Impianti di riscaldo e tempra ad induzione

Nelle installazioni a induzione, il calore in un corpo riscaldato elettricamente conduttivo viene rilasciato da correnti indotte in esso da un campo elettromagnetico alternato.

Vantaggi del riscaldamento ad induzione rispetto al riscaldamento nei forni a resistenza:

1) Il trasferimento di energia elettrica direttamente nel corpo riscaldato consente il riscaldamento diretto dei materiali conduttivi. Allo stesso tempo, la velocità di riscaldamento aumenta rispetto alle installazioni ad azione indiretta, dove il prodotto viene riscaldato solo dalla superficie.

2) Il trasferimento di energia elettrica direttamente nel corpo riscaldato non richiede dispositivi di contatto. È conveniente nelle condizioni di produzione manifatturiera automatizzata, quando vengono utilizzati mezzi di vuoto e protezione.

3) A causa del fenomeno dell'effetto superficiale, la massima potenza viene rilasciata nello strato superficiale del prodotto riscaldato. Pertanto, il riscaldamento a induzione durante il raffreddamento garantisce un rapido riscaldamento dello strato superficiale del prodotto.Ciò consente di ottenere un'elevata durezza superficiale della parte con un mezzo relativamente viscoso. L'indurimento superficiale a induzione è più rapido ed economico rispetto ad altri metodi di indurimento superficiale.

4) Il riscaldamento a induzione nella maggior parte dei casi migliora la produttività e migliora le condizioni di lavoro.

Il riscaldamento a induzione è ampiamente utilizzato per:

1) Fusione dei metalli

2) Trattamento termico delle parti

3) Riscaldando parti o pezzi grezzi prima della deformazione plastica (forgiatura, stampaggio, stampaggio)

4) Saldatura e stratificazione

5) Saldare il metallo

6) Trattamento chimico e termico dei prodotti

Negli impianti di riscaldamento a induzione, l'induttore crea campo elettromagnetico, porta ad una parte metallica correnti parassite, la cui maggiore densità ricade sullo strato superficiale del pezzo, dove viene rilasciata la maggior quantità di calore. Questo calore è proporzionale alla potenza fornita all'induttore e dipende dal tempo di riscaldamento e dalla frequenza della corrente dell'induttore. Selezionando opportunamente potenza, frequenza e tempo di azione, il riscaldamento può essere effettuato nello strato superficiale di diverso spessore o su tutta la sezione del pezzo.

Gli impianti di riscaldamento a induzione, a seconda del metodo di carica e della natura dell'operazione, hanno un funzionamento intermittente e continuo. Quest'ultimo può essere integrato in linee di produzione e linee di processo automatiche.

La tempra superficiale ad induzione, in particolare, sostituisce costose operazioni di tempra superficiale come cementazione, nitrurazione, ecc.

Impianti di tempra ad induzione

Scopo dell'indurimento superficiale a induzione: ottenere un'elevata durezza dello strato superficiale mantenendo l'ambiente viscoso della parte. Per ottenere tale indurimento, il pezzo viene rapidamente riscaldato ad una profondità predeterminata dalla corrente indotta dallo strato superficiale del metallo, seguito da raffreddamento.

La profondità della penetrazione della corrente nel metallo dipende dalla frequenza, quindi l'indurimento superficiale richiede diversi spessori dello strato indurito.

Esistono i seguenti tipi di tempra superficiale ad induzione:

1) Contemporaneamente

2) Rotazione simultanea

3) Continuo-sequenziale

Tempra ad induzione simultanea - consiste nel riscaldamento simultaneo dell'intera superficie da indurire, seguito dal raffreddamento della superficie.È conveniente combinare l'induttore e il raffreddatore. L'applicazione è limitata dalla potenza del generatore di corrente. La superficie riscaldata non supera i 200-300 cm2.

Tempra a induzione sequenziale simultanea — caratterizzata dal fatto che le singole parti della parte riscaldata vengono riscaldate simultaneamente e in sequenza.

Tempra a induzione sequenziale continua - utilizzata nel caso di una grande lunghezza della superficie temprata e consiste nel riscaldare la parte della parte durante il movimento continuo della parte rispetto all'induttore o viceversa. Il raffreddamento superficiale segue il riscaldamento. È possibile utilizzare raffreddatori separati o combinarli con un induttore.

In pratica, l'idea della tempra superficiale ad induzione viene applicata nelle macchine per la tempra ad induzione.

