4.9 Сурет.Аумақты балқудың сұлбасы.

1-поликристалл; 2-индуктор;

3-балқыған аумақ; 4-монокристалл

Индукторға баратын жеткілікті қуат кезінде металл айнымалы электромагнит өрісінде балқиды, және потенциалды шұңқырда ұсатап тұратын конструкциясыз ілініп тұрады. Жоғары сапалы монокристаллдарды өсіреді және тигелі жоқ балқыту аумағының көмегімен энергияны индуктивтілік әдісімен балқымаға береді (4.9 сурет). Аумақты балқу үшін жұқа балқыған аумақтың, ұзын қатты үлгі арқылы баяу орын ауыстыруы, соның нәтижесінде қоспалардың қайта таралуы және берілген материалдың кристаллды құрамының өзгеруі сипат алады. Беттің сәулеленуінің кесірінен, қайта бағытталған материалдардың кішкене жылу өткізгішінің (кремний,германий және т.б) нәтижесінде және олардың максималды аумақтағы температурасы салыстырмалы кедергінің температурасынан, күшті байланыс арқасында кристалл бетінің астында пайда болатындықтан, сақина формасына ие болады.

Жоғары температуралы кристалл заттарын өсірудің үлкен мүмкіндігі сумен суытылған металлдан жасалынған тигльдердегі индукциялық балқыманы ашады.

§4.3 Индукциялық қыздырылған қондырғылар

Индукциялық қыздырылған қондырғылар әр түрлі технологиялық процесстерде машинажасау және өндірістің басқа да салаларында кеңінен қолданылған. Оларды екі негізгі түрлерге бөледі: тесіп және үстінен өткен қызу.

Тесіп өту қызуының индукциялық қондырғылары дайындамаларды келесі пластикалық деформация кезінде қыздыру үшін қолданылады: ковкілеу, штампылау, престеу, жұқалау және т.б

Қызудың басқа түрімен салыстырғанда (жану пештерінде, резисторлы қызу пештерінде) индукциялық қызу металлдың аз иісіне ие болады және қабыршақтың өңделген бұйымға түсуінен сапасыздығы төмен болады.

Қыздырылған бұйымдардың геометриялық параметрлеріне байланысты,және олардың қондырғыларындағы индукциялық қоректену көзіндегі материалды жиілікте дайындайды.

Үстінен өткен қызу қондырғысын орнату үшін жұмыс жиілігін, жылудың бөлінгені , қабаттың анықталған қалыңдығының және үстіңгі жағының жоғары градиенттегі температурасының жоқтығы кезінде, қабатта қалыңдығы жеткілікті бұйымның қимасы бойынша жүзеге асырылады. Сол кезде бұйым беті және ПӘК қондырғысы қызып кетудің аз мөлшеріне ие болады.

Қызуды терең деп есептейді, егер шарты орындалса, мұндағы -қызған дайындаманың радиусы; ыстық дайындама металлына токтың өту тереңдігі. Цилиндрлі болат дайындамалары үстінен өту қызуы үшін қажетті жиілік мына қатынас бойынша анықталады

мұндағы - қызған дайындаманың диаметрі, см.

Жұмыс режимі бойынша үстінен өту қызуын периодты және үзіліссіз әрекеттесу деп бөледі. Периодты әрекеттесу қондырғыларында тек бір ғана бұйым және оның бөлігі ғана қызады.Магнит материалынан жасалынған дайындама қызған кезде пайдаланылған қуаттың өзгерісі:басында ол өседі, содан кейін Кюри нүктесіне жеткен кезде 60-70% - ке дейін төмендейді. Түсті металлдардан жасалынған дайындамаларды қыздырған кезде қызудың соңындағы қуат салыстырмалы электр кедергісінің арқасында бірнеше рет жоғарылайды.

4.10 Сурет. Үзіліссіз әрекеттесу кезіндегі индукциялық қызу қондырғыларының сұлбасы.

а, в, г –бойлай; б, d – көлденең магнит өрісінде; 1-индуктор; 2-қыздырылатын бұйым; 3-жылу изоляторы; 4-бұйымды ауыстыратын механизм; 5-магнитөткізгіш.

Үзіліссіз әрекеттесу қондырғыларында біруақытта бірнеше дайындамалар орналасады, олар бойлай және көлденең магнит өрісінде орналасқан (4.10 сурет).Қыздыру процесі кезінде олар индуктор ұзындығы бойынша орын ауыстырады, және берілген температурада қызады. Үзіліссіз әрекеттесу қыздыруларында қоректену көзінің қуаты қолданылады, өйткені олардың қоректену көзінен пайдаланылатын орташа қуаты,периодты әрекеттесу кезіндегі қызудың қуатынан жоғары болады.

Қызудың үзіліссіз әрекеттесу индукциясы қоректену көзінде жоғары ПӘК-ке ие болады, және периодты әрекеттесу қондырғыларына қарағанда олардың өнімділігі де жоғары болады. Қызудың бірнеше қоректену көзі қолданылады, сонымен қатар бір қыздырғышқа бірнеше генератордың қосылуы да болады, олар бірнеше секциядан тұрады (4.10,в сурет А, В, С секциялары).

Үстінен өту қызуы үшін индуктор қондырғысының конструкциясы бұйымның формасына және өлшеміне байланысты болады.Индукторды дөңгелек, квадрат, немесе тік бұрышты үшбұрыш қимасы ретінде жасайды. Дайындаманың соңын қыздыру үшін индукторды сызаттық немесе ілмектік түрде жасайды (4.10,г,д).

Индукциялық беттің қызуы беттік әсермен және жақындасу әсермен түсіндіріледі.

Беттік әсер нәтижесінде ток қызған бұйымға біркелкі таралмайды.Токтың ең жоғары тығыздығы дайындама қабатының үстіңгі жағында болады.Ток тығыздығының өткізгіш беттің центрінен өсуі, экспоненциальді заң бойынша жүреді : мұндағы -өткізгіш бетінен ток тығыздығының х арақашықтығына дейінгі орташа кватдратты мәні; - ену тереңдігі- өткізгіш қабатының центрге бағыты бойынша арақашықтығы, онда ток тығыздығы оның қабатындағы ток тығыздығына қарағанда рет төмендейді.

Бұдан шығатыны, қабат беттерінде жоғары жиілікті қолданған кезде, металлдың жылдам қызуын қамтамасыз ететін токтың үлкен тығыздығын алуға болады.

Беттік қызудағы индукциялық қондырғылар келесі термохимиялық өңдеу кезінде бұйымды қыздыру үшін қоданылады.

Индукциялық шынықтыру бұйымның бетін ауада жылдам суыту кезінде жылдам қыздыруға негізделген.