Справочник работника механического цеха - Каценеленбоген М.Е.
Скачать (прямая ссылка):
Металлы: никель, ковар, сталь, нержавеющая сталь, медь, монель и др.— начинают испаряться в вакууме при температурах, соответствующих красному калению. Испарившийся материал конденсируется на стенках вакуумной камеры, что постепенно делает их совершенно непрозрачными. Таким образом, действительная температура детали оказывается выше определяемой оптически через не вполне прозрачную стенку. В связи с этим следует принимать меры предосторожности при управлении высокочастотным генератором, поскольку внезапное расплавление деталей может наступить раньше, чем оператор сможет выключить генератор. Кроме того, осаждение испарившегося металла на внутренних стенках колбы может привести к пробою из-за высоковольтного разряда через металлическую пленку, что в свою очередь может привести к местному перегреву колбы. Детали, которые имеют острые края, отверстия или другие разрывы сплошности, следует греть с осторожностью, так как нагрев, вызванный высокой частотой, имеет тенденцию концентрироваться в местах таких неоднородностей Следует быть внимательным также при нагреве детали, имеющей переменный диаметр, так как попытка нагреть участок с малым диаметром можегг привести к перегреву участка с большим диаметром из-за лучшей связи контуров в этом месте.
Для подсчета теплопередачи при индукционном нагреве необходимо знать массу детали, удельную теплоемкость материала (см. табл. 1), а также требуемую температуру нагрева.
Величина частоты определяет глубину проникновения слоя, в котором происходит выделение тепла- чем выше частота, тем меньше глубина проникновения. Для поверхностного нагрева металла в большинстве генераторов, выпускаемых промышленностью, используется частота примерно 450 кгц.
Из-за наличия гистерезиса магнитные материалы при температурах вплоть до точки Кюри (стр. 237) нагреваются быстрее, чем немагнитные, которые разогреваются только за счет вихревых токов. Чем меньше сопротивление, тем меньше потери на вихревые токи и, следовательно, меньше нагрев; вследствие этого для нагрева одинаковых масс меди и никеля до одной и той же температуры в первом случае требуется большая мощность.
Если требуется осуществить местный нагрев на малом участке, то в этом случае с успехом может быть применен трансформатор тока. Это полностью согласованный по сопротивлению понижающий высокочастотный трансформатор, который позволяет использовать всего лишь один рабочий виток с пониженным напряжением, но малыми потерями мощности, что обеспечивает концентрацию энергии на малом участке (см. стр. 417, 418).
Индукторы с большим количеством витков должны быть изготовлены так, чтобы их длина не превышала четыре диаметра. При нагреве деталей большой длины последние должны продвигаться через индуктор.
Для передачи энергии с минимумом потерь витки индуктора должны быть расположены по возможности близко, однако с зазором, обеспечивающим отсутствие их замыкания. Для изоляции витков рекомендуется обмотка стеклолентой. Индукторы обычно изготовляют из стандартных мягких медных трубок, подсоединяемых к кабелю обжатием через латунь или через конусную насадку. Отжиг и частичное плющение трубок рекомендуются иногда для уменьшения зазора между ними. Это приводит к лучшей концентрации передаваемой энергии.
По возможности индуктор должен иметь целое число витков, особенно в случае, когда он состоит из одного или малого числа витков. В одновитковом индукторе для использования с трансформатором тока виток должен приближаться к непрерывному кольцу с минимальным зазором; чем меньше зазор (щель), тем однороднее
* Полезные указания по выбору конструкции индукторов, а также по общей информации относительно индукционного нагрева можной найти в монографии High Frequency Heating Review, Lepel High Frequency Laboratories, Inc., Woodside, New York-
39
тюле В индукторах с количеством витков более одного выводы должны быть расположены близко друг к другу вблизи индуктора; на некотором расстоянии от индуктора они могут быть разведены. Это не обязательно для индукторов с пятью или более витками, поскольку в этом случае высокая однородность поля на концах индуктора не преследуется.
Таблица 1
Удельная теплоемкость некоторых металлов, кал!(г °С)
Металл Удельная теплоем- кость Металл Удельная теплоем- кость Металл Удельная теплоем- кость Металл Удельная теплоем- кость
Алюминий 0,21 Медь 0,09 Молибден 0,07 Тантал 0,04
Латунь, бронза 0,09 Золото 0,03 Никель 0,11 Олово 0,06
Углерод (газ) 0,20 Железо, сталь 0,12 Платина 0,03 Вольфрам 0,03
Углерод (графит) 0,17 Свинец| 0,03 Серебро 0,06 Цирконий 0,07
Поскольку напряжение, используемое при индукционном нагреве, достаточно высоко, оно может вызвать серьезную травму или смертельный случай, поэтому для защиты персонала должны быть приняты соответствующие меры по технике безопасности. Металлические детали или рамы, являющиеся частями высокочастотного генератора или близко расположенные к нему, должны быть надежно заземлены Резиновое покрытие кабеля, используемого для подсоединения индуктора к генератору, как правило, не является высоковольтной изоляцией; поэтому всякого контакта с этим кабелем следует избегать.
