Instal·lacions de calefacció i temperat per inducció
A les instal·lacions d'inducció, la calor en un cos escalfat elèctricament conductor és alliberada pels corrents induïts en ell per un camp electromagnètic altern.
Avantatges de la calefacció per inducció en comparació amb la calefacció en forns de resistència:
1) La transferència d'energia elèctrica directament al cos escalfat permet l'escalfament directe dels materials conductors. Al mateix temps, la velocitat de calefacció augmenta en comparació amb les instal·lacions d'acció indirecta, on el producte s'escalfa només des de la superfície.
2) La transferència d'energia elèctrica directament al cos escalfat no requereix dispositius de contacte. És convenient en les condicions de producció de fabricació automatitzada, quan s'utilitzen mitjans de protecció i buit.
3) A causa del fenomen de l'efecte superficial, la potència màxima s'allibera a la capa superficial del producte escalfat. Per tant, l'escalfament per inducció durant el refredament garanteix un escalfament ràpid de la capa superficial del producte.Això permet obtenir una gran duresa superficial de la peça amb un medi relativament viscós. L'enduriment superficial per inducció és més ràpid i econòmic que altres mètodes d'enduriment superficial.
4) La calefacció per inducció en la majoria dels casos millora la productivitat i millora les condicions de treball.
La calefacció per inducció s'utilitza àmpliament per a:
1) Fusió de metalls
2) Tractament tèrmic de peces
3) Escalfant peces o espais en blanc abans de la deformació plàstica (forja, estampació, premsat)
4) Soldadura i estratificació
5) Soldar metall
6) Tractament químic i tèrmic dels productes
A les instal·lacions de calefacció per inducció, l'inductor crea camp electromagnètic, condueix a una peça metàl·lica corrents de Foucault, la major densitat de la qual cau a la capa superficial de la peça, on s'allibera la major quantitat de calor. Aquesta calor és proporcional a la potència subministrada a l'inductor i depèn del temps d'escalfament i de la freqüència del corrent de l'inductor. Mitjançant la selecció adequada de potència, freqüència i temps d'acció, l'escalfament es pot dur a terme a la capa superficial de diferent gruix o sobre tota la secció de la peça.
Les instal·lacions de calefacció per inducció, segons el mètode de càrrega i la naturalesa de l'operació, tenen un funcionament intermitent i continu. Aquest últim es pot integrar en línies de producció i línies de procés automàtiques.
L'enduriment superficial per inducció, en particular, substitueix les costoses operacions d'enduriment superficial com la cementació, la nitruració, etc.
Instal·lacions d'enduriment per inducció
Propòsit de l'enduriment superficial per inducció: aconseguir una gran duresa de la capa superficial mantenint l'entorn viscós de la peça. Per obtenir aquest enduriment, la peça de treball s'escalfa ràpidament a una profunditat predeterminada pel corrent induït per la capa superficial del metall, seguit de refredament.
La profunditat de penetració del corrent al metall depèn de la freqüència, llavors l'enduriment superficial requereix diferents gruixos de la capa endurida.
Hi ha els següents tipus d'enduriment superficial per inducció:
1) Simultàniament
2) Rotació simultània
3) Continu-seqüencial
Enduriment per inducció simultània: consisteix en l'escalfament simultània de tota la superfície a endurir, seguit d'un refredament de la superfície. És convenient combinar l'inductor i el refrigerador. L'aplicació està limitada per la potència del generador d'energia. La superfície escalfada no supera els 200-300 cm2.
Enduriment per inducció seqüencial simultània - caracteritzat pel fet que les parts individuals de la part escalfada s'escalfen simultàniament i seqüencialment.
Enduriment per inducció seqüencial contínua: s'utilitza en el cas d'una gran longitud de la superfície endurida i consisteix a escalfar la part de la peça durant el moviment continu de la peça respecte a l'inductor o viceversa. La refrigeració superficial segueix l'escalfament. És possible utilitzar refrigeradors separats o combinar-los amb un inductor.
A la pràctica, la idea de l'enduriment superficial per inducció s'aplica a les màquines d'enduriment per inducció.
Hi ha màquines especials d'enduriment per inducció dissenyades per processar una peça concreta o grups de peces, mides lleugerament diferents i màquines universals d'enduriment per inducció per processar qualsevol peça.
