Способ термообработки металлическихизделий b индукторе

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ пц 847528 К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(51)М, Кл,з Н 05 В 6/06 6 05 0 23/19 с присоединением заявки М -Государственный комитет СССР по ямам изобретений н открытий(72) Авторы изобретения Л,С, Зимин, Э.Я . Рапопорт и О.Н. Турпак цд Ед р,.к 1ГНючв( -Питт" Вйг 5Куйбышевский ордена Трудового Красного Знамениполитехнический институт им. В.В. Куйбышеваи Институт металлургии им. А.А. Байкова АН СССР(54) СПОСОБ ТЕРМООБРАБОТКИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ В ИНДУКТОРЕ 1.щ 1 н 4 3 щц" Изобретение относится к электротермии и может быть использовано в высокопроизводительных технологических процессах для сквозного нагрева металлических иэделий перед обработкой давлением.Известен способ ускоренного индукционного нагрева, при котором производят нагрев изделий на полной мощности индуктора до достижения по" верхностью максимально возможной температуры. Затем к индуктору подводят мощность, необходимую для поддержания температуры поверхности на укаэанном уровне до выравнивания 15 по сечению изделия. При этом частота тока индуктора выбирается из условия достижения достаточно высокого КПД Г 1 Д.Недостатком данного способа являет.20 ся невозможность достижения минимального времени цикла нагрев - выдерж-. ка.Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ термообработки металлических изделий в индукторе, при котором производят нагрев изделий подключением иидуктора на полное напряжение питания на заданное время, затем отключают ин- ЗО дуктор и выдерживают изделие в течение времени, необходимом для выравнивания температуры по сечению, причем нагрев ведут с изменением частоты питания и поддерживают при этом соя Ч близким к единице 21 .Однако этот способ не обеспечивает минимального времени цикла нагрев - выдержка, что снижает производительность установки.ЦелЬ изобретения - увеличение пронэвадительности процесса.Для достижение этой цели нагрев проводят в три этапа, на первом из которых частоту питания поддерживают на уровне Г , на втором этапе плавно снижают частоту до величинына третьем частоту поддерживают на уровне Г,; при этом 1,1 выбира 1 от из соотйошения Г определяется по формулевак(5503) Упа тат где й - радиус изделия 4," магнитная проницаемость металла изделия;Р - удельное сопротивление металла изделия,На Фиг. 1 изображена программа изменения мощности Р во времени; на Фиг. 2 - программа изменения частоты Г(г) во времени; на фиг. 3 зависимость электрического КПД системы "индуктор - изделие" от частоты; на фиг. 4 - кривые изменения во,времейи температур поверхности и центра иэделия при регулировании частоты Тп (г) и Т,(с) и при постоянной частоте Тф (с) и Т (е); йа Фиг. 5 - распределение температуры по радиусу нагреваемого изделия Т(г) в конце оптимального процесса,Оптимальный процесс цикла организован следующим образом.На протяжении определенного нагрева потребляется максимальная мощность Р ,На этом интервале частотаоау питающего тока изменяется по трем участка 1, 11, 11, На участкечастота Г = Г а = сапс , где Г, целесообразно выбирать из соотношения( 5503)" Р Г а,)Р т.е. когда обеспечивается достаточно высокий электрический КПД. При этом желательно работать на частоте, соответствующей нижнему пределу этого соотношения, так как чем ниже частота, тем более равномерно прогревается изделие, Однако выборниже рекомендуемого уровняГпах резко снижает КПД и тем самым уменьшает мощность, выделяющуюся в изделии, что УВеличивает время нагрева. На участке 1 нагрева кривые Тц, Т(й) и Т, (г) и Т (й) температур в центре изделия и на поверхности совпадают. На участке 11 при ) г, где- время начала уменьшения частоты, частота плавноснижается1 от Г . до Г, где Г- Г .