Применение индукционного нагрева в промышленности

Физические свойства определенных материалов обусловливают применение метода индукционного нагрева в металлообработке для литья, зачистки деталей, других видов термообработки. В чем же суть этого явления? 1

Индукционный нагреватель в действии

Индукционный нагрев – это процесс бесконтактного нагрева электропроводящего материала, расположенного внутри индуктора, переменным магнитным полем. Индуктор являет собой моток провода (как правило, медного), при пропускании тока разной частоты через который вокруг создается переменное магнитное поле. Это магнитное поле за счет действия высокочастотного тока вытесняет образующиеся вихревые токи в верхние слои токопроводящего материала, благодаря чему повышается плотность тока заготовки, расположенной внутри индуктора, и происходит нагрев без какого-либо контакта с источником тепла. Дальнейшее прогревание детали происходит по принципу теплопроводимости. Ключевым параметром термообрабатываемой заготовки является мощность, выделяемая ею при воздействии переменного магнитного поля. Показатели мощности зависят как от частоты тока, пропускаемого через первичную обмотку (медный провод), так и от физических характеристик токопроводящего материала. Следует знать то, что во время работы индуктор в значительной мере нагревается, так как на него влияет тепловая энергия, выделяемая не только обмоткой, но и раскаленной заготовкой. Поэтому чаще всего медная обмотка охлаждается с помощью воды: она подается, чтобы обезопасить процесс и пользователя в случае прожигания материалов. 2

Прибор для нагрева подшипников, функционирующий по принципу индукционного нагрева

История применения технологии индукционного нагрева немалая. Первые опыты прогрева металлов с помощью индукционной бессердечниковой печи датируются 1913 годом и принадлежат фирме Лоренс. А выпуск первых печей высокой частоты, работающих по принципу индукционного нагрева, зафиксирован в 1915 – 1916 годах. Поэтому с уверенностью можно сказать, что до середины тридцатых годов прошлого столетия метод индукционного нагрева применялся главным образом в двух направлениях промышленности: для литья деталей из металла, а также для бесконтактного разогрева деталей электроламп. С интервалом в почти 50 лет произошел существенный прорыв в области практического применения метода индукционного нагрева – он стал использоваться для таких целей, как:

  • Плавка, пайка металлов;
  • Создание новых образцов материалов в результате проведения опытов;
  • Термическая обработка деталей со сложной поверхностью;
  • Обработка деталей очень малых размеров, которые не подлежат обработке при помощи дугового или газопламенного нагрева;
  • Обработка изделий в ювелирной отрасли;
  • Термическая обработка и гибка металла;
  • Закалка поверхностей заготовок;
  • Стерилизация медицинских инструментов;
  • Бесконтактное прогревание катода, используемых для изготовления вакуумных электрических приборов.

Преимущества использования именно этого метода нагрева безусловны и очевидны. Во-первых, пропускание разночастотных токов через индуктор позволяет бесконтактно обрабатывать детали, то есть исключает возможность возникновения погрешностей, которые имеют место при непосредственном контакте заготовки и генератора тепловой энергии. Во-вторых, с помощью бессердечниковых индукторов можно обрабатывать детали, находящиеся в окисляющихся средах, газах, жидкостях, которые не проводят ток. Эти же свойства вихревых токов позволяют прогревать детали, находящиеся внутри стеклянного, пластмассового или деревянного корпуса без повышения температуры вышеперечисленных материалов. В-третьих, гидродинамические усилия, образующиеся в результате работы переменного магнитного поля, позволяют металлу в процессе разогрева интенсивно смешиваться – вплоть до подвешивания заготовки в воздухе. Благодарю этому физическому свойству ученые нашли способ создавать сверхчистые сплавы. В-четвертых, отсутствие продуктов горения, что положительным образом сказывается как на состоянии окружающей среды, так и на микроклимате помещения, в котором используется индуктор. Неоценимы компактные габариты индуктора, а также то, что с помощью его можно производить избирательную обработку материалов. 3

Использование индуктора в лабораторных условиях

«КБ Карат» — это конструкторское бюро, сотрудники которого готовы проектировать электронную технику и приборы как для промышленных предприятий, так и по индивидуальному заказу клиента. Еще одним направлением деятельности компании является модернизация устаревшего и технически неэффективного оборудования. Тема использования индукционного нагрева в промышленности актуальна для нашего конструкторского бюро, ведь сейчас ведутся активные разработки индукционного нагревателя, которое бы можно было встраивать в термопластавтоматы советского образца и заменять ими низкоэффективные теплогенерирующие комплектующие. 4

Термопластавтомат горизонтальный

Направление, в котором мы сегодня работаем, довольно перспективное: создание такого нагревателя разрешило бы финансовые вопросы некрупных предприятий, которые используют термопластавтоматы старого образца. Руководитель небольшой фирмы заинтересован в повышении эффективности работы, но ограниченные финансовые ресурсы не позволяют приобрести современную машину для литья. Зато фирма вполне осилит покупку такого индукционного нагревателя и привлечение нашего специалиста, который осуществит модернизацию и запуск технически обновленного оборудования. Кроме того, «КБ Карат» занимается разработкой индукционного нагревателя для подшипников и их составных частей. Это устройство используется для контролируемого повышения температуры изделия с целью упростить их установку на цилиндрический вал. Обращайтесь к нам — и вы убедитесь в преимуществах промышленного использования индукционного нагрева, умноженных на нашу компетентность и изобретательность.