5. Индукционные нагревательные и закалочные установки

В индукционных установках тепло в электропроводном нагреваемом теле выделяется токами, индуктированными в нем переменным электромагнитным полем.

Индукционный нагрев широко применяется для:

1) Плавки металлов

2) Термической обработки деталей

3) Сквозного нагрева детали либо заготовок перед пластической деформацией (ковка, штамповка, прессовка)

4) Пайки и наплавки

5) Сварки металла

6) Химико-термической обработки изделий

В индукционных нагревательных установках индуктором создается электромагнитное поле, оно наводит в металлической детали вихревые токи, наибольшая плотность которых приходится на поверхностный слой детали, где и выделяется наибольшее количество тепла. Это тепло пропорционально мощности, подведенной к индуктору, и зависит от времени нагрева и частоты тока индуктора. Путем соответствующего выбора мощности, частоты и времени действия нагрев может быть произведен в поверхностном слое разной толщины либо по всему сечению детали.

Индукционные нагревательные установки по способу загрузки и характеру работы бывают периодического и непрерывного действия. Последние могут встраиваться в поточные и автоматические технологические линии.

Поверхностная индукционная закалка, в частности, заменяет такие дорогостоящие операции поверхностного упрочнения, как цементация, азотирование и др.

Индукционные закалочные установки

Цель индукционной поверхностной закалки: получение высокой твердости поверхностного слоя при сохранении вязкой середины детали. Для получения такой закалки производят быстрый нагрев детали на заданную глубину током, индуцированным поверхностным слоем металла с последующим охлаждением.

Глубина проникновения тока в металл зависит от частоты, то поверхностная закалка требует различных толщин закаливаемого слоя.

Различают следующие виды индукционной поверхностной закалки:

1) Одновременная

2) Одновременно-поочередная

3) Непрерывно-последовательная

На практике идея индукционной поверхностной закалки реализуется в индукционных закалочных станках.

Различают специальные индукционные закалочные станки, предназначенные для обработки определенной детали или групп деталей, незначительно отличающихся размеров и универсальные индукционные закалочные станки – для обработки любых деталией.

Закалочные станки включают следующие элементы:

1) Понижающий трансформатор

2) Индуктор

3) Батарея конденсаторов

4) Система водяного охлаждения

5) Элемент контроля и управления работы станка

Универсальные индукционные закалочные станки снабжаются устройствами для закрепления деталей, их передвижения, вращения, возможность для замены индуктора. Конструкция закалочного индуктора зависит от вида поверхностной закалки и от формы закаливаемой поверхности.

В зависимости от вида поверхностной закалки и конфигурации деталей используют различные конструкции закалочных индукторов.

Устройство закалочных индукторов

Индуктор состоит из индуктирующего провода, который создает переменное магнитное поле, токоподводящих шин, контактных колодок для соединения индуктора с источником питания, трубок для подачи и отвода воды. Для закалки плоских поверхностей применяют одно и многовитковые индукторы.

Существует индуктор для закалки внешних поверхностей цилиндрических деталей, внутренних плоских поверхностей и т.д. Бывают цилиндрические, петлевые, спирально-цилиндрические и спирально плоские. При низких частотах индуктор может содержать магнитопровод (в ряде случаев).