Презентація_4_Індукційне_нагрівання

1.

Індукційне нагрівання:
використання індукторів при
зварюванні

2.

• При виконанні ремонтних, монтажних та
виробничих робіт, коли необхідно
забезпечити максимальну точність та
чистоту зварювання, використовуються
індуктори. Ці пристрої необхідні
індукційного нагрівання металевих
заготовок.

3.

Влаштування індуктора
Техніка для індукційного нагрівання металів має збірну конструкцію. Вона
складається з двох основних вузлів – самого індуктора, а також генеруючої
установки, яка виробляє високочастотні імпульси струму.
Індуктор є звичайною котушкою індуктивності, що складається з декількох
витків мідного провідника. Для цих компонентів використовується лише
безкиснева мідь, у якій вміст сторонніх домішок має перевищувати 0,1 %.
Цей пристрій може мати різний діаметр (від 16 до 250 мм залежно від
моделі). Кількість витків варіюється в межах від 1 до 4.Генератор, що
виробляє імпульсні струми для котушки індукційного нагріву, має значні
габарити і масу. Він може бути виконаний за будь-якою схемою створення
високочастотних імпульсів. Наприклад, в сучасній промисловості часто
використовуються генеруючі агрегати, побудовані на базі
мультивібраторів, RC-генераторів, релаксаційних контурів і т.д.
Якщо обладнання використовується переважно для нагрівання дрібних
деталей, частота імпульсів, що виробляються, повинна становити не
менше 5 МГц. Ці агрегати розробляються з урахуванням електронних
ламп.
Якщо техніка застосовується для нагрівання великих металевих заготовок,
доцільно використовувати індукційні установки з робочою частотою до 300
кГц, побудовані на базі інверторів на IGBT-схемах або MOSFETтранзисторах.

4.

Пристрій роботи індукторів
• Пристрої для індукційного нагрівання металів працюють
за простим принципом, що базується на явищі
електромагнітної індукції. Коли через котушку
проходить змінний струм високої частоти, навколо та
всередині неї утворюється потужне магнітне поле. Воно
викликає появу вихрових струмів усередині
оброблюваної металевої заготовки.Оскільки деталь, як
правило, має вкрай мале електричне опір, вона швидко
нагрівається під впливом вихрових струмів. У результаті
її температура збільшується настільки, що метал стає
більш м'яким і починає плавитися. Саме в цей момент
виконується зварювання кінців заготовок, що
обробляються.

5.

Основні різновиди індукторів
• У сучасній промисловості набули широкого поширення три типи
агрегатів для індукційного нагрівання металевих деталей:
• трубчасті. Зовні такі пристрої нагадують побутові окропи. Індуктори
складаються з 2, 3 або 4 витків мідного провідника, поверхня якого
оброблена спеціальним захисним покриттям. Ці агрегати
використовуються для індукційного нагрівання невеликих деталей.
Внутрішні діаметри робочих елементів, зазвичай, варіюються в
діапазоні від 16 до 90 мм;
• стрічкові. Відмінною особливістю устаткування цього є збільшений
внутрішній діаметр. Цей параметр може змінюватись в межах від 28
до 250 мм. Більшість моделей стрічкових індукторів складається з 1 чи
2 витків. Витки поміщені у захисну стрічкову оболонку;
• збірні. Обладнання цього виду застосовується для індукційного
нагрівання великих металевих заготовок. Внутрішній діаметр робочих
елементів становить від 70 мм до 610 мм. Потужність нагрівання
деяких моделей цих пристроїв може досягати 400 кВт;

6.

Переваги індукційного нагріву
Технологія індукційного нагріву має низку переваг.
Індукційне обладнання дозволяє швидко розігрівати та плавити будь-які металеві
деталі.
Термічна обробка заготовок при цьому може проводитися в десятки разів
швидше, ніж у разі застосування газових пальників. Індукційний агрегат дозволяє
отримати необхідну температуру деталі практично за кілька секунд.
Нагрів можна проводити у різному середовищі. Наприклад, індукційний агрегат
разом із заготівлею можуть поміщатися в атмосферу захисного газу, окисне або
відновне середовище, рідина і навіть вакуум. Стандартні пристрої газового
розігріву не можуть використовуватись у подібних умовах.
Процес індукційного нагріву відбувається виключно за рахунок теплової енергії,
що виділяється під час проходження вихрових струмів через заготівлю. Тому
поверхня деталі не забруднюється продуктами горіння факела (як при
газополум'яному нагріванні) або речовиною електрода (як при дуговому
зварюванні).
Агрегати індукційного нагріву можна використовувати в будь-яких умовах, навіть
у приміщеннях, що погано провітрюються і закриті.
Це пов'язано з тим, що у процесі роботи таке устаткування забруднює навколишнє
повітря продуктами згоряння.Індуктори можна використовувати для місцевого та
виборчого нагріву заготовок, при якому потрібно підвищити температуру не всієї
деталі, а окремих її частин.

7.

Недоліки технології
Метод індукційного нагрівання металевих заготовок має
деякі недоліки, які обов'язково потрібно врахувати, як
розпочати роботи з устаткуванням.
Індуктори мають досить складну конструкцію.
Для роботи з ними, їх ремонту та обслуговування потрібно
залучати кваліфікованих спеціалістів, які пройшли відповідну
підготовку.Для повноцінної експлуатації пристроїв
індукційного нагріву потрібне потужне джерело електричної
енергії. Також необхідно мати спеціальний бак та насос, щоб
забезпечити якісне охолодження агрегату.
Незважаючи на досить компактні розміри самого індуктора,
вся установка в комплекті з генератором займає багато місця
та має велику вагу.
Тому така техніка непридатна для роботи у польових умовах.
Її доцільно використовуватиме стаціонарної установки у
приміщеннях. Для виїзних робіт краще застосовувати інші
види техніки нагріву металевих деталей.

8.

Як індукційне нагрівання
застосовується у зварюванні
Процес зварювання металевих деталей з допомогою пристроїв
індукційного нагрівання відбувається в такий спосіб. Заготовки, що
зварюються, поміщаються всередину витків індуктора, на нього подається
струм високої напруги і частоти.
У цей момент виникають вихрові струми, внаслідок чого деталі швидко
нагріваються. Протилежні краї заготовок, що зварюються, зближують у
напрямку один до одного, розташовуючи їх під деяким кутом.У момент,
коли деталі стикаються, між кромками утворюється V-подібна щілина.
Вихрові струми, що згенеровані в заготовках, зустрічають на своєму шляху
цю щілину і відхиляються ближче до вершини кута сходження.
В силу поверхневого ефекту електричний заряд зосереджується на краях
деталей, що зварюються, і саме в цих точках нагрівання відбувається
більш інтенсивно. Зрештою кромки заготовок плавляться і з'єднуються
між собою.
У міру їх зварювання положення деталей вирівнюється до
горизонтального, V-подібна щілина зникає і металеві елементи міцно
приварюються один до одного.