ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ И ТЕРМИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ИНДУКЦИОННОГО НАГРЕВА

Энергетически индукционный нагрев характеризуется значениями удельной мощности (мощности, переходящей в теплоту в 1 см² поверхности нагреваемой детали) и временем нагрева. Кроме этих параметров для оценки характера и результатов нагрева необходимо учитывать также частоту тока, определяющего глубину активно нагреваемого слоя детали.

Для осуществления поверхностного нагрева применяют большую удельную мощность (0,5-2,0 кВт/см²) и малое время нагрева (2-10 с). При необходимости глубинного или сквозного прогрева (например, для осуществления объемно-поверхностной закалки, нагрева под обработку давлением) потребная удельная мощность ниже (0,05-0,2 кВт/см²), время нагрева 20-200 с в зависимости от размеров сечения детали или заготовки.

Технологически индукционный нагрев характеризуют термическими параметрами, определяющими условия протекания фазовых превращений в стали. В отличие от печного нагрева, где параметрами, определяющими результат нагрева, служат конечная температура и общее время нагрева, при индукционном нагреве такими параметрами являются конечная температура t_К и средняя скорость нагрева в области фазовых превращений υ_Фср (рисунок 1.2). Необходимость знания υ_Ф связана с описанной выше особенностью кинетики индукционного нагрева, когда скорость нагрева в температурной области фазовых превращений существенно отличается от средней скорости нагрева, В частности, на рисунке 1.2 показано, что при одинаковом общем времени и конечной температуре нагрева, время пребывания стали при температурах образования аустенита может быть существенно различным, а именно это время и определяет результаты аустенитизацни (полноту образования аустенита, его гомогенность и величину зерна).

Основными параметрами, определяющими выбор высокочастотного оборудования для термообработки конкретных деталей являются частота тока и мощность преобразователей частоты.

3. ВЫБОР ЧАСТОТЫ ТОКА

Частоту тока выбирают по следующим соотношениям:

f ≥ 20 000/d²;

δ_н = (15 – 55) (1 /),

Соотношение (3.1.)определяет наименьшую желательную частоту тока f, Гц в зависимости от диаметра нагреваемых изделий d, см. При меньшей частоте деталь данного сечения либо вообще нельзя нагреть выше температуры потери магнитных свойств (если f < 5000/d² либо (при 20 000/ /d³ >f> 5000/d³) нагрев будет неэффективным с большим перерасходом энергии.

Соотношение (3.2.)позволяет определить оптимальную глубину слоя δ_н, см в деталях из низколегированных конструкционных сталей, нагреваемого до надкритических температур при данной частоте тока.