Способ локального индукционного нагрева изделий и устройство для его осуществления

,801167215 а(и) АРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТЮ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ ЬСТ ОННОГДЛЯ ЕГ КАЛЬНОГО ИНДУ И УСТРОЙСТционтвен. од пайку,нагревго влияс я тем,вномерно- .в зоне швамв 1 у 5 терзо го елий, пре единенийекционю щ еовышениякции пособой певнешней олнены с ия зазора(71) Всесоюзный научно-исследовательФ ский, проектно-конструкторский и, .технологический институт токов высокой частоты им. В.П. Вологдина (53) 621 783(088.8)(56) Промьппленное применение токов высокой частоты. Труды ВНИИТВЧ, . вып. 24, Л., "Машиностроение", 1974, с. 149-155.Авторское свидетельство СССР й 461135, кл. С 21 Р 1/10, 1975Авторское свидетельство СССР й 373320, кл. С 21 Э 9/50, 1970,Авторское свидетельство СССР й 458597, кл. С 21 Э 9/50, 1969.Слухоцкий А.Г. Индикаторы. Вып,4 Библиотека высокочастотника-терми:ста. Л., 1979, с. 71.(57) 1. Способ локальногоного нагрева изделий, прено сварных соединений и пвключающий одновременныйзоны шва и зон термическония, отличающийчто, с целью повьппения расти нагрева, настил токаустанавливают, не менее чераза ниже настила тока вмического влияния.,2Устройство для лдукционного нагрева изимущественно сварных сои под пайку, содержащее сный индуктор, о т л и ч ае с я тем, что, с целью правномерности нагрева, севсей длине замкнуты междуремычкой, расположенной сстороны индуктора, и выпвозможностью регулированмежду ними.Изобретение относится к индукционному нагреву и может быть использовано при термообработке сварных швов труб, нагреве под пайкустыков труб и в других случаях локального нагрева полых и плоскихизделий.Целью изобретения является повы-шение равномерности нагрева.При локальном индукционном нагреФве участков изделий, преимущественношвов труб, заключающемся в нагревеучастка индуктором с двумя равноотстоящими от шва секциями, включенными согласно и ориентированными вдольоси шва индуктирующими витками, расположенными напротив этих зон с зазором, производят дополнительный нагрев участка в районе между секциями индуктора путем индуцирования внем тока дополнительными индуктирующими элементами, включенными согласнос витками секции индуктора и расположенными между ними с зазором от поверхности иэделия не менее чем в 1,раза больше зазора между индуктирующими витками секций индуктора и поверхностью изделия,Устройство для локального индукционного нагрева участков изделий ЗОпредставляет собой индукционный нагреватель, включающий индуктор, имеющий симметричные относительно егоплоскости симметрии секции индуктирующих витков, в котором секции 35по всей длине замкнуты между собойперемычкой, перпендикулярной плоскости симметрии индуктора и расположеннойс внешней относительно обрабатываемойдетали стороны индуктора,а секции ин Одуктирующих витков выполнены с возможностью перемещения в направлении,перпендикулярном плоскости симметриииндуктора,На фиг, 1 представлен индуктор 45для нагрева кольцевой зоны шва труб,общий вид; на фиг, 2 - сечение А-Ана фиг, 1; на фиг. 3 - индуктор длянагрева зоны продольного шва прямошовных труб, вид в аксономерии; на 50фиг, 4 - кривая распределения температуры по ширине нагревемой зоны,Нагреву подлежит участок изделия1, осью симметрии которого являетсяось кольцевого шва 2 Индуцирование 55тока производится индуктором, состоящим из двух включенных параллельно секций 3 и 4, которые включены согласно, токи в них однонаправлены,Секции 3 и 4 индуктора расположенысимметрично относительно плоскостисимметрии 5 индуктора, проведеннойчерез ось симметрии индуктора, параллельно его проводникам,Индуктирующие проводники каждойсекции 3 и 4 ориентированы вдольшва 2. Секции 3 и 4 индуктора повсей своей длине замкнуты перемычкой 6, которая расположена перпен -дикулярно плоскости 5 симметрии индуктора с внешней относительно обрабатываемого изделия 1 стороны индуктора. При этом воздушный зазор между перемычкой 6 и поверхностью изделия 1 больше зазора между этой поверхностью и индуктирующими проводниками секций 3 и 4, Отношение этихзазоров обычно выбирается не менее чем 1,5. Секции 3 и 4 индуктирующих проводников выполнены с возможностью перемещения в направлении,перпендикулярном плоскости симметриииндуктора, что позволяет выбратьоптимальные, с точки зрения получения равномерности распределениятемпературы, соотношения между геометрическими параметрами элементовиндуктора, т.