I. ТЕПЛОВОЕ

1. Нагрев сопротивлением.

За счет выделения тепла в проводящем материале при протекании по нему тока I. Кол-во тепла определяется законом Джоуля-Ленца Q=I²Rt. Плотность постоянного тока по сечению проводника простой конструкции распределяется равномерно, проводник нагревается равномерно. Плотность переменного тока по сечению проводника даже простой формы распределяется неравномерно вследствие влияния поверхностного эффекта и эффекта близости, что ведет к неравномерному нагреву материала.

В установках прямого действия тепло выделяется в самом изделии, включенном в электрическую цепь. В установках косвенного действия тепло передается нагреваемому объекту конвекцией, излучением, теплопроводностью от специальных нагревательных элементов.

2. Индукционный нагрев.

Нагрев при бесконтактной передаче энергии в нагреваемое тело с помощью электромагнитного поля.

Примечание: для плавки металлов, нагрева заготовок под ковку и штамповку поверхностной закалки и т.п.

Определяется вихревыми токами, индуктированными в нагреваемой детали электромагнитным полем, которое создается специальным индуктором. Плотность индуктированных в проводнике вихревых токов уменьшается от поверхности к центру – явление поверхностного эффекта. Амплитуда плотности тока в массивном однородном теле убывает непрерывно по экспоненте е^1/А. На расстоянии А от поверхности она уменьшается в е раз, величина А – глубина проникновения тока в данный материал.

3. Диэлектрический нагрев – нагрев непроводящих материалов и полупроводников за счет: 1.сквозной ток утечки. 2. частичный разряд. 3. дипольная поляризация.

Нагрев производят в переменном эл. Поле, нагрев идет изнутри к поверхности.

4. Электронно-лучевой – электроны, эмитированные катодом электронной пушки, ускоряются эл.полем между катодом и анодом, приобретая кинетическую энергию W= mV²/2=eU_уск, где U_уск – ускоряющее напряжение (разность потенциалов на участке, пройденном электродом). Достигнув поверхности, электроны внедряются в вещество: 1. основная часть электронов тормозится полем ионов кристаллической решетки и отдельных частиц, передавая им свою W. Это основной полезный процесс преобразования в тепло, используемый для проведения технологического процесса. 2. Часть электронов отражается от поверхности нагреваемого объекта. Их энергия – потери. 3. при резком торможении в твердом теле первичных электронов, электроны испускают кванты электромагнитного излучения, частота которых находится в области рентгеновского спектра. Мощность потерь рентгеновским излучением составляет доли % мощности пучка, но биологическое воздействие его опасно для персонала, следовательно не рекомендуется применять ускоряющее напряжение выше 30-40 кВ.

5. Электродуговой – материал нагревается за счет выделения теплоты, поступающей от эл.дуги и электродов.

6. Плазменный – нагрев при использовании низкотемпературной плазмы, получающейся при пропускании газа через дуговой разряд или высокочастотное переменное электромагнитное или электрическое поле.

7. Электроискровой – искровой разряд возникает, когда напряженность эл.поля достигает Е_пр для данного газа. Искровой разряд: электронные лавины концентрируются в узком канале сильноионизированного газа, и этот канал (отриммер) начинает очень быстро, со скоростью порядка 10⁶ м/с продвигаться от анода, где концентрация электронных лавин наибольшая, к катоду. Дойдя до катода, отриммер замыкает цепь, возникает канал сквозной проводимости, и между электродами проскакивает искра. В этом канале сила тока достигает больших значений, газ разогревается до очень больших температур и светится. Высокая температура и давление газа в искре обуславливают сильное тепловое и механическое воздействие. Оно лежит в основе метода электроискровой обработки металлов. Преобразование энергии в искровом разряде имеет импульсный характер, значит источник питания U должен быть достаточным для создания между электродами необходимой напряженности поля, а внутреннее R и постоянная времени настолько малыми, чтобы в искре выделилась достаточная мощность.

Разряд самостоятельный – возникает лишь за счет источника питания.

Разряд несамостоятельный – возникает в предварительно ионизированном межэлектродном промежутке.

8) Лазерный – нагрев поверхности объектов при поглощении ими высококонцентрированных потоков световой энергии, полученных в лазерах – оптических квантовых генераторах. Значения энергии и напряженности поля излучения ОКГ весьма велики – при таких значениях происходит разрушение в любых веществах. Это свойство положено в основу технологического применения ОКГ для получения отверстий, обработки тонких пленок, сварки и др.

II. ХИМИЧЕСКОЕ.

1. Электролизный – эл.энергия преобразуется в химическую при электролизе – выделение веществ на электродах при прохождении тока через электролит. В промышленности широко применяется электролиз меди, цинка, алюминия.

4) Электрохимическая полировка – при прохождении тока через электролит и электроды происходит растворение поверхности анода в электролите, поскольку плотность тока на выступах больше, они растворяются быстрее – происходит полирование поверхности изделия.

III. МЕХАНИЧЕСКОЕ.

1. Магнитоимпульсный метод преобразования – обрабатываемый материал помещают в индуктор, в момент подключения источника энергии (конденсаторн.к индуктору через его обмотку проходит батарея) мощный импульс тока. Образующееся мощное магнитное поле индуктирует в материале вихревые токи, возникающие при этом электромагнитные силы могут достигать десятков тонн на см².

2. Ультразвуковой – электродинамические, магнитоотрикционные пьезоэлектрические источники ультразвуковых колебаний преобразуют электрическую энергию в механические упругие колебания. Отрикционный преобразователь помещают в переменное электрическое поле ультразвукового диапазона частот, изменение линейных размеров преобразователя в виде упругих колебаний передается промежуточной среде (воде). При этом в жидкой среде возникают эффекты, которые в сочетании с энергией упругих колебаний высокой частоты эффективно воздействуют на вещество.

ЭЛЕКТРОТЕРМИЯ

1. Основные законы теплопередачи.

Теплопередача – переход тока из одной части пространства в другую, от одного тела к другому, или внутри тела от одной его части к другой.

Теплопроводность – обусловлена тепловым движением и энергетическим воздействием микрочастиц. Это передача теплоты внутри твердого тела или жидкости (газа) от областей с более высокой температурой к области с более низкой температурой.

Тепловой поток в стенке толщиной l: q= Q_m-_m/ 1/F_p, где  - температура,  - теплопроводность, F_p – площадь.

Конвекция – теплопередача в жидкостях или газах, при которой перемещаются отдельные частицы и отдельные элементы объема вещества, переносящие присущий им запас тепловой энергии, т.е. перенос теплоты вместе с переносом массы вещества.

Ф_конв=h(_cm-_n)F_cm, где h – коэффициент теплоотдачи.

Излучение – передача теплоты в невидимой (инфракрасной) и видимой части спектра.