остаток 700—800 кг, мощность 165 кВт, производительность плавки стали могла доходить до 4100 кг в сутки! Такой результат по потреблению энергии впечатляет своей экономичностью, которая мало уступает современной производительности порядка . По расчётам изобретателя из потребляемой мощности 165 кВт в потери уходило 87,5 кВт, полезная тепловая мощность составила 77,5 кВт, получен весьма высокий полный КПД, равный 47 %. Экономичность объясняется кольцевой конструкцией тигля, что позволило сделать многовитковый индуктор с малым током и высоким напряжением — 3000 В. Современные печи с цилиндрическим тиглем значительно компактнее, требуют меньших капитальных вложений, проще в эксплуатации, оснащены многими усовершенствованиями за сотню лет своего развития, однако КПД повышен несущественно. Правда, изобретатель в своей публикации игнорировал тот факт, что плата за электроэнергию осуществляется не за активную мощность, а за полную, которая при частоте 50-60 Гц примерно вдвое выше активной мощности. А в современных печах реактивная мощность компенсируется конденсаторной батареей.

Своим изобретением инженер F. A. Kjellin положил начало развития промышленных канальных печей для плавки цветных металлов и стали в индустриальных странах Европы и в Америке. Переход от канальных печей 50-60 Гц к современным высокочастотным тигельным длился с 1900 по 1940 г.

Индукционный нагрев — это нагревание материалов электрическими токами, которые индуцируются переменным магнитным полем. Следовательно — это нагрев изделий из проводящих материалов (проводников) магнитным полем индукторов (источников переменного магнитного поля).

Индукционный нагрев проводится следующим образом. Электропроводящая (металлическая, графитовая) заготовка помещается в так называемый индуктор, представляющий собой один или несколько витков провода (чаще всего медного). В индукторе с помощью специального генератора наводятся мощные токи различной частоты (от десятка Гц до нескольких МГц), в результате чего вокруг индуктора возникает электромагнитное поле. Электромагнитное поле наводит в заготовке вихревые токи. Вихревые токи разогревают заготовку под действием джоулева тепла.

Система «индуктор-заготовка» представляет собой бессердечниковый трансформатор, в котором индуктор является первичной обмоткой. Заготовка является как бы вторичной обмоткой, замкнутой накоротко. Магнитный поток между обмотками замыкается по воздуху.

На высокой частоте вихревые токи вытесняются образованным ими же магнитным полем в тонкие поверхностные слои заготовки Δ (скин-эффект), в результате чего их плотность резко возрастает и заготовка разогревается. Нижерасположенные слои металла прогреваются за счёт теплопроводности. Важен не ток, а большая плотность тока. В скин-слое Δ плотность тока увеличивается в e раз относительно плотности тока в заготовке, при этом в скин-слое выделяется 86,4 % тепла от общего тепловыделения. Глубина скин-слоя зависит от частоты излучения: чем выше частота, тем тоньше скин-слой. Также она зависит от относительной магнитной проницаемости μ материала заготовки.

Для железа, кобальта, никеля и магнитных сплавов при температуре ниже точки Кюри μ имеет величину от нескольких сотен до десятков тысяч. Для остальных материалов (расплавы, цветные металлы, жидкие легкоплавкие эвтектики, графит, электропроводящая керамика и т. д.) μ примерно равна единице.

Формула для вычисления глубины скин-слоя в мм:

где ρ — удельное электрическое сопротивление материала заготовки при температуре обработки, Ом·м, f — частота электромагнитного поля, генерируемого индуктором, Гц.

Индуктор сильно нагревается во время работы, так как сам поглощает собственное излучение. К тому же он поглощает тепловое излучение от раскалённой заготовки. Делают индукторы из медных трубок, охлаждаемых водой. Вода подаётся отсасыванием — этим обеспечивается безопасность в случае прожога или иной разгерметизации индуктора.

Пример установки индукционной запайки фольгой

Левитационная плавка (плавка во взвешенном состоянии, плавка в электромагнитном тигле)

Переменный ток в индукторе порождает ток противоположного направления в заготовке. Область заготовки вблизи индуктора можно рассматривать как «виток» проводника с током. Токи, протекающие в противоположных направлениях, отталкиваются по закону Ампера. Таким образом, заготовка отталкивается от индуктора (электромагнитное дутьё).