е, выбрать конкретнодля каждого технологического процесса и каждой детали соотношение междушириной секций индуктирующих проводников, расстояние между ними иповерхностью изделия,Ток, подведенный к индукторуот источника питания (не показан),протекает по индуктирующим проводникам секций 3 и 4 индуктора в одном направлении и индуцирует визделии 1 ток, который протекаетпо двум зонам 7 и 8, лежащим напротив секций 3 и 4, симметричныхотносительно оси шва 2. Нагрев изделия 1, вызываемый этим током опысывается температурной кривой, представленной на фиг, 4, При отсутствииперемычки 6 температурная кривая 9имеет максимумы 10 и 11 с температурой Тприходящейся примернона первую треть каждой секции 3 и4 индуктора, считая от оси шва 5 нашве в центре зоны нагрева температуры Тниже Т 1 в лучшем случае на8-107. По перемычке 6, замыкающейсекции 3 и 4, протекает ток, который в свою очередь индуктирует в районе между участками 7 и 8 ток,15 плотность которого ниже тока, про-текающего на участках 7 и 8, Настилтока под перемычкой меньше настилатока на участках 7 и 8 в 1,5-5 раз.Этот ток вызывает дополнительный,менее интенсивный нагрев этого района, в результате чего температурана этом участке иэделия 1 поднимается. Температурная кривая 12, имеяте же максимумы 10 и 11, на оси 5 1 Ошва может иметь как небольшой спад,так и любое другое значение температуры, выше температуры Т, Конкретное значение этой температуры зави-.сит от конкретных условий нагреваи может бьггь установлено как выбором величины зазора между перемычкой 6 и поверхностью детали 1 таки расстоянием между секциями 3 и 4,для чего секции 3 и 4 индуктирующих проводников выполнены с воэможностью перемещения в направлении, перпендикулярном плоскости симметрии 5 Финдуктора.П р и м е р, Проводили нагрев эонышириной 50 мм под пайку кольцевогошва трубы диаметром 219 мм, с толщиной стенки 7 мм. Нагрев производилииндуктором, состоящим из 2 параллельных витков сечением 25 х 10 мм, соеди- ЗОненньм перемычкой толщиной 2 мм навнешней стороне по всей длине витков индуктора.Расстояние между витками индуктора составляло 25 мм, т,е, общая длина индуктора (вдоль оси трубы) 74 мм.Зазор виток-труба составляет 6 мм;зазор перемычка-труба составляет16 мм,Индуктор устанавливали симметрично 40относительно кольцевого шва. Такимобразомкольцевой шов оказываетсянапротив перемычки, Нагрев производили на частоте 2=1000 Гц с мощностью на индукторе 150 кВт, Изменение температуры в зоне шва трубы вовремени приведено в таблице. Измерение температуры проводили тремя термопарами, зачеканенными на поверхноститрубы, Термопара 1 размещена под серединой индуктирующего витка, термопара 2 - на расстоянии 5 мм от проекции на трубу внутреннего края нндуктирующего витка, термопара 3 - нашве (под перемычкой).Как видно из данных приведенных втаблице, распределение температурыпо зоне шириной 50 мм выдерживается кконцу нагрева на уровне 2,8-2,6 Е, Подбором соотношений расстояний междувитками по оси трубы и зазорами междуповерхностью трубы и перемычкой и между поверхностью трубы и индуктирующими витками можно изменять величинупереходов температуры под индукторомвдоль оси трубы.Предлагаемые способ и устройствомогут быть применены для нагрева зоны продольных швов как прямошовных,так и спиральношовных труб,Применение способа и устройствадля локального нагрева позволяетполучить распределение температурыпо ширине нагреваемой зоны изделияс неравномерностью 2,6-2,87., в товремя как известные способ и устройство для локального нагрева позволяют проводить нагрев с неравномерностью температуры по ширине зоны 8"103Достижение равномерного нагревапозволяет повысить качество изделияпри термообработке,и при пайке, где,особенно важно иметь равномерный нагрев по всей спаиваемой поверхности, Кроме того, применение предла 1гаемых способа и устройства для пайки кольцевых швов труб обеспечиваетснижение требуемой мощности по сравнению с базовым вариантом до 183 засчет соблюдения минимального перепада температуры по ширине зоны и нагрева всей требуемой зоны до необходимой температуры без перегреваотдельных участков.Способ и устройство можно использовать при пайке кольцевых швов труб219-530 мм й 820-1420 мм с толщинойстенки до 24 мм, а также при локальной термообработке прямошовных испиральношовных труб,116 7215 Термопара 180 440 680 920 1080 1180 690 200 470 940 1100 1200 450 170 670 915 1070 1170 6,8 2,6 4 Наибольшее отклонение температуры,7 17,6 1 Время от начала нагрева, с 1 1 1 1 10 15 20 25 29 27 281167215 Составитель А, ДенисоваТехред М.Кузьма Корректор Л, Вес Редак К каз 439 илиал ППП "Патент",ная, 4 П ород ВНИИПИ по дел 113035, МПодписноеомитета СССРткрытийкав наб д. 4/5