Pemanasan aruhan, pengerasan dan peleburan aruhan logam

Jenis pemanasan yang paling sempurna adalah yang mana haba dijana secara langsung dalam badan yang dipanaskan. Kaedah pemanasan ini dilakukan dengan sangat baik dengan mengalirkan arus elektrik melalui badan. Walau bagaimanapun, secara langsung - kemasukan badan yang dipanaskan dalam litar elektrik tidak selalu mungkin untuk sebab teknikal dan praktikal.

Dalam kes ini, jenis pemanasan yang sempurna boleh direalisasikan menggunakan pemanasan induksi, di mana haba juga dihasilkan dalam badan yang dipanaskan itu sendiri, yang menghilangkan penggunaan tenaga yang tidak perlu, biasanya besar, di dinding relau atau dalam elemen pemanasan lain. Oleh itu, walaupun kecekapan penjanaan arus meningkat dan frekuensi tinggi yang agak rendah, kecekapan keseluruhan pemanasan aruhan selalunya lebih tinggi daripada dengan kaedah pemanasan lain.

Kaedah aruhan juga membenarkan pemanasan pantas badan bukan logam secara sekata sepanjang ketebalannya.Kekonduksian terma yang lemah bagi badan tersebut tidak termasuk kemungkinan pemanasan pantas lapisan dalam mereka dengan cara biasa, iaitu dengan membekalkan haba dari luar. Dalam kaedah aruhan, haba dijana dengan cara yang sama baik di lapisan luar dan di dalam, dan mungkin terdapat risiko terlalu panas jika penebat haba yang diperlukan untuk lapisan luar tidak dilakukan.

Sifat yang sangat berharga bagi pemanasan aruhan ialah kemungkinan kepekatan tenaga yang sangat tinggi dalam badan yang dipanaskan, mudah diterima oleh dos yang tepat. Sahaja arka elektrik susunan ketumpatan tenaga yang sama boleh diperolehi, tetapi kaedah pemanasan ini sukar dikawal.

Ciri-ciri dan kelebihan terkenal pemanasan aruhan telah mencipta peluang yang luas untuk aplikasinya dalam banyak industri. Di samping itu, ia membolehkan anda mencipta jenis struktur baharu yang tidak sama sekali boleh dilaksanakan untuk kaedah rawatan haba konvensional.

Satu proses fizikal

Dalam relau aruhan dan peranti, haba dalam badan yang dipanaskan secara konduktif elektrik dibebaskan oleh arus yang teraruh di dalamnya oleh medan elektromagnet berselang-seli. Dengan cara ini, pemanasan langsung berlaku di sini.

Pemanasan aruhan logam adalah berdasarkan dua undang-undang fizik: hukum Faraday-Maxwell aruhan elektromagnet dan undang-undang Joule-Lenz. Badan logam (kosong, bahagian, dll.) diletakkan medan magnet berselang-seli, yang menimbulkan angin puyuh dalam diri mereka medan elektrik… EMF aruhan ditentukan oleh kadar perubahan fluks magnet. Di bawah tindakan EMF aruhan, arus pusar (tertutup di dalam badan) mengalir dalam badan, membebaskan haba mengikut undang-undang Joule-Lenz… EMF ini dicipta dalam logam arus ulang alik, tenaga haba yang dikeluarkan oleh arus ini menyebabkan logam menjadi panas. Pemanasan aruhan adalah terus dan tidak bersentuhan. Ia membolehkan anda mencapai suhu yang mencukupi untuk mencairkan logam dan aloi yang paling refraktori.

Pemanasan induksi sengit hanya mungkin dalam medan elektromagnet dengan intensiti dan frekuensi tinggi, yang dicipta oleh peranti khas - induktor. Induktor dikuasakan oleh rangkaian 50 Hz (pemasangan frekuensi industri) atau oleh sumber tenaga yang berasingan — penjana dan penukar frekuensi sederhana dan tinggi.

Induktor paling mudah bagi peranti pemanasan aruhan tak langsung frekuensi rendah ialah dawai bertebat (dilanjutkan atau bergelung) yang diletakkan di dalam tiub logam atau ditindih pada permukaannya. Apabila arus mengalir melalui wayar induktor dalam tiub, ia menjadi panas arus pusar… Haba daripada tiub (juga boleh menjadi bekas, bekas) dipindahkan ke medium yang dipanaskan (air yang mengalir melalui tiub, udara, dll.).

Pemanasan aruhan dan pengerasan logam

Pemanasan aruhan langsung yang paling banyak digunakan bagi logam pada frekuensi sederhana dan tinggi. Untuk ini, induktor dengan reka bentuk khas digunakan. Induktor memancarkan gelombang elektromagnet, yang jatuh pada badan yang dipanaskan dan mati di dalamnya. Tenaga gelombang yang diserap ditukar kepada haba dalam badan. Pekali pemanasan adalah lebih tinggi lebih dekat bentuk gelombang elektromagnet yang dipancarkan (rata, silinder, dll.) dengan bentuk badan. Oleh itu, induktor rata digunakan untuk memanaskan badan rata, induktor silinder (solenoid) digunakan untuk bahan kerja silinder.Dalam kes umum, mereka boleh mempunyai bentuk yang kompleks kerana keperluan untuk menumpukan tenaga elektromagnet ke arah yang dikehendaki.

Satu ciri input tenaga aruhan ialah keupayaan untuk mengawal selia susunan ruang zon aliran arus pusar.

