Способ индукционного нагрева деталей под термообработку

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ СПУБЛИК 1) 4 Н 0 5В 6 / 3;у, .; ф: ,( же %.; НИЯ(71) Всесоюзский и проекхимического РЕВА электро спользо е детаизобПД путемСССР71.ктор74,равопр еде полу- спериОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ 7, Бюл. М 48ный научно-исследовательтный институт технологиии нефтяного аппаратостроения(54) СПОСОБ ИНДУКЦИОННОГО НАТАЛЕЙ ПОД ТЕРМООБРАБОТКУ(57) Изобретение относится ктехнике и предназначено длявания при индукционном нагрелей под термообработку. Цельретения является повышение Кувеличения точности регулиромощности. Деталь 3 размещаютпарами проводников 1 и 2 инднижние из которых установленьвижно, а верхние перемещаютстижения изделием температурной точке Кюри, на величину,ляемую определенным законом,ченным путем аппроксимации эментальной кривой, 4 ил.Изобретение относится к индукционному нагреву деталей под термообработку.Цель изобретения - повышение КПД5путем увеличения точности. регупирования мощности,На фиг, 1 показано размещение деталей в индукторе, общий вид; нафиг. 2 - то же, вид сверху со смещенными элементами; на фиг, 3 - кривая зависимости мощности от смещенияпри постоянном напряжении нагревателя; на фиг. 4 - график изменения относительного смещения элементов в 15зависимости от температуры нагрева,отнесенной к заданной температуре,Между индуктирующими проводниками1 и 2 размещают деталь 3. Проводники1 и 2 соединены последовательно перемычкой 4 с наконечником 5, которыезакреплены на них с помощью шпилек6 и гаек 7, образуя пары проводников.Проводники 1 установлены неподвижноотносительно детали, а проводники 2 25соединены с приводом, обеспечивающимих одновременное смещение в обе стороны вдоль нагреваемой детали.При включении нагревателя под проводниками 1 и 2 наводятся индуктирующие токи, В исходном положении, которому соответствует пунктирное изображение на фиг, 1 и нулевая координата по оси абсцисс на фиг. 3, проводники 1 и 2 индуктирующего провода несмещены, ослабляющего действия прямого и обратного тока не наблюдаетсядо тех пор, пока глубина проникновения тока меньше половины толщины изделия, 40По мере прогрева детали 3 увеличивается глубина проникновения тока вметалл и при достижении температурывыше точки Кюри (750 С) глубина проникновения тока становится больше половины толщины изделия. Индуктированные токи, прямой и обратный, в глубинных слоях металла взаимно уничтожаются. КПД нагревателя резко падает.Мощность Р, передаваемая в иэделие, 50будет минимальной, а температура перестает расти. Для уменьшения взаимного влияния прямого и обратного индуктированных токов, элементы 2 спомощью привода в процессе нагревасмещаются одновременно вдоль нагреваемой детали. Величина смещения в процессе нагрева определяется по формуле:1-Т/Т при Т с Т с Тн где 1Ф максимальная величина смещения, м (обычно принимаемая равной ширине элемента);величина смещения (1 с 1 ), м; текущая температура, С;заданная температура, С; температура, равная точкеоКюри, С;толщина изделия, м;глубина проникновения индуктированного тока при температуре выше точки Кюри, оп- рмуле 1 Т Т и Т К ределяется по фо 50 10 где Г - частота тока, Гц.Величина смещения 1 в процессе нагрева остается нулевой вплоть до точки Кюри на поверхности иэделия, а затем возрастает вместе с температурой до заданной величины 1 , Закон возрастания зависит от соотношения толщины изделия Ь и глубины проникновения тока, наведенного в металле при температуре выше точки КюЬ ри. Если это соотношение - = 1 тоЭ щение увеличивается медленнее линейного, а если с 1, то смещение увели-. чивается быстрее линейного, Эта закономерность определяется путем кусочно-линейной аппроксимации кривой (см. фиг, 4). П р и м е р. Проводили нагрев прямоугольного образца размером 1000 х 1000 х 50 мм, который помещали между проводниками 1 и 2 индуктирующего провода. В качестве проводников были использованы отрезки медной трубки 30 мм с толщиной стенки 3 мм. На их концах приваривали штуцеры для подачи охлаждающей воды и медные пластинки с отверстиями для крепления гибких перемычек и токопроводов от источника питания. С одной стороны от нагреваемого образца проводник устанавливали неподвижно (жестко), а смещение увеличивается пропорциональ йно температуре; если - ) 1, то сме3 1 36354030 35 при Т с Т а Т,где ,1 Т Тн 40 45 с противоположной стороны - с возможностью перемещения. В качестве привода использовали механизм (любой,обеспечивающий плавное или дискрет 5ное плоскопараллельное перемещениеэлементов по заданной программе).Формирование сигналов управления осуществляли с помощью микропроцессора.Нагрев проводили до температуры выше 10точки Кюри, а именно до температурынормализации (950 С), при постоянномнапряжении на нагревателе.Величину смещения проводников оп.ределяли путем кусочно-линейной аппроксимации кривой, так при Ь ==0,1 5-4 = 0,1 (м) При относительном смещении провод-,ников, когда 1 = 1 мощность, передаваемая в изделие, увеличивается вдва раза, а при смещении 1 = 21 мощность увеличивается в 4 раза, чтовидно из графика на фиг. 3. Аналогичноувеличивается коэффициент полезного действия,Повышение эффективности использования нагревателя, обусловленное возможностью изменения величины относительного смещения в процессе его эксплуатации, состоит в том, что появилась воэможность регулировать мощность нагревателя в широких пределахпри постоянном напряжении. Напряжениеисточника питания изменять не требуется, что особенно благоприятно сказывается на выборе источника питания,Им может служить промышленная сетьили простейший силовой трансформаторбез системы регулирования напряженияпод нагрузкой, Отпадает необходимостьв регуляторах мощности, что дает экономию капитальных вложений,Формула и з обретения Способ индукционного нагрева деталей под термообработку, при котором деталь устанавливают между по меньшей мере одной парой последовательно соединенных индуктирующих проводников и регулируют мощность нагрева детали перемещением одного проводника пары относительно другого вдоль нагреваемой детали, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения КПД путем увеличения точности регулирования мощности, перемещение проводника осуществляют после достижения деталью температуры, равной точке Кюри, на величину, определяемую по формуле- величина смещения;- текущая температура; - заданная температура нагрева;толщина изделия- глубина проникновения индуктирующего тока при температуре выше точки Кюри; - температура, равная точкеКюри, 13635401363540 6 07 Т Тн Составитель О. Щедринулинец Техред М. Хоранич Ко ектор С. Шекмар ктор И,аказ 6385/5 Тираж 799 . Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 13035, Москва, Ж, Раушская наб., д