Esistono speciali macchine per la tempra a induzione progettate per lavorare una parte specifica o gruppi di parti, dimensioni leggermente diverse e macchine universali per la tempra a induzione per la lavorazione di qualsiasi parte.

Le macchine di polimerizzazione includono i seguenti articoli:

1) Trasformatore step-down

2) Induttore

3) Condensatori batteria

4) Sistema di raffreddamento ad acqua

5) Elemento di controllo e gestione della macchina

Le macchine universali per la tempra ad induzione sono dotate di dispositivi per il fissaggio delle parti, il loro movimento, la rotazione, la possibilità di sostituire l'induttore. Il design dell'induttore di tempra dipende dal tipo di tempra superficiale e dalla forma della superficie da temprare.

A seconda del tipo di tempra superficiale e della configurazione delle parti, vengono utilizzati diversi design di induttori di tempra.

Il dispositivo per l'indurimento degli induttori

Un induttore è costituito da un filo induttivo che crea un campo magnetico alternato, sbarre collettrici, morsettiere per il collegamento dell'induttore a una fonte di alimentazione, tubi per l'alimentazione e lo scarico dell'acqua. Gli induttori a giro singolo e multigiro vengono utilizzati per indurire le superfici piane.

C'è un induttore per indurire le superfici esterne di parti cilindriche, superfici piane interne, ecc. Esistono cilindrici, ad anello, cilindrici a spirale e piatti a spirale. A basse frequenze, l'induttore può contenere un circuito magnetico (in alcuni casi).

Alimentatori per induttori di polimerizzazione

I convertitori di macchine elettriche e tiristori, che forniscono frequenze operative fino a 8 kHz, fungono da fonti di alimentazione per gli induttori di tempra a media frequenza.Per ottenere una frequenza compresa tra 150 e 8000 Hz, vengono utilizzati generatori di macchine. È possibile utilizzare convertitori controllati da valvole. Per le frequenze più alte vengono utilizzati generatori a valvole. Nel campo della maggiore frequenza, vengono utilizzati generatori di macchine. Strutturalmente, il generatore è combinato con il motore di azionamento in un dispositivo di conversione.

Per frequenze da 150 a 500 Hz vengono utilizzati generatori multipolari convenzionali. Funzionano ad alta velocità. La bobina di eccitazione situata sul rotore viene alimentata attraverso il contatto ad anello.

Per frequenze da 100 a 8000 Hz vengono utilizzati generatori di induttori, il cui rotore non ha avvolgimento.

In un generatore sincrono convenzionale, l'avvolgimento di eccitazione che ruota con il rotore crea un flusso alternato nell'avvolgimento dello statore, quindi nel generatore di induzione, la rotazione del rotore provoca una pulsazione del flusso magnetico associato all'avvolgimento magnetico. L'utilizzo di un generatore ad induzione con frequenza maggiorata è dovuto alle difficoltà progettuali dei generatori operanti a frequenza > 500 Hz. In tali generatori è difficile posizionare avvolgimenti multipolari di statore e rotore; l'azionamento è affidato a motori asincroni. Con una potenza fino a 100 kW, le due macchine sono solitamente combinate in un unico alloggiamento. Elevata potenza - due casi I riscaldatori a induzione e i dispositivi di raffreddamento possono essere alimentati da generatori di macchine che utilizzano l'induzione o l'alimentazione centrale.

La potenza di induzione è utile quando il generatore è completamente caricato da una singola unità che funziona continuamente in elementi riscaldanti metallici.

Alimentazione centrale - in presenza di un gran numero di elementi riscaldanti che funzionano ciclicamente.In questo caso è possibile risparmiare la potenza installata dei generatori grazie al funzionamento simultaneo di gruppi termici separati.

I generatori vengono solitamente utilizzati con autoeccitazione, che può fornire potenza fino a 200 kW. Tali lampade funzionano a una tensione anodica di 10-15 kV; il raffreddamento ad acqua è utilizzato per raffreddare le lampade ad anodo con potenza dissipata superiore a 10 kW.

I raddrizzatori di potenza vengono solitamente utilizzati per ottenere alta tensione. La potenza erogata dall'impianto. Spesso queste correzioni vengono effettuate regolando la tensione di uscita del raddrizzatore e utilizzando una schermatura affidabile di cavi coassiali per trasportare energia ad alta frequenza. In presenza di rack di riscaldamento non schermati, è necessario utilizzare il controllo remoto e il funzionamento automatico meccanico per escludere la presenza di personale nell'area pericolosa.