При этом перепад температур поверхности и центра Тп - Тв предлагаемом способе снижается по сравнению с известными способами. Это объясняется более интенсивным прогревом глубинных слоев изделия. В момент времени й частота достигает своего, нижнего значения Г ; и на третьем этапе поддерживается на этом уровне. Перепад температур поверхности и центра продолжает уменьшаться. В момент времени я нагрев прекращается и начинается этап выдержки, длительность которого с. Этот этап заканчивается когда температура поверхности и центра сравниваются, В этом случае температуры всех промежуточных слоев попадут в заданный допуск температур по сечению заготовки Тзц+.чо Формула изобретениСпособ термообработки металличес ких изделий в индукторе, при котором производят нагрев изделий подключением индуктора на полное напряжение питания на заданное время, затем отключают индуктор и выдержживают изделие в течение времени, необходимом для выравнивания температуры по сечению, причем нагрев Закон изменения частоты на участке 11 зависит от геометрических,теплофизических и электромагнитныхпараметров и может быть рассчитанизвестными методами. Посколькурегулирование частоты в процессенагрева приводит к изменению сов Мсистемы "индуктор - иэделие", необходима автоматическая стабилизациятребуемой величины со. Рассмотрим процесс нагрева цилиндрическогослитка из титанового сплава диаметром 960 мм до 1050 С, На первойстадии процесса поддерживается максимальная мощность нагрева Р ,=100 кВт/м и частота Г = 50 Гц.тпах 15 Эта стадия заканчивается в моментдостижения температуры поверхности слитка, равной 0,8 Тз иад .составляющей 840 РС. Соответствующеезначение .,= 61 мин. Затем при 2 О Р,=100 кВт/м частота снижаетсяпо закону Г=4(58 ехр)-0,08(г - г)-15Я/до значения Г, =12 Гц в теченйе-- 16,2 мин, после чего частота выдерживается на уровне Г,= 5 12 Гц по-прежнему при полной мощности нагрева Ра=100 кВт/м на протяженин- 1=4,6 мин. Моментфиксируется по достижению температурыповерхности слитка равной 1,1 ЗО Т=1150 С. На этом заканчиваетсяинтервал нагрева, длительность которого с = 61 + 16,2 + 4,6 = 81,8 мин.На втором интервале выравниваниятемператур длительностью 11,6 министочник питания полностью отключается. Момент окончания всего процессаФиксируется при достижении равенства температуры поверхности и центраслитка на уровне 1000 ОС. Длительностьпроцесса нагрева с + с 8= 81,8 + 40 + 11,6 = 93,4 мин при точности нагрева 1 45 ОС, Минимальное время процесса нагрева при постоянной частоте50 Гц = сопь составляет длятой же точности (+45 С) 99,5 мин4 Таким образом, использование предлагаемого способа сокращает время процесса на - 6.Использование предлагаемого способа позволяет снизить общее время ур всего цикла нагрев - выдержка всреднем на 10 при сохранении тоности распределения температур исечению иэделия.847528 иг аООВИуиаги 8. ФиаЯИИПИ Заказ 5530/86 Тираж 89 Подписное лиал ПППБПатент, г.ужгород,ул.Проектная,4 ведут с изменением частоты питания и поддерживают при этом со У близким к единице, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью увеличения производительности процесса, нагрев, проводят в три этапа, на первом из которых частоту питания поддерживают на уровнебахна втором этапе плавно снижают частоту до величины Г, , на третьем частоту поддерживают на уровнепри этом Е, выбирают из соотношениятп 1 П с 1пд 3 щд"Ф определяется по формулееаА,й - магнитная проницаемость металла изделия; Р - удельное. сопротивление металла изделия.Источники информации,принятые во внимание при энспертиэ 61 Яицков С.А, Ускоренный изото термический индукционный нагревкузнечных заготовок. М.-Л., "Машгиэ"1962, с. 5-8. 2. Шамов А.Н. и др. Проектирова15 ние и эксплуатация высокочастотныхустановок. Л., "Машиностроение",1974, с. 86-114.