12-2 (1001779), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Уменьшение износа штампов вследствие снижение окалинообразования, за счет чегоповышаются точность поковок и работоспособность штампа. Стойкость прессовых штамповпри индукционном нагреве повышается на 10…20 % по сравнению со стойкостью при нагреве вгазовых печах.5.«Компактность»—технологическоепреимуществоиндукционногонагрева,обеспечивающая возможность встраивания нагрева в зону штампового пространства, снижаеттепловые потери, неизбежные при транспортировке заготовок от нагревательного устройства кштампу.6. Получение необходимого распределение температурных полей по сечению и длиненагреваемой заготовки, что способствует экономии энергии и благоприятствует течениюметалла при его деформировании.
Существует возможность местного нагрева практическилюбой длины, что является необходимым условием при штамповке на горизонтально-ковочныхмашинах (ГКМ) и при резке заготовок на пресс-ножницах.7. Индуктор входит в режим гораздо быстрее, чем пламенная печь. Если на разогревпечи требуется несколько часов, то вследствие меньшей массы футеровки индуктора его11готовность к работе занимает всего несколько минут после нагрева нескольких балластныхзаготовок.Индукционный нагреватель — более гибкий агрегат, чем пламенная печь, для внедренияГАП. Внутри индуктора значительно проще, чем в пламенной печи, создавать ту или инуюатмосферу.8. Улучшение условий труда в кузнечно-штамповочных цехах.9. Улучшение экологических показателей.К числу основных недостатков индукционного нагрева можно отнести следующие.1.
Значительные капитальные затраты на основное оборудование: преобразователичастоты, станции управления, кабельное хозяйство, нагреватели и конденсаторы.2. Повышенный расход электроэнергии.3. Диапазон размеров заготовок, нагреваемых в пламенных печах, значительно шире,чем в индукторах, использующих данную частоту тока.4.
Большая сложность, а иногда невозможность нагрева заготовок фасонного профилясеченияприотносительноприемлемомКПДсистемыиндуктор—заготовка.Втехнологических циклах кузнечно-штамповочного производства часто необходим нагрев илиподогрев полуфабрикатов поковок фасонного профиля, которые нельзя изготовить при одномнагреве.12Выделениетеплотыприиндукционномнагревепроисходитвтоконесущемповерхностном слое заготовки, равном глубине проникновения тока. Остальная часть заготовкинагревается путем теплопроводности, поэтому центральные слои заготовки имеют температуруниже, чем поверхностные. Этот перепад температур ∆t наибольший в начале нагрева,уменьшается по мере разогрева заготовки и зависит от удельной мощности тепловыделения.обработкиПрактикойметалловдавлениемустановлено,чтоуглеродистыеинизколегированные стали удовлетворительно штампуются при конечном перепаде температур∆t поверхности и центра заготовки на выходе из нагревательного устройства не более 100150°С (этот перепад при транспортировке заготовки от нагревательного устройства кштамповочному агрегату существенно уменьшается).ИсходяизэтихусловийВНИИТВЧподученызависимостиминимальнойпродолжительности .нагрева стальных заготовок от их диаметра при ∆t =100°С (рис.
8).t,ńĺ ę7005600Рис.8. Зависимость минимальной продолжительности4500индукционного нагрева от диаметра заготовки и3400частоты (при перепаде температуры ∆t=100°С):23001 — 500 Гц; 2 — 1000 Гц; 3 — 2500 Гц; 4 — 8000 Гц;12005 — радиочастоты1000246851V2d,ě ě10WϕА374Рис.9. Электрическая схема индукционнойнагревательной установки с машиннымгенератором:1, 4 — контакторы; 2 — двигатель –генератор токов высокой или повышеннойчастоты; 3 — трансформатор понижающий;5 — приборы для измерения; 6 —конденсаторная батарея; 7 — индуктор6Простейшая электрическая схема индукционной нагревательной установки с машиннымгенератором представлена на рис.
9. К сети с помощью контактора 1 подключается двигатель генератор токов высокой или повышенной частоты, тип которого определятся частотой тока имощностью, необходимый для обеспечения нагрева заготовок данных размеров с заданнойпроизводительностью. Нагрузка - индуктор 7 включается с помощью контактора 4.
В цепьвысокой частоты может быть включен понижающий трансформатор 3, во вторичную обмотку13которого включаются приборы для измерения напряжения, силы тока, мощности и сosφ.Параллельно индуктору включается конденсаторная батарея 6, необходимость которой вызвананизким коэффициентом мощности (cosφ) системы индуктор - заготовка.В практике эксплуатации штамповочных агрегатов часто по тем или иным причинамвозникает необходимость изменять темп работы нагревательного устройства. Увеличениепроизводительности индукционной установки требует увеличения мощности нагрева, инаоборот. При индивидуальном питании индуктора, когда каждый нагреватель получаетэнергию от отдельного генератора, изменение производительности нагревательного устройстваосуществляется изменением тока возбуждения, а, следовательно, и напряжения генератора, Вэтом случае недоиспользуется генератор по мощности, однако такой способ отличаетсяпростотой и удобен для практики.При централизованном питании индуктора, когда имеет место постоянство напряжения всистеме, изменение темпа работы нагревательного устройства может быть осуществленоследующими способами:1.Путемизменениянапряжения,подаваемогонаиндуктор,спомощьюавтотрансформатора (рис.10,а).2.
