Контрольные вопросы:

1. В чем заключаются особенности нагрева стальных заготовок?

2. Какие особенности, преимущества и недостатки имеет электродный способ нагрева?

3. Как зависит мощность нагревательных установок электродного типа от физико-химического состояния самого нагреваемого материала?

4. Укажите основные области использования элементных нагревательных установок в сельском хозяйстве.

5. Какими основными свойствами должны обладать материалы, используемые для изготовления нагревательных элементов?

6. Из каких материалов изготовляются нагревательные элементы?

5. Электродуговой нагрев

В данной теме необходимо изучить физическую природу электродугового разряда, свойства и характеристики электрической дуги, обратить внимание на эффекты, сопровождающие горение дуги.

Электрическая дуга (как газовый проводник) по длине не однородна и состоит из трех последовательных участков: катодная область, столб дуги и анодная область.

Следует отметить, что к основным параметрам электрической дуги, характеризующим ее свойства, относится вольт-амперная характеристика, представляющая собой зависимость падения напряжения на дуге от значения тока. Дуговая сварка является одним из наиболее совершенных способов соединения различных металлов и сплавов.

В настоящее время выпускаются дуговые сварочные агрегаты на постоянном и переменном токе. Надо изучить преимущества и недостатки этих двух типов установок, их конструкции, электрические схемы и источники питания переменного и постоянного тока. Необходимо знать требования, предъявляемые к источникам питания для обеспечения устойчивого горения дуги и качественного выполнения сварки.

Контрольные вопросы:

1. Дайте определение понятию «электрическая дуга»! Каковы ее свойства и характеристики?

2. Как происходит возбуждение дуги и чем поддерживается устойчивость се горения?

3. Объясните физические явления, происходящие при дуговой электросварке.

4. Какие существуют виды электросварки и в чем их принципиальное различие?

5. Перечислите основные преимущества и недостатки сварочных агрегатов на переменном и постоянном токе.

6. Укажите требования, предъявляемые к источникам сварочного тока.

6. Индукционный нагрев

При изучении высокочастотного нагрева следует отметить, что он является одним из прогрессивных способов термообработки как проводников, так и диэлектриков. В настоящее время в зависимости от электрических свойств материала широко распространены два способа высокочастотного нагрева:

• индукционный нагрев проводниковых материалов в магнитном поле;

• диэлектрический нагрев полупроводников и диэлектриков в электрическом поле.

Индукционный нагрев осуществляется в переменном магнитном поле. Проводники, помещенные в поле, нагреваются вихревыми токами, наводимыми в них по законам электромагнитной индукции. Необходимо знать, что, в зависимости от применяемых частот, можно осуществить различные виды индукционного нагрева:

• Поверхностный;

• Глубинный;

• Сквозной.

В процессе высокочастотной закалки используется явление поверхностного эффекта, причем при изменении частоты магнитного поля можно в широких пределах регулировать глубину проникновения тока в металл и тем самым получать, заданную толщину закаленного слоя с очень большой точностью. Здесь надо иметь четкое представление о том, что, теплопроводность металла при закалке играет отрицательную роль и заставляет вести процесс с высокой скоростью, а следовательно, с большими энергетическими мощностями. Явление «катушечного эффекта», т.е. свойство токов высокой частоты проходить по внутренней части витка, определило наиболее широко используемую форму индуктора в виде кольца, согнутого из медной шины или трубки и обеспечивающего выделение тепла в заданной области.

Надо иметь ясное представление о том, что достаточно высокий коэффициент полезного действия индукционного нагрева может быть получен лишь при определенном соотношении между размерами нагреваемого тела и частотой тока.

Студенту необходимо ознакомиться с методикой расчета индукторов. В. результате теплового расчета определяются мощности, подводимые к индуктору и потребляемые из сети, в результате электрического расчета определяются основные геометрические размеры индуктора.

Студент должен ознакомиться с выпускаемыми промышленностью основными типами машинных и ламповых генераторов токов высокой частоты, их схемами, техническими характеристиками и возможностями использования их для диэлектрического и индукционного нагрева. При этом необходимо обратить внимание на конструктивные особенности и параметры колебательных контуров генераторов, на принципиальные различия рабочих устройств для нагрева проводников и диэлектриков. Очень важными вопросами являются согласование нагрузки и обеспечение оптимального режима генератора при нагреве данного материала. Также надо изучить возможные способы повышения коэффициента полезного действия ламповых генераторов при диэлектрическом нагреве и компенсации реактивной мощности индукторов, при индукционном нагреве.

Необходимо знать, что в последнее время машинные генераторы вытесняются более надежными статическими преобразователями частоты, выполненными на трансформаторах и тиристорах.

Следует ознакомиться с выпускаемыми промышленностью установками индукционного нагрева и знать, по каким основным параметрам они выпускаются.