Instalace indukčního ohřevu a temperování
V indukčních instalacích se teplo v elektricky vodivém vyhřívaném tělese uvolňuje proudy, které jsou v něm indukovány střídavým elektromagnetickým polem.
Výhody indukčního ohřevu ve srovnání s ohřevem v odporových pecích:
1) Přenos elektrické energie přímo do ohřívaného tělesa umožňuje přímý ohřev vodivých materiálů. Zároveň se zvyšuje rychlost ohřevu oproti instalacím s nepřímým působením, kde je produkt ohříván pouze z povrchu.
2) Přenos elektrické energie přímo do ohřívaného tělesa nevyžaduje kontaktní zařízení. Je vhodný v podmínkách automatizované výrobní výroby, kdy se používá vakuum a ochranné prostředky.
3) Díky jevu povrchového efektu se v povrchové vrstvě zahřívaného produktu uvolňuje maximální výkon. Indukční ohřev při chlazení proto zajišťuje rychlý ohřev povrchové vrstvy produktu.To umožňuje získat vysokou povrchovou tvrdost součásti s relativně viskózním médiem. Indukční povrchové kalení je rychlejší a ekonomičtější než jiné metody povrchového kalení.
4) Indukční ohřev ve většině případů zlepšuje produktivitu a zlepšuje pracovní podmínky.
Indukční ohřev je široce používán pro:
1) Tavení kovů
2) Tepelné zpracování dílů
3) Zahříváním dílů nebo polotovarů před plastickou deformací (kování, lisování, lisování)
4) Pájení a vrstvení
5) Svarový kov
6) Chemické a tepelné zpracování výrobků
V instalacích indukčního ohřevu vytváří induktor elektromagnetické pole, vede ke kovové části vířivé proudy, jehož největší hustota dopadá na povrchovou vrstvu obrobku, kde se uvolňuje největší množství tepla. Toto teplo je úměrné výkonu dodávanému do induktoru a závisí na době ohřevu a frekvenci proudu induktoru. Vhodnou volbou výkonu, frekvence a doby působení lze ohřev provádět v povrchové vrstvě různé tloušťky nebo po celém úseku obrobku.
Indukční topná zařízení mají v závislosti na způsobu nabíjení a povaze provozu přerušovaný a nepřetržitý provoz. Ten lze zabudovat do výrobních linek a automatických procesních linek.
Zejména indukční povrchové kalení nahrazuje tak nákladné operace povrchového kalení, jako je nauhličování, nitridování atd.
Indukční kalící zařízení
Účel indukčního povrchového kalení: dosažení vysoké tvrdosti povrchové vrstvy při zachování viskózního prostředí součásti. Pro dosažení takového vytvrzení se obrobek rychle zahřeje do předem stanovené hloubky proudem indukovaným povrchovou vrstvou kovu, načež následuje ochlazení.
Hloubka průniku proudu do kovu závisí na frekvenci, pak povrchové kalení vyžaduje různé tloušťky kalené vrstvy.
Existují následující typy indukčního povrchového kalení:
1) Současně
2) Současné otáčení
3) Průběžně-sekvenční
Simultánní indukční kalení — spočívá v současném zahřátí celého kaleného povrchu s následným ochlazením povrchu, vhodné je kombinovat induktor a chladič. Aplikace je omezena výkonem elektrocentrály. Vyhřívaná plocha nepřesahuje 200-300 cm2.
Simultánně sekvenční indukční kalení — charakterizované tím, že jednotlivé části ohřívaného dílu se ohřívají současně a postupně.
Kontinuální sekvenční indukční kalení - používá se v případě velké délky kaleného povrchu a spočívá v zahřívání části součásti při kontinuálním pohybu součásti vůči induktoru nebo naopak. Po ohřevu následuje povrchové chlazení. Je možné použít samostatné chladiče nebo je kombinovat s induktorem.
V praxi se myšlenka indukčního povrchového kalení uplatňuje v indukčních kalicích strojích.