Для подвешивания электропроводящей заготовки применяют индукторы специальных конструкций, обычно выполненных в виде конуса с противовитком. Электромагнитное поле в подобном индукторе сильнее снизу и по бокам, образуя потенциальную яму, удерживающую заготовку от движения вниз и вбок.

Одновременно с левитацией осуществляется интенсивный разогрев заготовки, что позволяет осуществлять плавку без контакта с тиглем и без загрязнения пробы материалом тигля. Данный метод применяется, например, для получения сверхчистых образцов сплавов.

Устройства индукционного нагрева

Нагревательный индуктор представляет собой катушку индуктивности, входящую в состав рабочего колебательного контура с компенсирующей конденсаторной батареей. Раскачку контура осуществляют либо с помощью электронных ламп, либо с помощью полупроводниковых электронных ключей. На установках с рабочей частотой до 300 кГц используют инверторы на IGBT-сборках или MOSFET-транзисторах. Такие установки предназначены для разогрева крупных деталей. Для разогрева мелких деталей используются высокие частоты (до 5 МГц, диапазон средних и коротких волн), установки высокой частоты строятся на электронных лампах.

Также для разогрева мелких деталей строятся установки повышенной частоты на полевых МОП-транзисторах на рабочие частоты до 1,7 МГц. Управление транзисторами и их защита на повышенных частотах представляет определённые трудности, поэтому установки повышенной частоты пока ещё достаточно дороги.

Индуктор для нагрева мелких деталей имеет небольшие размеры и небольшую индуктивность, что приводит к уменьшению добротности рабочего колебательного контура на низких частотах и снижению КПД, а также представляет опасность для задающего генератора (на низких частотах индуктивное сопротивление индуктора (катушки колебательного контура) мало, и возникает короткое замыкание по катушке (индуктору). Добротность колебательного контура пропорциональна L/C, колебательный контур с низкой добротностью очень плохо «накачивается» энергией. Для повышения добротности колебательного контура используют два пути:

Так как наиболее эффективно индуктор работает на высоких частотах, промышленное применение индукционный нагрев получил после разработки и начала производства мощных генераторных ламп. До первой мировой войны индукционный нагрев имел ограниченное применение. В качестве генераторов тогда использовали машинные генераторы повышенной частоты (работы В. П. Вологдина) или искровые разрядные установки.

Схема генератора может быть в принципе любой (мультивибратор, RC-генератор, генератор с независимым возбуждением, различные релаксационные генераторы), работающей на нагрузку в виде катушки-индуктора и обладающей достаточной мощностью. Необходимо также, чтобы частота колебаний была достаточно высока.

Например, чтобы «перерезать» за несколько секунд стальную проволоку диаметром 4 мм, необходима колебательная мощность не менее 2 кВт при частоте не менее 300 кГц.

Выбирают схему по следующим критериям: надёжность; стабильность колебаний; стабильность выделяемой в заготовке мощности; простота изготовления; удобство настройки; минимальное количество деталей для уменьшения стоимости; применение деталей, в сумме дающих уменьшение массы и габаритов, и др.

На протяжении многих десятилетий в качестве генератора высокочастотных колебаний применялась индуктивная трёхточка (генератор Хартли, генератор с автотрансформаторной обратной связью, схема на индуктивном делителе контурного напряжения). Это самовозбуждающаяся схема параллельного питания анода и частотно-избирательной цепью, выполненной на колебательном контуре. Она успешно использовалась и продолжает использоваться в лабораториях, ювелирных мастерских, на промышленных предприятиях, а также в любительской практике. К примеру, во время второй мировой войны на таких установках проводили поверхностную закалку катков танка Т-34.

Под руководством Бабата, Лозинского и других учёных были разработаны двух- и трёхконтурные схемы генераторов, имеющих более высокий КПД (до 70 %), а также лучше удерживающие рабочую частоту. Принцип их действия состоит в следующем. За счёт применения связанных контуров и ослабления связи между ними, изменение индуктивности рабочего контура не влечёт сильного изменения частоты частотозадающего контура. По такому же принципу конструируются радиопередатчики.

Недостаток многоконтурных систем — повышенная сложность и возникновение паразитных колебаний УКВ-диапазона, которые бесполезно рассеивают мощность и выводят из строя элементы установки. Также такие установки склонны к затягиванию колебаний — самопроизвольному переходу генератора с одной из резонансных частот на другую.