Путем последовательного включения реактора (дросселя) (рис.10,б) с помощьюкоторого можно изменять число включенных в цепь витков, а, следовательно, и ток в контуреиндуктор - конденсаторные батареи. Недостатком такого способа являются дополнительныепотери энергии в связи с наличием в схеме реактора.3. Путем изменения числа включенных в цепь витков индуктора, что достигаетсяподключением одного из проводов, подводящих напряжение, к различным отпайкам индуктора(рис.10,в).
Однако изменение числа витков индуктора приводит к снижению коэффициентамощностиустановкивследствиерассогласованияконтура(конденсаторныебатареирассчитываются по строго заданному числу витков индуктора).бавРис.10. Схемы индукционных нагревательныхустановок, обеспечивающих изменение ихпроизводительности:а — с помощью автотрансформатора;б — путем изменения витков индуктора;в — путем последовательно включенногореактора (дросселя)Из всех рассмотренных способов изменения производительности нагревательногоустройства при его централизованном питании предпочтение следует отдать схеме савтотрансформатором, так как этот способ отличается малыми потерями и не требуетусложнения конструкции индуктора.14Конструкции индукционных нагревательных установокУстановка для индукционного нагрева заготовок под штамповку состоит из нагревателя,источника энергии высокой частоты, элементов распределительного устройства (щитовстанций управления, пультов управления, шинных сборок) и линии передачи тока высокойчастоты.
Главный элемент индукционного нагревателя – индуктор – представляет собойагрегат, состоящий из индуктирующего провода (медной трубки), навитого в виде спирали илииным образом в зависимости от назначения индуктора, футеровки, направляющей ираспределительных колодок водяного охлаждения. В подавляющем большинстве случаевиндуктирующий провод выполняют в виде многовитковой спирали с окном в формеокружности, прямоугольника или овала.В зависимости от взаимного направления магнитного потока, создаваемого спиральюиндуктора относительно оси нагреваемых заготовок, нагрев производят в продольном или впоперечном магнитном поле.
Если направление магнитного потока совпадает с осью заготовок,то нагрев считается впродольном поле, если магнитный поток перпендикулярен к осизаготовки, то принято считать, что нагрев производится в поперечном поле.На рис.11 изображены схемы спиралей индуктора: а – для нагрева в продольноммагнитном поле; б – для нагрева в поперечном магнитном поле. Наибольшее распространениеполучили индукторы цилиндрические, как более универсальные, позволяющие нагревать впродольном поле заготовки круглого, квадратного и более сложного сечений.Рис.
11. Схема спиралей индукторов:а — для нагрева в продольном магнитном поле заготовок прямоугольного, круглого иквадратного сечений; б — для нагрева заготовок тех же сечений в поперечном магнитном полеПомимо цилиндрических спиралей применяют овальные и щелевые индукторы (рис. 12).Овальные индукторы необходимы при использовании местного нагрева — середины иликонцов заготовок (рис. 12, а).15Рис. 12. Схемы работы овального и щелевогоиндукторов:а — нагрев концов заготовок в продольном полеовального индуктора; б — нагрев заготовок повсей длине в поперечном поле овальногоиндуктора; в — нагрев концов заготовок впоперечном поле щелевого индуктора:-> — направление перемещения заготовокЗаготовки методически перемещаются с помощью транспортера в направлении стрелки(слева направо) с такой скоростью, при которой заготовка, пройдя путь, равный длине оваласпирали, нагревается до заданной температуры.
Нагретая заготовка вынимается из индуктора, ановая холодная вставляется так, как указано на рисунке стрелками. Схема работы такогоиндуктора позволяет сделать вывод, что механизация процесса загрузки, перемещениязаготовок в индукторе и их выгрузки сложнее, чем при нагреве в обычном методическоминдукторе.При изменении длины нагреваемого участка заготовки число витков индуктораизменяют за счет соответствующих отпаек.Овальный индуктор для нагрева в поперечном магнитном поле (рис.
12, б)целесообразно применять при необходимости сокращения длины индуктора. Существенносократить длину индуктора можно только в том случае, когда длина нагреваемых заготовок в2…3 раза больше диаметра.Серьезный недостаток такого индуктора — возможность нагрева заготовок толькоопределенной длины, так как при меньшей длине концы заготовок неизбежно подверженыперегреву. Кроме того, ферромагнитный металл в поперечном магнитном поле нагреваетсязначительно слабее, чем в продольном.Время нагрева в подобных индукторах в 1,5…2 раза больше, чем в цилиндрических, таккак индуктированный ток протекает только по верхней и нижней частям поверхностейзаготовок, находящихся вблизи витков индуктирующего провода.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
