Способ индукционного нагрева перед сваркой давлением плоских деталей из разнородных материалов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛ ИСТИЧ Е СКИХРЕСПУБЛИК гз к 1 з/оо, го/ооОЦ 2 ТЕНИЯ-ф 17 аМ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР САНИЕ ИЗОБ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) Авторское свидетельство СССР М 1177106, кл. В 23 К 20/00, 1984., Авторское свидетельство СССР В 1391833, кл. В 23 К 13/00, 1986,Установки индукционного нагрева./Под ред, А,Е.Слухоцкого, - Л,: Энерго- издат, 1981.(54) СПОСОБ ИНДУКЦИОННОГО НАГРЕВА ПЕРЕД СВАРКОЙ ДАВЛЕНИЕМ ПЛОСКИХ Изобретение относится к электротехнике, а именно к электротермии,Известен способ косвенного кондуктивного нагрева для диффузионной сварки деталей, заключающийся в совместном использовании индукционного нагревателя и нагревателя сопротивления, Этот способ обеспечивает равномерный нагрев, однако он инерционен, так как нагрев осуществляется,за счет теплопередачи, Кроме того, КПД данног 1 о способа невысок, поскольку происходит нагрев подового нагревателя, Устройство для осуществления данного способа сложно и громоздко.,. Известен способ высокочастотной сварки полосовых материалов, заключающийся в предварительном выборе высот свариваемых полос с последующей высокочастотной(е 1 745465 А 1 ДЕТАЛЕЙ ИЗ РАЗНОРОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ(57) Использование: электротермия для повышения КПД индукционного нагрева перед сваркой давлением плоских деталей иэ разнородных материалов. Сущность изобретения; перед сваркой детали укладывают одну на другую и воздействуют на них электромагнитным полем индуктора со стороны детали, имеющей большее удельное сопротивление. Частоту тока индуктора выбирают из условия получения глубины проникновения электромагнитного поля больше, чем толщина детали с большим удельным сопротивлением. Нагреваемые детали устанавливают над индуктором, 2 з.п.ф-лц, 1 ил,контактной сваркой. Выбор высот свариваемых полос производят в зависимости от удельной энтальпии, удельного электросопротивления и коэффициента температуропроводности каждого из элементов биметалла. Данный способ позволяет получать качественнце биметаллические материалы за счет создания необходимого тепловложения в каждый компонент биметалла.Однако данный способ имеет не достаточно высокий КПД ввиду нерегулируемости воздействующего нап ряжения.Целью изобретения является повышение КПД способа.Поставленная цель достигается способом индукционного нагрева перед сваркой давлением плоских деталей из разнородных материалов, при котором детали укладывают одну на другую и воздействуют на них электромагнитным полем индуктора причем воздействуют со стороны детали, имеющей большее удельное сопротивление. Кроме того, частоту тока индуктора выбирают из условия получения глубины проникновения электромагнитного поля больше, чем толщина детали с большим удельным сопротивлением. В целях более удобного проведения способа нагреваемые детали устанавливают над индуктором.На чертеже представлено схематическое иэображение реализации предлагаемого способа.На чертеже обозначены; металлическая деталь 1, материал которой имеет более высокое удельное сопротивление, вторая металлическая деталь 2 или тепло- распределитель, индуктор 3 и источник 4 питания регулируемой частоты. Перед сваркой детали 1 и 2 совмещают, располагают над индуктором 3, как бы надевая их на индуктор, обмотки индуктора 3 подключены к регулируемому источнику 4 питания,Способ реализуется следующим образом.Для металлической детали 1 вычисляют частоту 1 по формуле где Л- глубина проникновения электромагнитного поля (должка быть более б - толщины металлической детали);1 - частота электромагнитного воздействия;р - удельное сопротивление материала детали 1;,и - относительная магнитная проницаемость материала детали 1.Совместив детали 1 и 2, вводят их в зонуэлектромагнитного поля индуктора 3; задают расчетную величину частоты электромагнитного поля,Способ реализован в технологическомпроцессе изготовлекия кухонной посуды с теплораспределителем, так называемой "посуды с непрогорающим дном". Кастрюлюю изготавливают из стали 1 Х 18 Н 10 Т с толщиной стенок и дна 1 мм, теплораспределитель изготавливают из алюминия АДс толщиной 10 мм. Частота электромагнитного поля рассчитывалась по формуле(1) и выбрана 6 кГц из условия достаточности проникновения поля в алюминиевый распределитель, При этой частоте и выше глубина проникновения электромагнитного поля превышает толщину стенок кастрюли и происходит разогрев теплораспределителя 2. При этом деталь 1 не оказы 50 55 1. Способ индукционного нагрева перед сваркой давлением плоских деталей иэ разнородкых материалов, при котором детали укладывают одну на другую и воздействуют на них электромагнитным полем икдуктора, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью. повышения КПД, электромагнитным полем воздействуют на свариваемые детали со стороны детали, имеющей большее удельное сопротивление.2. Способ по и, 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что частоту тока индуктора выбирают из условия получения глубины проникновевает экранирующего воздействия цля вто рой детали. Для выбранной пары материалов А и сталь оптимальная температура сварки составляет 610 С, При меньших тем пературах не происходит сварки, при больших - материал теплораспределителя "течет". Таким образом, необходимо нагревать обе детали до 1=610 С за одно и то же время. Исходя из этого, найдена оптималь ная частота электромагнитного поля, прикоторой разогрев обеих деталей достаточен для сварки. По предлагаемому способу затрат на разогрев (предварительную подготовку) не требуется, нагрев производится 15 местно в течение 20 с с установкой мощностью40 кВт, Затраты электроэнергии на 1 единицу составляют 0,22 кВт/ч. На печи мощно- стью 50 кВт по существующей технологии греют 40 единиц до температуры 610 С в 20 .течение 20 мин. Затраты электроэнергии нанагрев всей установки до заданной температуры в течение 4 ч составляют 200 кВт/ч.Затраты на нагрев 1 единицы = 0,42 кВт/ч без учета затрат на разогрев всей установки 25 до заданной температуры. Экономия электроэнергии на 1 единицу изделия составляет 0,20 кВт/ч. С учетом выпуска продукции 0,5 млн. штук в год экономия составит 100 тыс, кВт/ч.30 Кроме того, предлагаемый способ позволяет повысить производительность труда, увеличить выпуск изделий, так как установка компактна, позволяет разместить на существующих площадях несколько та ких установок, КПД способа повышаетсяввиду непосредственного нагрева изделия без промежуточного нагрева теплопередающих элементов, при этом не происходит рассеивания тепла в окружающую среду. Ус тройство для реализации способа не требует устройств подвода и отвода индуктора или детали, взаимное расположение деталей фиксируется до нагрева и не изменяется в последующем.45формула изобретения1745465 3. Способ по и. 1, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что нагреваемые детали устанавливаютнад индуктором. ния электромагнитного поля больше, чемтолщина детали с большим удельным сопротивлением. Составитель П,Рой Техред М.Моргентал зманедактор И.Горная Корректор А,Осаулен оиэводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 10 аказ 2,350 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5