Les màquines de curat inclouen els elements següents:
1) Transformador reductor
2) Inductor
3) Condensadors de bateria
4) Sistema de refrigeració per aigua
5) Element de control i gestió de la màquina
Les màquines universals per a l'enduriment per inducció estan equipades amb dispositius per fixar peces, el seu moviment, rotació, la possibilitat de substituir l'inductor. El disseny de l'inductor d'enduriment depèn del tipus d'enduriment de la superfície i de la forma de la superfície a endurir.
Segons el tipus d'enduriment superficial i la configuració de les peces, s'utilitzen diferents dissenys d'inductors d'enduriment.
El dispositiu per curar inductors
Un inductor consisteix en un cable inductiu que crea un camp magnètic altern, barres de distribució, blocs de terminals per connectar l'inductor a una font d'alimentació, canonades per subministrar i drenar aigua. S'utilitzen inductors d'una i diverses voltes per endurir superfícies planes.
Hi ha un inductor per endurir les superfícies exteriors de peces cilíndriques, superfícies planes interiors, etc. Hi ha cilíndrics, bucles, espirals-cilíndrics i espirals plans. A baixes freqüències, l'inductor pot contenir un circuit magnètic (en alguns casos).
Fonts d'alimentació per curar inductors
Els convertidors de màquines elèctriques i tiristors, que proporcionen freqüències de funcionament de fins a 8 kHz, serveixen com a fonts d'alimentació per a inductors d'extinció de freqüència mitjana.Per obtenir una freqüència en el rang de 150 a 8000 Hz, s'utilitzen generadors de màquina. Es poden utilitzar convertidors controlats per vàlvules. Per a freqüències més altes s'utilitzen generadors de tubs. En el camp de l'augment de freqüència, s'utilitzen generadors de màquines. Estructuralment, el generador es combina amb el motor d'accionament en un dispositiu de conversió.
Per a freqüències de 150 a 500 Hz, s'utilitzen generadors multipols convencionals. Treballen a altes velocitats. La bobina d'excitació situada al rotor s'alimenta a través del contacte d'anell.
Per a freqüències de 100 a 8000 Hz, s'utilitzen generadors d'inductors, el rotor dels quals no té bobinatge.
En un generador síncron convencional, el bobinat d'excitació que gira amb el rotor crea un flux altern en el bobinat de l'estator, després en el generador d'inducció, la rotació del rotor provoca una pulsació del flux magnètic associat al bobinat magnètic. L'ús d'un generador d'inducció amb una freqüència augmentada es deu a les dificultats de disseny dels generadors que funcionen a una freqüència > 500 Hz. En aquests generadors, és difícil col·locar bobinatges multipols d'estator i rotor; l'accionament es fa per motors asíncrons. Amb una potència de fins a 100 kW, les dues màquines solen combinar-se en una sola carcassa. Alta potència: dos casos Els escalfadors d'inducció i els dispositius de refrigeració poden ser alimentats per generadors de màquines mitjançant inducció o energia central.
La potència d'inducció és útil quan el generador està completament carregat per una sola unitat que funciona contínuament en elements de calefacció metàl·lics.
Font d'alimentació central: en presència d'un gran nombre d'elements de calefacció que funcionen cíclicament.En aquest cas, és possible estalviar la potència instal·lada dels generadors a causa del funcionament simultània d'unitats de calefacció separades.
Els generadors s'utilitzen generalment amb autoexcitació, que poden proporcionar potència de fins a 200 kW. Aquestes làmpades funcionen a una tensió d'ànode de 10-15 kV; La refrigeració per aigua s'utilitza per refredar les làmpades d'ànode amb una potència dissipada de més de 10 kW.
Els rectificadors de potència s'utilitzen normalment per obtenir alta tensió. La potència subministrada per la instal·lació. Sovint, aquestes correccions es fan ajustant la tensió de sortida del rectificador i utilitzant un blindatge fiable de cables coaxials per transportar potència d'alta freqüència. En presència d'escalfadors sense blindatge, s'hauria d'utilitzar el control remot i el funcionament automàtic mecànic per excloure la presència de personal a la zona perillosa.