Современные ТВЧ-генераторы — это инверторы на IGBT-сборках или мощных МОП-транзисторах, обычно выполненные по схеме мостового или полумостовго выпрямителя. Работают на частотах до 500 кГц. Затворы транзисторов открываются с помощью микроконтроллерной системы управления. Система управления в зависимости от поставленной задачи позволяет автоматически удерживать:

Например, при нагреве магнитного материала выше точки Кюри толщина скин-слоя резко увеличивается, плотность тока падает, и заготовка начинает греться хуже. Также пропадают магнитные свойства материала и прекращается процесс перемагничивания — заготовка начинает греться хуже.

При конструировании установок ИН важной проблемой является подбор IGBT или МОП-транзисторов по частоте. Если транзистор работает в схеме Н-моста или полумоста и не рассчитан на работу на высокой частоте, он не успеет вовремя закрыться и произойдет его разрушение сквозными токами. Современные мощные IGBT-транзисторы (на 2023 год) работают на частотах несколько десятков кГц; МОП-транзисторы до 200 кГц. Если необходима более высокая частота, возможно включение нескольких маломощных высокочастотных МОП-транзисторов в параллель или использование радиоламп.

Проблема индукционного нагрева заготовок из магнитных материалов

Если инвертор для индукционного нагрева не является автогенератором, не имеет схемы автоподстройки частоты (ФАПЧ) и работает от внешнего задающего генератора (на частоте, близкой к резонансной частоте колебательного контура «индуктор — компенсирующая батарея конденсаторов»). В момент внесения заготовки из магнитного материала в индуктор (если размеры заготовки достаточно крупны и соизмеримы с размерами индуктора), индуктивность индуктора резко увеличивается, что приводит к скачкообразному уменьшению собственной резонансной частоты колебательного контура и отклонению её от частоты задающего генератора. Контур выходит из резонанса с задающим генератором, что приводит к увеличению его сопротивления и скачкообразному уменьшению передаваемой в заготовку мощности. Если мощность установки регулируется внешним источником питания, то естественной реакцией оператора является увеличить напряжение питания установки. При разогреве заготовки до точки Кюри, её магнитные свойства исчезают, собственная частота колебательного контура возвращается обратно к частоте задающего генератора. Сопротивление контура резко уменьшается, резко возрастает потребляемый ток. Если установка не имеет скоростной защиты по току и оператор не успеет снять повышенное напряжение питания, то силовые ключи установки перегреваются и выходят из строя. Если установка оборудована автоматической системой управления, то система управления должна отслеживать переход через точку Кюри и автоматически уменьшать частоту задающего генератора, подстраивая его в резонанс с колебательным контуром (либо уменьшать подаваемую мощность, если изменение частоты недопустимо).

Нагрев немагнитных материалов хоть слабее, но также сдвигает резонансную частоту. Например, внесение в индуктор заготовки из меди сдвигает резонансную частоту вверх, так как медь, являясь диамагнетиком, не увеличивает, а уменьшает индуктивность индуктора. Алюминиевые заготовки, являясь парамагнетиками, увеличивают индуктивность индуктора и уменьшают резонансную частоту, но заметно меньше ферромагнитных заготовок.

Если размеры заготовки много меньше размеров индуктора, то она не сильно сдвигает резонанс рабочего контура при внесении в индуктор, и допустима работа без ФАПЧ.

Если заготовка стационарно закреплена в индукторе и не происходит ее плавления или разогрева выше точки Кюри (например, в системах индукционного нагрева воды), также допустима работа без ФАПЧ.

ФАПЧ работает следующим образом. ФАПЧ-генератор отслеживает фазы напряжения и тока в индукторе или согласующем трансформаторе. Напряжение и ток должны одновременно проходить через ноль (активная нагрузка). Если происходит увеличение сдвига фаз между током и напряжением, это свидетельствует об отклонении собственной частоты колебательного контура от частоты ФАПЧ-генератора. ФАПЧ-генератор увеличивает или уменьшает свою частоту, добиваясь того, чтобы напряжение и ток снова проходили через ноль одновременно.

Индукционная плита — кухонная электрическая плита, разогревающая металлическую посуду индуцированными вихревыми токами, создаваемыми высокочастотным магнитным полем, частотой 20-100 кГц.

Такая плита обладает большим КПД по сравнению с ТЭН электроплитками, так как меньше тепла уходит на нагрев корпуса, а кроме того отсутствует период разгона и остывания (когда зря тратится выработанная, но не поглощенная посудой энергия).