Existují speciální indukční kalicí stroje určené pro zpracování konkrétního dílu nebo skupin dílů, mírně odlišných velikostí a univerzální indukční kalicí stroje pro zpracování libovolného dílu.
Vytvrzovací stroje zahrnují následující položky:
1) Snižovací transformátor
2) Induktor
3) Bateriové kondenzátory
4) Systém vodního chlazení
5) Prvek ovládání a řízení stroje
Univerzální stroje pro indukční kalení jsou vybaveny zařízeními pro fixaci dílů, jejich pohyb, otáčení, možnost výměny induktoru. Konstrukce induktoru kalení závisí na typu povrchového kalení a tvaru kaleného povrchu.
V závislosti na typu povrchového kalení a konfiguraci dílů se používají různé konstrukce kalicích induktorů.
Zařízení pro vytvrzování induktorů
Induktor se skládá z indukčního drátu, který vytváří střídavé magnetické pole, přípojnic, svorkovnic pro připojení induktoru ke zdroji energie, potrubí pro přívod a odvod vody. Jednootáčkové a víceotáčkové tlumivky se používají k kalení rovných povrchů.
Je zde induktor pro kalení vnějších ploch válcových dílů, vnitřních plochých ploch atd. Existují válcové, smyčkové, spirálově válcové a spirálové ploché. Při nízkých frekvencích může induktor obsahovat magnetický obvod (v některých případech).
Napájecí zdroje pro vytvrzování induktorů
Jako zdroje energie pro středofrekvenční zhášecí tlumivky slouží elektrické strojní a tyristorové měniče, poskytující pracovní frekvence do 8 kHz.Pro získání frekvence v rozsahu 150 až 8000 Hz se používají strojní generátory. Lze použít ventilově řízené měniče. Pro vyšší frekvence se používají elektronkové generátory. V oblasti zvýšené frekvence se používají strojní generátory. Konstrukčně je generátor spojen s hnacím motorem v jednom konverzním zařízení.
Pro frekvence od 150 do 500 Hz se používají klasické vícepólové generátory. Pracují ve vysokých rychlostech. Přes prstencový kontakt je napájena budicí cívka umístěná na rotoru.
Pro frekvence od 100 do 8000 Hz se používají indukční generátory, jejichž rotor nemá vinutí.
U běžného synchronního generátoru budicí vinutí otáčející se s rotorem vytváří střídavý tok ve vinutí statoru, v indukčním generátoru pak rotace rotoru způsobuje pulsaci magnetického toku spojeného s magnetickým vinutím. Použití indukčního generátoru se zvýšenou frekvencí je způsobeno konstrukčními obtížemi generátorů pracujících na frekvenci > 500 Hz. V takových generátorech je obtížné umístit vícepólová vinutí statoru a rotoru; pohon je prováděn asynchronními motory. S výkonem do 100 kW jsou oba stroje obvykle spojeny v jednom krytu. Vysoký výkon - dva případy Indukční ohřívače a chladicí zařízení mohou být napájeny strojními generátory pomocí indukčního nebo centrálního napájení.
Indukční výkon je užitečný, když je generátor plně nabitý jedinou jednotkou běžící nepřetržitě v kovových topných tělesech.
Centrální napájení — za přítomnosti velkého počtu cyklicky pracujících topných těles.V tomto případě je možné ušetřit instalovaný výkon generátorů díky současnému provozu samostatných topných jednotek.
Obvykle se používají generátory s vlastním buzením, které mohou poskytnout výkon až 200 kW. Takové lampy pracují při anodovém napětí 10-15 kV; vodní chlazení slouží k chlazení anodových výbojek se ztrátovým výkonem větším než 10 kW.
K získání vysokého napětí se obvykle používají výkonové usměrňovače. Výkon dodávaný instalací. Tyto korekce se často provádějí úpravou výstupního napětí usměrňovače a použitím spolehlivého stínění koaxiálních kabelů pro přenos vysokofrekvenčního napájení. V případě nestíněných topných stojanů by se mělo použít dálkové ovládání i mechanický automatický provoz, aby se vyloučila přítomnost personálu v nebezpečném prostoru.