Pertama, arus pusar mengalir di kawasan yang diliputi oleh induktor. Hanya bahagian badan yang bersentuhan magnetik dengan induktor dipanaskan, tanpa mengira saiz keseluruhan badan.

Kedua, kedalaman zon edaran arus pusar dan oleh itu zon pelepasan tenaga bergantung, antara faktor lain, pada frekuensi arus induktor (meningkat pada frekuensi rendah dan berkurangan dengan peningkatan frekuensi).

Kecekapan pemindahan tenaga dari induktor ke arus yang dipanaskan bergantung pada saiz jurang antara mereka dan meningkat apabila ia berkurangan.

Pemanasan aruhan digunakan untuk pengerasan permukaan produk keluli, dengan memanaskan ubah bentuk plastik (menempa, mengecap, menekan, dsb.), mencairkan logam, rawatan haba (penyepuhlindapan, pembajaan, penormalan, pengerasan), kimpalan, pelapisan, pematerian logam.

Pemanasan aruhan tidak langsung digunakan untuk peralatan proses pemanasan (talian paip, bekas, dll.), media cecair pemanasan, salutan pengeringan, bahan (contohnya, kayu). Parameter yang paling penting dalam pemasangan pemanasan aruhan ialah kekerapan. Untuk setiap proses (pengerasan permukaan, dengan pemanasan) terdapat julat frekuensi optimum yang memberikan penunjuk teknologi dan ekonomi terbaik. Frekuensi dari 50 Hz hingga 5 MHz digunakan untuk pemanasan aruhan.

Kelebihan pemanasan aruhan

1) Memindahkan tenaga elektrik terus ke dalam badan yang dipanaskan membolehkan pemanasan terus bahan konduktif. Dalam kes ini, kadar pemanasan meningkat berbanding dengan pemasangan dengan tindakan tidak langsung, di mana produk dipanaskan hanya dari permukaan.

2) Pemindahan tenaga elektrik terus ke dalam badan yang dipanaskan tidak memerlukan peranti sentuhan. Ia mudah dalam keadaan pengeluaran pembuatan automatik, apabila vakum dan cara perlindungan digunakan.

3) Disebabkan oleh fenomena kesan permukaan, kuasa maksimum dikeluarkan dalam lapisan permukaan produk yang dipanaskan. Oleh itu, pemanasan aruhan semasa penyejukan menyediakan pemanasan pantas lapisan permukaan produk. Ini memungkinkan untuk mendapatkan kekerasan permukaan yang tinggi bagi bahagian dengan medium yang agak likat. Pengerasan permukaan induksi lebih cepat dan lebih menjimatkan daripada kaedah pengerasan permukaan yang lain.

4) Pemanasan induksi dalam kebanyakan kes meningkatkan produktiviti dan memperbaiki keadaan kerja.

Relau lebur aruhan

Relau aruhan atau peranti boleh dianggap sebagai sejenis pengubah di mana gegelung primer (aruh) disambungkan kepada sumber arus ulang-alik dan badan yang dipanaskan itu sendiri berfungsi sebagai gegelung sekunder.

Proses kerja relau lebur aruhan dicirikan oleh pergerakan elektrodinamik dan haba logam cecair dalam tab mandi atau mangkuk, yang menyumbang kepada mendapatkan logam dengan komposisi yang sama dan suhu seragamnya di seluruh isipadu, serta sisa logam yang rendah (beberapa kali kurang sedikit daripada dalam relau arka).

Relau lebur aruhan digunakan dalam pengeluaran tuangan, termasuk berbentuk, daripada keluli, besi tuang, logam bukan ferus dan aloi.

Relau lebur aruhan boleh dibahagikan kepada relau saluran frekuensi industri dan relau pijar frekuensi industri, sederhana dan tinggi.

Relau saluran aruhan ialah pengubah, biasanya pada frekuensi kuasa (50 Hz). Penggulungan sekunder pengubah ialah penggulungan logam cair. Logam itu tertutup dalam saluran refraktori anulus.

Fluks magnet utama mendorong EMF dalam logam saluran, EMF mencipta arus, arus memanaskan logam, oleh itu relau saluran aruhan adalah serupa dengan pengubah yang beroperasi dalam mod litar pintas.

Induktor relau saluran diperbuat daripada tiub tembaga membujur, ia disejukkan dengan air, bahagian saluran perapian disejukkan oleh kipas atau oleh sistem udara berpusat.

Relau aruhan saluran direka untuk operasi berterusan dengan peralihan yang jarang berlaku dari satu kelas logam ke yang lain. Relau aruhan saluran digunakan terutamanya untuk mencairkan aluminium dan aloinya, serta tembaga dan beberapa aloinya. Siri relau lain dikhususkan sebagai pengadun untuk memegang dan memanaskan besi cecair, logam bukan ferus dan aloi sebelum tuangan dalam acuan faundri.

Pengendalian relau pijar aruhan adalah berdasarkan penyerapan tenaga elektromagnet oleh cas konduktif. Sel diletakkan di dalam gegelung silinder - induktor. Dari sudut pandangan elektrik, relau pijar aruhan ialah pengubah udara litar pintas yang penggulungan sekundernya ialah cas pengalir.

Relau pijar aruhan digunakan terutamanya untuk mencairkan logam tuangan dalam mod operasi kelompok dan, tanpa mengira mod operasi, untuk mencairkan aloi tertentu, seperti gangsa, yang memberi kesan buruk pada lapisan relau saluran.