Индукционные плавильные печи

Индукционные (бесконтактные) плавильные печи — электрические печи для расплавления и перегрева металлов, в которых нагрев происходит за счет вихревых токов, возникающих в металлическом тигеле (и металле), либо только в металле (если тигель изготовлен не из металла; такой способ нагрева более эффективен, если тигель плохо теплоизолирован).

Применяется в литейных цехах металлургических заводов, а также в цехах точного литья и ремонтных цехах машиностроительных заводов для получения стальных отливок высокого качества. Возможна плавка цветных металлов (бронзы, латуни, алюминия) и их сплавов в графитовом тигле. Индукционная печь работает по принципу трансформатора, у которого первичной обмоткой является водоохлаждаемый индуктор, вторичной и одновременно нагрузкой — находящийся в тигле металл. Нагрев и расплавление металла происходят за счёт протекающих в нём токов, которые возникают под действием электромагнитного поля, создаваемого индуктором.

Что это? Индукционный нагреватель для металла – это оборудование, принцип работы которого состоит в бесконтактном нагреве металлических деталей токами высокой частоты. Используются средне-, высоко-, сверхвысокочастотные нагреватели.

Как выбрать? Выбор того или иного нагревателя зависит от задач, которые стоят перед автосервисом. Помимо мощности, необходимо обращать внимание на диапазон рабочей температуры, размер рабочей камеры и другие не менее важные параметры.

В этой статье:

Преимущества индукционного нагрева

Индукционным нагревом называют ряд технологий, позволяющих производить бесконтактный нагрев того или иного электропроводящего материала с помощью токов высокой частоты. Работа таких устройств основана на принципе создания электромагнитных полей в результате воздействия переменного тока на обмотку трансформатора.

Возникающее магнитное поле вызывает образование между магнитными и немагнитными элементами электрических токов, которые нагревают электропроводящий материал.

Преимущества индукционного нагрева

Далее расскажем, как работает индукционный нагреватель металла и в чем заключаются его главные преимущества:

Принцип работы индукционного нагревателя для металла

Индукционный нагреватель металла работает за счет разогрева электропроводящего материала заготовки индуцированными в нем вихревыми токами.

Электромагнитная индукция порождает в сплошном проводнике, помещенном в переменное электрическое поле, вихревые токи, а затраченная на создание этих токов энергия преобразуется в тепловую, что и вызывает нагревание.

Уменьшить потери энергии и устранить нагрев проводников позволяет применение вместо сплошных специальных слоистых материалов со слоями, разделенными изоляцией, которая служит препятствием для возникновения вихревых токов большой силы. С этой целью для изготовления сердечников трансформаторов, якорей генераторов и других подобных элементов используют тонкую листовую сталь, покрытую слоем специального изолирующего лака.

Роль индуктора в индукционных нагревателях отводится катушкам индуктивности в цепях переменного тока, которые создают переменное высокочастотное электромагнитное поле.

Воздействие переменного магнитного поля высокой частоты на электропроводящие материалы приводит к возникновению замкнутых токов высокой плотности и разогреву материала с дальнейшим расплавлением. Первое описание этого эффекта принадлежит Майклу Фарадею, который открыл электромагнитную индукцию в тридцатых годах XX века.

Переменная электродвижущая сила наводится изменяющимся во времени магнитным полем в проводниках, пересекающихся его силовыми линиями. Роль такого проводника может выполнять цельный кусок металла, обмотка или сердечник трансформаторов.

Наведение электродвижущей силы в обмотке приводит к формированию трансформатора или приемника. Аналогичный процесс, затрагивающий магнитопровод или накоротко замкнутую обмотку становится причиной их индукционного нагрева.

Принцип работы индукционного нагревателя для металла

Если неправильно спроектировать, к примеру, трансформатор, нагревание, которое вызывают токи Фуко, будет приносить вред, однако в случае с индукционными нагревателями схожие процессы выполняют полезную работу.

Если рассматривать характер нагрузки, индукционный нагреватель с помещенной в него для разогрева токопроводящей заготовкой представляет собой частный случай трансформатора с одним витком замкнутой вторичной обмотки. Крайне малое сопротивление материала позволяет даже при небольшом наведенном вихревом электрическом поле создавать ток такой плотности, которой достаточно для выраженного теплового действия, применяемого для термической обработки металла.

Первый действующий образец подобной канальной печи, питающейся током, частота которого колебалась в диапазоне от 50 до 60 герц, был создан шведскими инженерами в 1900 году. Нагреватель производил канальную плавку стальных сплавов в тигле, представлявшем собой закороченный виток вторичной обмотки трансформатора. Коэффициент полезного действия этого устройства составлял всего 50 %, а значит, его нельзя было назвать экономичным.

