Induktionserwärmungs- und Temperieranlagen

Bei Induktionsanlagen wird Wärme in einem elektrisch leitenden erhitzten Körper durch Ströme freigesetzt, die in ihm durch ein elektromagnetisches Wechselfeld induziert werden.

Vorteile der Induktionserwärmung gegenüber der Erwärmung in Widerstandsöfen:

1) Die direkte Übertragung elektrischer Energie in den erhitzten Körper ermöglicht die direkte Erwärmung leitfähiger Materialien. Gleichzeitig erhöht sich die Aufheizgeschwindigkeit im Vergleich zu Anlagen mit indirekter Wirkung, bei denen das Produkt nur von der Oberfläche erwärmt wird.

2) Die Übertragung elektrischer Energie direkt in den erhitzten Körper erfordert keine Kontaktgeräte. Dies ist unter den Bedingungen der automatisierten Fertigung praktisch, wenn Vakuum- und Schutzmittel verwendet werden.

3) Aufgrund des Phänomens des Oberflächeneffekts wird die maximale Leistung in der Oberflächenschicht des erhitzten Produkts freigesetzt. Daher sorgt die Induktionserwärmung während des Abkühlens für eine schnelle Erwärmung der Oberflächenschicht des Produkts.Dadurch ist es möglich, mit einem relativ viskosen Medium eine hohe Oberflächenhärte des Teils zu erzielen. Die Induktionsoberflächenhärtung ist schneller und wirtschaftlicher als andere Oberflächenhärtungsverfahren.

4) Induktionserwärmung verbessert in den meisten Fällen die Produktivität und verbessert die Arbeitsbedingungen.

Induktionserwärmung wird häufig verwendet für:

1) Schmelzen von Metallen

2) Wärmebehandlung von Teilen

3) Durch Erhitzen von Teilen oder Rohlingen vor der plastischen Verformung (Schmieden, Stanzen, Pressen)

4) Löten und Schichten

5) Metall schweißen

6) Chemische und thermische Behandlung von Produkten

In Induktionserwärmungsanlagen erzeugt der Induktor elektromagnetisches Feld, führt zu einem Metallteil Wirbelströme, dessen größte Dichte auf die Oberflächenschicht des Werkstücks fällt, wo die größte Wärmemenge freigesetzt wird. Diese Wärme ist proportional zur dem Induktor zugeführten Leistung und hängt von der Heizzeit und der Frequenz des Induktorstroms ab. Durch geeignete Wahl von Leistung, Frequenz und Einwirkungszeit kann die Erwärmung in der Oberflächenschicht unterschiedlicher Dicke oder über den gesamten Abschnitt des Werkstücks erfolgen.

Induktionserwärmungsanlagen haben je nach Lademethode und Art des Betriebs einen intermittierenden und kontinuierlichen Betrieb. Letztere können in Produktionslinien und automatische Prozesslinien eingebaut werden.

Insbesondere das Oberflächeninduktionshärten ersetzt aufwendige Oberflächenhärtungsverfahren wie Aufkohlen, Nitrieren usw.

Induktionshärtungsanlagen

Zweck der Induktionsoberflächenhärtung: Erzielung einer hohen Härte der Oberflächenschicht bei gleichzeitiger Beibehaltung der viskosen Umgebung des Teils. Um eine solche Härtung zu erreichen, wird das Werkstück durch den durch die Oberflächenschicht des Metalls induzierten Strom schnell auf eine vorgegebene Tiefe erhitzt und anschließend abgekühlt.

Die Eindringtiefe des Stroms in das Metall hängt von der Frequenz ab, daher erfordert die Oberflächenhärtung unterschiedliche Dicken der gehärteten Schicht.

Es gibt folgende Arten der Induktionsoberflächenhärtung:

1) Gleichzeitig

2) Gleichzeitige Drehung

3) Kontinuierlich-sequentiell

Simultanes Induktionshärten – besteht aus der gleichzeitigen Erwärmung der gesamten zu härtenden Oberfläche und der anschließenden Abkühlung der Oberfläche. Es ist zweckmäßig, den Induktor und den Kühler zu kombinieren. Die Anwendung ist durch die Leistung des Stromgenerators begrenzt. Die beheizte Fläche überschreitet nicht 200-300 cm2.

Simultan-sequentielles Induktionshärten – dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Teile des erhitzten Teils gleichzeitig und nacheinander erhitzt werden.

Kontinuierliches sequentielles Induktionshärten – wird bei einer großen Länge der gehärteten Oberfläche verwendet und besteht in der Erwärmung des Teils während der kontinuierlichen Bewegung des Teils relativ zum Induktor oder umgekehrt. Auf die Erwärmung folgt die Oberflächenkühlung. Es ist möglich, separate Kühler zu verwenden oder diese mit einem Induktor zu kombinieren.

In der Praxis wird die Idee des Induktionsoberflächenhärtens in Induktionshärtemaschinen angewendet.

Es gibt spezielle Induktionshärtemaschinen, die für die Bearbeitung eines bestimmten Teils oder von Teilegruppen mit leicht unterschiedlichen Größen ausgelegt sind, und universelle Induktionshärtemaschinen für die Bearbeitung beliebiger Teile.

