Установка для индукционной закалки изделий Советский патент 1992 года по МПК C21D1/10 

Изобретение относится к термообраотке изделий токами высокой частоты ТВЧ) и может быть использовано для индукионной, в том числе локальной поверхнотной закалки.

Известны установки для индукционной акалки изделий, содержащие индуктор, выполненный из медной трубки с постоянным внутренним охлаждением диаметром не ме- нее 5-6 мм, закалочный бак с охлаждающей идкостью, расположенный под индуктором. Закаливаемое изделие, нагреваясь е ндукторе, опускается в бак, где остывает о заданной температуры.

Наиболее близким к предлагаемому является установка для подводной индукционной закалки, состоящая из закалочного бака, цилиндрического индуктора, выпол- ненного из проволоки диаметром 2-43 мм, подключенным к источнику ТВЧ и размещенного непосредственно в воде. Установка используется для закалки внутренних поверхностей цилиндрических изделий ма- лого диаметра. В этой установке достигается более эффективное использование энергии магнитного поля индуктора.за счет уменьшения диаметра токопровода минимальное расстояние между зонами нагрева и охлаждения, а также упрощение системы охлаждения, так как индуктор охлаждается той же жидкостью, что и деталь, причем снаружи.

Недостатками установки являются паразитные межвитковые емкости индуктора, достаточно высокое активное сопротивление индуктора и подводящих проводов, что приводит к потерям энергии и снижает КПД установки. Использование цилиндрического индуктора с токопроводом, сравнимым по толщине с подводящими шинами, не позволяет сконцентрировать энергию в малом объеме пространства. Это ограничивает скорость нагрева увеличение которой улучшает структуру и свойства закаленного слоя.

Целью изобретения является повышение КПД и улучшение качества закалки путем уменьшения паразитных импедансов и концентрации подводимой энергии.

Поставленная цель достигается тем, что в установке .для индукционной закалки изделий, содержащей закалочный бак с размещенным в нем проволочным индуктором и токопроводящие элементы, соединенные с источником ТВЧ, индуктор выполнен в виде линейного отрезка проволоки, а токопроводящие элементы - в виде пластин и согласующего трансформатора, вторичная обмотка которого выполнена в виде единого объемного витка тороидальной формы с

размещенным внутри него сердечником тороидальной формы, первичная обмотка навита на сердечнике, при этом индуктор через пластины соединен с вторичной обмоткой, в первичная обмотка соединена с источником ТВЧ,

Такая конструкция установки позволяет получать в индукторе плотность тока много большую чем в остальных элементах цепи и,

0 тем самым сконцентрировать в нем энергию. Это достигается за счет того, мто проволока, из которой изготовлен индуктор, много тоньше остальных токогроводящих элементов, к тому же короткий отрезок проволоки облада5 ет минимальной индуктивностью и небольшим активным сопротивлением. В. месте с этим обеспечивается минимальное расстояние между зонами нагрева и охлаждения, что дополнительно увеличивает скорость закал0 ки. Высокая скорость охлаждения обеспечивается одновременным охлаждением жидкостью и за счет теплопроводности внутрь холодного изделия. Малый размер индуктора позволяет производит высокоточную

5 избирательную закалку.

Установка (фиг.1) содержит закалочный бак 1 с охлаждающей жидкостью, например водой, размещенный а нем индуктор 2, выполненный в линейного отрезка пррво0 локи диаметром 2-3 мм и длиной в несколько сантиметров, Индуктор 2 находится над поверхностью закаливаемого изделия 3 с зазором около 1,5 мм. Индуктор 2 через токопроводящие пластины 4 соеди5 нен со вторичной обмоткой 5 согласующего трансформатора, которая представляет собой единый объемный виток тороидальной формы. Согласующий трансформатор содержит также сердечник б и первичную об0 мотку 7, навитую на сердечник 6 и подключенную к источнику ТВЧ, на чертеже обозначенному ИТВЧ. Установка содержит также механизм относительного перемещения индуктора и закаливаемого изделия, на

5 чертеже обозначенный МОП.

Установка работает следующим образом.

ТВЧ, протекающий в индукторе 2 от источника ТВЧ через согласующий трансфор0 матор и пластины 4, индуцирует вихревые точки в закаливаемом изделии 3, разогревая „нужный участок до температуры закалки. Изделие 3 и индуктор 2, размещенные в охлаждающей жидкости, движутся друг относительно друга при помощи МОП, (В за5 висимости от принятой технологии движется индуктор, закаливаемое изделие или оба) со скоростью обеспечивающей нагрев до нужной температуры. Конкретные размеры индуктора, величина подводимой

мощности, рабочая частота определяются задаваемой глубиной и структурой закаленного слоя. Закалочный бак 1 может заполняться стоячей водой или при необходимости быть снабженным системой проточной воды,

Предлагаемая установка для индукционной закалки изделий обеспечивает высо- кий КПД и улучшение качества закалки. Наиболее эффективным представляется использование предлагаемой установки для поверхностной высокоточной закалки, например для закалки труднодоступных участков изделий, таких как отверстия, изгибы. Формула изобретения Установка для индукционной закалки изделий, содержащая закалочный бак с размещенными в нем проволочным индукто

ром и токопроводящие элементы, соединенные С источником ТВЧ, отличающаяся тем, что, С целью повышения КПД и улучшения качества закалки путем уменьшения паразитных импедансов и концентрации подводимой энергии, индуктор выполнен в виде линейного отрезка проволоки, а токопроводящие элементы - в виде пластин и согласующего трансформатора, вторичная обмотка которого выполнена в виде единого объемного витка тороидальной формы с размещенным внутри него сердечником тороидальной формы, первичная обмотка навита на сердечнике, при этом индуктор через токопроводящие пластины соединен с вторичной обмоткой, а первичная обмотка соединена с источником ТВЧ.

Сущность изобретения, установка содержит закалочный бак с размещенным в нем индуктором 2 в виде линейного отрезка проволоки, источник ТВЧ, соединенный с то- копроводящими элементами в виде пластин 4 и согласующего трансформатора, вторичная обмотка (ВО) 5 которого выполнена в виде единого витка тороидальной формы с размещенным внутри него сердечником 6 тороидальной формы, а первичная обмотка (ПО) 7 установлана на сердечнике, при этом ПО соединена с источником ТВЧ, а пластины 4 с ВО. Форма токопроводящих элементов обеспечивает уменьшение паразитных импедан- сов и концентрацию энергии при подводе ее от источника ТВЧ к индуктору.