Способ индукционного нагрева осесимметричных металлических заготовок под пластическую деформацию Советский патент 1980 года по МПК H05B5/02 

направление, а в центре поля напряженность имеет максимальное значение, причем обоими полями воздействуют попеременно с длительностью воздействия дополнительным полем 0,1 - 0,8 общего времени нагре&а, 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 -вдодь осесимметричной заготовки, нагреваемой в известном электромагнитном поле; на фиг. 3 схемапротекания инДуцированнь х токов в заготовке и прохождения силовых линий поля при нагреве заготовки в дополнительном эл ектромагнитном поле; на фиг. 4 - эпюра распределения усредненной по периметру поперечного сечения удельной мощности вдоль осесимметричнрй заготовки: нагреваемой в дополнительном электромагнитном поле; на фиг. 5 одна из возможных временных циклограмм нагрева заготовок по предлагаемому способу; на фиг. б - 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 систёйы для осуществления индукционного нагрева по предлагаемому способу. Способ индукционного нагрева заключается в следующем. При помещении-заготовки 1 визвестное электромагнитное поле.сйловые 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,. По причине неравномерного распределения индуЦирован ных токов 3 по длине заготовки 1, а следовательно, неравномерного распределения удельной мощности (Рог) 4 центр заготовки I. нагревается только ia сч,ет теплопроводностии отстает по температуре от остальных частей заготовки. При помещении заготовки, 1 в дополнительное электромагнитное гголе, с иловые линии магнитной сос азляющей 5 которого нормальны к боковой поверхности заготовки 1, индуцированные токи 6 протекают в центральной части заготовки 1 и осуществляют ее нагрев Удельная мош,ность (Poj) 7 при нагреве в Дополнительном поле выделяется, практически, только в Цектральной части заготов,ки 1 и тем самьтм ког.гпенсйруется недогрев ее центра. Как показано на циклограмме 8, изменяя длительность нагрева 1| и среднее значение удельной мощности в известном электромагнитком поле,, длительность нагрева и среднее значение удельной мощности РОЗ в дополнитель.ом электром.агнитном поле к 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 позвол.чет осуществить равномерный нагрев осе,симметричных заготовок при сохранении высокого КПД ,процесса нагрева. Способ индукционного нагрева осуществлялся с помощью одного из возможных вариантов электромагнитной системы, представ.ляющей собой две плоские коаксиальные спиральные катущки из нескольких витков индуктирующего провода 11. В плане катущки представляли собой прямоугольники размером 400 X 200 мм с внутренним окном размером 200 X 50 мм. Катущки устанавливались в горизонтальных параллельных плоскостях с зазором между ними, г зменяющикся 3 пределах от 40 до 120 мм. Электрически обе катушки включались последовательно и встречно для получения известного поля и последовательно, и согласно я получения дополнительного злектромагнитйого поля. Источником высокочаоотной энергии служил машинный преобразователь частоты могцностью 100 кВт и частотой 8000 Гц. пример. Нагреву до температуры 1250°С подвергались заготовки: диаметром 30 мм и длиной 160 мм. Заготовки размещались между катушками параллельно их короткой стороне и перемещались в процессе нагрева в нагфавлении, перпендикулярном своей продольной оси. Полное время нагоева каждой ИЗ заготовок составляло 29 с. В процессе нагрева заготовок после электромагнитной системы с периодом в 29 сек изменялось от гзчестного к дополнительному, при зтом qbasa известного электромагнитного поля длилась 16 сек, фаза дополнительного электрорлагнитного поля - 13 сек. По выходе из э.лектром агнитной системы нагретые заго.товки имели температуру поверхности, 1250 ± 25°С. Предлагаемый способ индукционного нагрева .предполагается использовать при нагреве заготовок для горизонтально-ковочных мащин диаметром от 30 до 200 мМ и длиной нагреваемой части до 1000 мм без сн,ижения КПД процесса нагрева, который равен 70 - ,75% и не зависит от диаметра и длины заготовок. Экономический эффект от использования одного индукционного нагревателя, осуществляющего нагрев по предлагаемом способу, - 50 тыс. рублей в год.

Формула изобретения

Способ индукционного нагрева осесил метричных, 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 в центре поля напряженность имеет максимальное значение, причем обоими полями воздействуют попеременно с длительностью воздействия дополнительным полем 0,1 - 0,8 общего времени нагрева, при этом заготовки размещают перпендикулярно общей плоскости симметрии обоих полей. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Шамов А. Н., Бодажков В. А.Проекти0рование и эксплуатация высокочастотных установок Л., «Мащиностроение, 1974.

2.Слухоцкий А. Е., Рыскин С. Е.,Индукторы дляиндукционного нагрева Л., «Энергия, 1974.

3.Патент США № 2419116, кл. 219-10.51, 1974.

Фиг.З Длина заготовки иг.

Длина аъотоёки ФигЛ

§

S)

n

w

йлина заготовки

лина заготовки

Фий.6 Фиг. 7