Zu den Härtungsmaschinen gehören folgende Artikel:

1) Abwärtstransformator

2) Induktor

3) Batteriekondensatoren

4) Wasserkühlsystem

5) Element zur Maschinensteuerung und -verwaltung

Universalmaschinen zum Induktionshärten sind mit Vorrichtungen zum Fixieren von Teilen, deren Bewegung, Drehung und der Möglichkeit des Austauschs des Induktors ausgestattet. Die Gestaltung des Härteinduktors hängt von der Art der Oberflächenhärtung und der Form der zu härtenden Oberfläche ab.

Abhängig von der Art der Oberflächenhärtung und der Konfiguration der Teile werden unterschiedliche Bauformen von Härteinduktoren verwendet.

Das Gerät zum Aushärten von Induktoren

Ein Induktor besteht aus einem Induktionsdraht, der ein magnetisches Wechselfeld erzeugt, Sammelschienen, Klemmenblöcken zum Anschluss des Induktors an eine Stromquelle und Rohren zur Wasserversorgung und -ableitung. Zur Härtung ebener Flächen werden ein- und mehrwindige Induktoren eingesetzt.

Es gibt einen Induktor zum Härten der Außenflächen zylindrischer Teile, innerer ebener Flächen usw. Es gibt zylindrische, schleifenförmige, spiralzylindrische und spiralförmige Flachformen. Bei niedrigen Frequenzen kann der Induktor (in einigen Fällen) einen Magnetkreis enthalten.

Netzteile zum Aushärten von Induktoren

Als Stromquellen für Mittelfrequenz-Löschdrosseln dienen elektrische Maschinen- und Thyristor-Umrichter mit Betriebsfrequenzen bis zu 8 kHz.Um eine Frequenz im Bereich von 150 bis 8000 Hz zu erreichen, werden Maschinengeneratoren eingesetzt. Es können ventilgesteuerte Wandler verwendet werden. Für höhere Frequenzen werden Röhrengeneratoren verwendet. Im Bereich erhöhter Frequenz werden Maschinengeneratoren eingesetzt. Konstruktiv ist der Generator mit dem Antriebsmotor in einer Umwandlungseinrichtung zusammengefasst.

Für Frequenzen von 150 bis 500 Hz kommen herkömmliche Multipolgeneratoren zum Einsatz. Sie arbeiten mit hohen Geschwindigkeiten. Durch den Ringkontakt wird die auf dem Rotor befindliche Erregerspule gespeist.

Für Frequenzen von 100 bis 8000 Hz werden Induktorgeneratoren verwendet, deren Rotor keine Wicklung aufweist.

Bei einem herkömmlichen Synchrongenerator erzeugt die mit dem Rotor rotierende Erregerwicklung einen Wechselfluss in der Statorwicklung. Beim Induktionsgenerator verursacht die Drehung des Rotors eine Pulsation des mit der Magnetwicklung verbundenen Magnetflusses. Der Einsatz eines Induktionsgenerators mit erhöhter Frequenz ist auf die Konstruktionsschwierigkeiten von Generatoren zurückzuführen, die mit einer Frequenz > 500 Hz arbeiten. In solchen Generatoren ist es schwierig, mehrpolige Stator- und Rotorwicklungen anzuordnen; Der Antrieb erfolgt durch Asynchronmotoren. Bei Leistungen bis 100 kW werden die beiden Maschinen meist in einem Gehäuse zusammengefasst. Hohe Leistung – zwei Fälle Induktionsheiz- und Kühlgeräte können durch Maschinengeneratoren mit Induktion oder zentraler Stromversorgung betrieben werden.

Induktionsenergie ist nützlich, wenn der Generator durch eine einzelne Einheit, die kontinuierlich in Metallheizelementen läuft, vollständig aufgeladen wird.

Zentrale Stromversorgung – bei Vorhandensein einer großen Anzahl zyklisch arbeitender Heizelemente.In diesem Fall ist es möglich, durch den gleichzeitigen Betrieb separater Heizeinheiten die installierte Leistung der Generatoren einzusparen.

Üblicherweise werden Generatoren mit Selbsterregung eingesetzt, die eine Leistung von bis zu 200 kW erbringen können. Solche Lampen arbeiten mit einer Anodenspannung von 10-15 kV; Zur Kühlung der Anodenlampen mit einer Verlustleistung von mehr als 10 kW wird eine Wasserkühlung eingesetzt.

Zur Erzeugung von Hochspannung werden üblicherweise Gleichrichter eingesetzt. Die von der Anlage gelieferte Leistung. Häufig werden diese Korrekturen durch Anpassen der Ausgangsspannung des Gleichrichters und durch die Verwendung einer zuverlässigen Abschirmung von Koaxialkabeln zur Übertragung von Hochfrequenzenergie vorgenommen. Bei ungeschirmten Heizgestellen sollte eine Fernbedienung sowie eine mechanische Automatikbedienung eingesetzt werden, um die Anwesenheit von Personen im Gefahrenbereich auszuschließen.