Способ индукционного нагрева осесимметричных металлических заготовок под пластическую деформацию

ОП ИСАНИЕ иЗОВРетен ил. К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ,.,.Сфез сфеекюаСоциал нстнцесеенцтРеспублнк ц 717810(22) Заявлено с присоединен (23) ПриоритеОпублико 05 В 50 заявки-асударствв СС аа делам н н втк(54) СПОСОБ ИНДУКЦИОННОГО НАГРЕВА ОСЕСИММЕТРИЧНЫХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ЗАГОТОВОК ПОД ПЛАСТИЧЕСКУЮ ДЕФОРМАЦИЮбретение относится к эл ности к области индукци редназначается для скво метричных металлическ астическую деформацию естен сквозной индукци ольном и поперечном пол ектротермии, нного нагреного нагрева х заготовок част а,ип сесим од плИзв онный нагрев ях 1 и 2. в прод В Целью равномерн кого КПДПоста вл в отличие на заготов переменны пряженнос ходом из с ся применени ионного на сальными эл и позволяющи но широкой ижения эксп ложения пособов вляемыхсист- егрдо- г отовок ПД иноздавшегося по е специальных- с г рева, осущест ектромагнитными х произвести на номенклатуры за луатационнбго К являет индукц универ мами статоч без сн дуктор Для нагрева в продольном и поперечном магнитных полях применяются цилиндрические или овальные индукторы, проектируемые, как правило, на определенную форму и размер заготовок. Попытки использования одного и того же индуктора для ширбкой номенклатуры заготовок, отличающйхся или формой поперечного сечения, или"его размерами, приводят к снижению эксплуата= ционного КПД индуктора. Известен способ индукционного нагрева, при котором заготовку перемещают в переменном магнитном поле, обладающим осевой симметрией, вектор напряженности которого имеет радиальное направление, а в центре поля напряженность имеет нулевое значение 3.К недостаткам известного способа нагрева следует отнести низкий КПД процесса нагрева из-за малого коэффициента заполнения металлом рабочей области, Попытки повысить коэффициент заполнения за счет увеличения поперечного сечения заготовки (увеличение ширины ленты) приводят к ее неравномерному нагреву из-за перераспределения индуцированных токов, что недопустимо с точки зрения требований к нагреву под пласти ческую деформацию.изобретения является достижение сти нагрева при сохранении высо- процесса нагрева,енная цель достигается тем, что от известного способа нагрева ку воздействуют дополнительным м магнитным полем, вектор наи которого имеет аксиальное717810. В Предлагаемый способ индукционногонагоева предполагается использовать при нагреве заготовок для горизонтально-ковочных машин диаметром от 30 до 200 ММ и длиной нагреваемой части до 1000 мм без снижения КПД процесса нагрева, который равен 70 - 75 Ь и не зависит от диаНанраВЛЕНИЕ, а В ИЕНтрЕ Поля НанряжЕННОСТЬ имеет максимальное значение; причем обо. ими полями воздействуют попеременно с длительнсстыс воздействМ дополнительным полем 0,1 - 0,8 обгцего Времени нагрева, при этом заготовки размещают перпендикулярно общей плоскости симметрии обоих полей.На фиг. 1 представлена схема протекания индуцированных токов в заготовке и прохождения силовых линий поля при нагреве заготовки в известном электромагнитном поле; на фиг. 2 - эпюра распределения удельной мощности вдоль осесимметричной заготовки, нагреваемой в известном электромагнитном поле; на фиг. 3 - схема протекания индуцированных токов в заготовке и прохождения силовых линий поля при нагреве заготовки в дополнительчом электромагнитном поле; на фиг. 4 - эпюра распределения усредненной по периметру поперечного сечения удельной мощности вдоль осесимметричной заготовки: нагреваемой в дополнительном электромагнитном поле; на фиг. 5 - одна из возможных временных циклограмм нагрева заготовок по предлагаемому способу; на фиг. 6 - эпюра удельной энергии, передаваемой в заготовки в процессе нагрева по предлагаемому способу; на фиг. 7 - эпюра распределения температуры вдоль осесимметричной заготовки в конце нагрева; на фиг. 8 - один из Возможных вариантов электромагнитной систеМы для осуществления индукционного нагрева по предлагаемому способу.