Індукційне нагрівання металу, Нагрів струмами високої частоти (ТВЧ)

Сутність індукційного нагріву полягає в тому, що електричний струм високої частоти (ТВЧ) підводиться від генератора ВЧ 5 і батареї конденсаторів 4 до індуктора 1, найчастіше виготовленого з мідної трубки, що охолоджується водою (рис. 18.6). При пропущенні струму через індуктор 1 виникає магнітне поле 2. Якщо це магнітне поле помістити металевий виріб 3, то в ньому виникне е. д. с. і струм тон же частоти, але зворотного опору.

Глибина проникнення струму залежить також від відстані між індуктором та деталлю (ефект близькості). Сутність цього явища у тому, що у разі системи із двох провідників, у яких тече змінний струм різного напрями, найбільша щільність струму буде у місцях найближче розташованих. Тому форма індуктора має узгоджуватися з формою виробу.

Розподіл температури по перерізу сталевого виробу при індукційному нагріванні залежить від наступних факторів: глибини проникнення струму в метал, теплопровідності, швидкості нагрівання, температури поверхні, розмірів і форми виробу.

Малюнок 18.6 – Схема нагріву ТВЧ

Частина теплової енергії за рахунок теплопровідності відводиться в глиб виробу. Кількість тепла, що відводиться в глиб металу, тим більше, чим повільніше нагрівання. Щоб забезпечити рівномірний розподіл температури в шарі, що нагрівається і найменший перегрів поверхні закаливаемого виробу, глибина загартованого шару повинна бути трохи менше, ніж глибина проникнення струму. Такий нагрів найбільш економічний. Тому відповідно до необхідної глибини гарту підбирається і частота струму. Для отримання глибоких загартованих шарів застосовується звукова частота, шарів менше 1,5 мм - радіочастота (крива 1). При нагріванні виробу набільшу глибину або при наскрізному нагріванні частоту струму необхідно зменшувати. При цьому значна частина тепла передається виробу теплопровідністю поверхневих шарів, де воно генерується індукційним методом.

Процес нагрівання

Весь процес нагрівання від кімнатної температури до температури нагрівання під загартування поділяється на два етапи:

1. від кімнатної температури до точки Кюрі;
2. від точки Кюрі до температури загартування

Залежно від співвідношення швидкості нагріву в інтервалі до точки Кюрі і в області температур вище цієї точки при загальному однаковому часі нагріву до температури загартування час, що припадає на проходження температурного інтервалу, в якому йде основний процес утворення аустеніту, по-різному. При невеликій швидкості нагрівання вище tK воно більше, ніж при швидкому нагріванні.

Режими обробки

Параметрами індукційного нагрівання сталі, визначальними формування структури, є температура загартування і швидкість нагрівання області фазових перетворень.

Для розрахунку швидкості нагріву в тому чи іншому інтервалі температур необхідно мати криву нагріву, отриману осцилографуванням або побудовану спрощено за часом, необхідним для нагрівання до заданої температури. Внаслідок швидкого нагрівання аустеніт при індукційному нагріванні характеризується дрібним розміром зерен, блоків, збільшенням спотворень другого роду, більшою концентраційною неоднорідністю, ніж при звичайному нагріванні.

---