Современные индукционные нагреватели изготавливаются в виде трансформаторов, лишенных сердечников. В роли обмотки, делающей от одного до нескольких витков, выступает относительно толстая медная трубка, через которую насос системы активного охлаждения прокачивает хладагент. В зависимости от требуемого режима и величины нагрева заготовки частота переменного тока, подаваемого на катушку индуктивности (в данном случае электропроводящий металл, из которого выполнена трубка), может меняться и измеряться кило- и даже мегагерцами.

Суть этого процесса состоит в том, что благодаря высоким частотам вихревые токи, порождающие магнитное поле, вытесняются из тела заготовки ее поверхность.

Это явление, выражающееся в том, что плотность токов достигает максимальных значений в тонком поверхностном слое разогреваемого материала, принято называть скин-эффектом. Чем ниже частота тока и выше удельное электрическое сопротивление металла, тем больше толщина скин-слоя.

К примеру, при нагревании медных заготовок переменным током частотой 2 МГц толщина скин-слоя составляет всего 0,25 мм. При этом разогрев внутренних слоев материала происходит не за счет вихревых токов, а благодаря тепловой энергии, поступающей от скин-слоя, которой достаточно для быстрого разогрева и даже плавления обрабатываемого металла.

Типы индукционных нагревателей

Классификация современных индукционных нагревателей основывается на диапазоне рабочих частот, определяющем области применения того или иного типа оборудования:

Среднечастотные индукционные нагреватели (СЧ)

Рабочие частоты таких индукционных нагревателей обычно колеблются в диапазоне от 0,5 до 20 кГц. С такой низкой частотой связано их назначение – СЧ-устройства применяются для плавки металлов как черных, так и цветных, глубокого нагрева заготовок перед горячей штамповкой, глубокой закалки изделий, к примеру, крановых колес. Максимально возможная глубина, на которую проникает индукционное поле, разогревая материал, составляет 1 см от поверхности заготовок.

Для среднечастотных высоковольтных (СЧВ) индукционных нагревателей на средних мощностях величина выходного напряжения колеблется от 100 до 550 В, а сила тока – от 100 до 200 А, благодаря чему становится возможным подключение на выход ТВЧ-генераторов индукционных катушек, имеющих большое количество витков и высокую индуктивность. Такие характеристики позволяют изготавливать широкие индукционные катушки, которые применяются в индукционных тигельных плавильных печах, и длинные – для установки в индукционных кузнечных нагревателях.

В случае необходимости применения среднечастотного индукционного нагревателя при глубокой закалке металла в роли нагрузки выступает катушка с небольшим количеством витков, последняя подключается к ТВЧ-установке через трансформатор, понижающий выходное напряжение и увеличивающий силу тока. При попытке подключения низкоиндуктивной катушки с малым количеством витков напрямую запустить процесс попросту не удастся.

Как правило, в закалочных трансформаторах предусматривается возможность применения перемычек для подключения заданного количества витков для максимального согласования с нагрузкой – закалочным индуктором. Важно помнить, что рабочие частоты у большей части закалочных трансформаторов не превышают 10 кГц.

Мощность современных транзисторных среднечастотных индукционных установок, собираемых на JGBT-модулях, колеблется от 5 кВт до 5 МВт. Обычно такие аппараты оснащаются на выходе водоохлаждаемым конденсатором или конденсаторной батареей.

Типы индукционных нагревателей

Необходимо также упомянуть о среднечастотных низковольтных (СЧН) индукционных нагревателях, входящих в эту же группу и работающих в диапазоне частот от 5 до 20 кГц. Их особенность заключается в том, что классическая схема сборки сочетается с подключением на выходе высокочастотного трансформатора, который входит в конструкцию самой установки. При выходном напряжении порядка 100 В такие нагреватели выдают токи 3 000–10 000 А, что делает возможным нагрев заготовок перед закалкой маловитковыми индукторами, не оснащенными закалочным трансформатором.

Такие нагреватели с мощностью на выходе от 40 до 500 кВт позволяют осуществлять кузнечные работы с ручной подачей поковок, нагрев и пайку больших элементов, сканирующую (непрерывно-последовательную) термическую обработку (закалку и отпуск) валов и зубчатых колес большого диаметра.

Оцените статью
Про пайку
Добавить комментарий