Способ индукционного нагрева закл счается в следуюшем,. При помещении заготовки 1 в известное электромагнитное поле силовые линии магнитной составляющей 2 которого касательны к боковой поверхности заготовки 1, в ней индуцируются токи 3, протекающие по периметру ее поперечного сечения. Токи 3 осуществляют нагрев заготовки 1. По причиненеравномерного распределения индуцированных токов 3 по длине заготовки 1, а следовательно, неравномерного распределения удельной мощности (Р 1) 4 центр заготовки 1 нагревается только за счет теплопрсводности и отстает по температуре от остальных частей заготовки. При помещении заготовки 1 в дополнительное электромагнитное псле, силовые линии магнитной составляющеи 5 которого нормальны к боковой поверхности заготовки 1, индуцированные токи 6 протекают в центральной части заготовки 1 и осуществляют ее нагрев Удельная мощность (Р 2) 7 при нагреве в дополнительном поле выделяется, практически, только в центральной части заготовки 1 и тем самым компенсируется недогрев ее цен, ра. Как показано на циклограмме 8, и"-меняя длительность нагрева 1, и среднее значение .удельной мощности в известном электромагнитФГ 4 Я 29 2 И нсм поле длительность наГрева и среднее значение удельной мощности Ро, в дополни- тельисм электромагнитном поле и периодичность нагрева в дополнительном поле добиваются того, чтобы удельная энергия 9, передаваемая в заготовку 1 за полное время ее нагрева, была постоянной по длине заготовки, Условие равномерного распределения удельной энергии по длине заготовки, как правило, обеспечивает и равномерное распределение температуры 10 по длине заготовки. Таким образом, предлагаемый способ индукционного нагрева позволяет осуществить равномерный нагрев осесимметричных заготовок при сохранении высокого КПД процесса нагрева,Способ индукционного нагрева осуществлялся с помощью одного из возможных вариантов электромагнитной системы, представляющей собой две плоские коаксиальные спиральные катушки из нескольких витков индуктирующсго провода 11, В плане катушки представляли собой прямоугольники размером 400 Х 200 мм с внутренним окном размером 200 Х 50 мм. Катушки устанавливальсь в горизонтальных параллельнь 1 х плоскостях с з 4 зсрсм ме 1 кду ними измеьяюГцимся з пределах от 40 до 120 мм. Электрически обе катушки включались последовательно и встречно для получения известного поля и последовательно, и согласно уя получения дополнительного электромагнит- ЙОГО поля. Р 1 стсчниксм ВысокочастОтнОй энергии служил машинный преобразователь частоты мощностью 100 кВТ и частотой 8000 тц Йрч,Мер. Нагреву до температуры 1250 С подвергалиСь заготовки диаметром 30 мм и дл 11 ной 160 мм. Заготовки размещались между катушками параллельно их короткой стороне и перемегцались В процессе наГрева в ьаправлении, перпендикулярном своей продольной оси. Полное время нагоева каждой из заготовок составляло 29 с. В процессе нагрева заготовок после электромагийтнсй системы с периодом в 29 сек изменялось СТ "."3 ЕСТНОГО К ДОПОЛНИТЕЛЬНому, ПРИ ЭТОМ фаза известного электромагнитного поля длилась 16 сек, фаза дополнительного электромагнитного поля - 13 сек. По выходе из электромагнитчой системы нагретые заго.товки имели температуру поверхности,.1 с,г 0 + 25 оС метра и длины заготовок, Экономический эффект от использования одного индукционного нагревателя, ссущест717810 Формула изобретения голай влиющего нагрев по предлагаемому способу, - 50 тыс. рублей в год. Способ индукционного нагрева осесимметричных металлических заготовок пбд пластическую деформацию, при котором заготовки перемещают в переменном магнитном поле, обладающем осевой симметрией, вектор напряженности которого имеет радиальное направление, а в центре поля напряженность имеет нулевое значение, отличающийся тем, что, с целью повышения равномерности нагрева, на заготовку воздействуют дополнительным переменным магнитным полем, вектор напряженности которого имеет аксиальное направление, а вцентре поля напряженность имеет максимальное значение, причем обоими полямивоздействуют попеременно с длительностьювоздействия дополнительным полем 0,10,8 общего времени нагрева, при этом заготовки размещают перпендикулярно общейплоскости симметрии обоих полей.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Шамов А. Н., Бодажков В. АПроекти 10 рование и эксплуатация высокочастотныхустановок, Л., Машиностроение, 1974.2. Слухоцкий А. Е., Рыскин С. Е.,Индукторы для индукционного нагрева, Л., Энергия, 1974.3. Патент США2419116, кл. 219-10.51,1974.юканов та СССРытийаб., д.Проект 4 НИИПИ Гос по делам 035, Москва ал ППП Пат