1tom343

13. ELEKTROTERMIA -688

Rys. 13.35. Zależność gęstości powierzchniowej mocy czynnej od głębokości hartowania przy różnych częstotliwościach, temperaturach powierzchni wsadu oraz czasach nagrzewania, wg [I3.27J

/

iii

IV

b)

n

Rys. 13.36. Hartowanie indukcyjne wsadów o geometrii cylindrycznej: a) spoczynkowe: b) postępowe 1 — wsad; 2 — wzbudnik;

3    natryski wacz; N — warstwa

nagrzana; H warstwa zahartowana; I, II, III, IV — usytuowania wsadu podczas hartowania

Przy zadanej szybkości ruchu wzbudnika lub wsadu v, /, = vt_g, przy czym czas nagrzewania t_g wyznacza się także z rys. 13.35.

Odpuszczanie indukcyjne w porównaniu z obróbką piecową, pozwala uzyskiwać lepsze rezultaty, zwłaszcza w przypadku wsadów mniej skomplikowanych geometrycznie. Wynika to z możliwości osiągania większych szybkości nagrzewania i skrócenia czasu odpuszczania.

Wyżarzanie indukcyjne jest szczególnie efektywne przy obróbce spawanych rur i zbiorników. Jako wzbudników używa się elastycznych kabli chłodzonych wodą, których zwoje lokalizuje się w obszarze spawu z równoczesną dwustronną izolacją cieplną tego obszaru. Dzięki temu uzyskuje się optymalny rozkład temperatury w strefach przyległych do spawu.

13.8.5.    Lutowanie i zgrzewanie indukcyjne oraz techniki specjalne

Lutowanie indukcyjne przy użyciu lutów miękkich (do 450^CC) i twardych (do 1020°C) realizuje się w układach spoczynkowych i postępowych. W układach spoczynkowych wsad względem wzbudnika nie przemieszcza się, a lut jest wprowadzany w postaci "np. drutu lub folii w bezpośrednie sąsiedztwo łączonych części. Lut po roztopieniu indukcyjnym wpływa — dzięki efektowi kapilarnemu — w szczelinę między łączone części. W układach postępowych (występuje w nich względne przemieszczenie się wsadu i wzbudnika) lut może być doprowadzany w sposób ciągły. Jeśli lutuje się duże bądź grube elementy o obszernej strefie lutowania, wzbudnik zasila się ze źródeł o częstotliwości 2h- 10 kHz. Przy łączeniu niewielkich elementów o małych strefach lutowania stosuje się częstotliwości 0,25 -=-2,5 MHz. W zależności od wymiarów elementów lutowanych niezbędne moce zawierają się w przedziale 0,5    5,0 k W przy lutach miękkich i w przedziale

3-7-30 kW — przy lutach twardych. Zalety lutowania indukcyjnego to: łatwość automatyzacji, dobra i stała jakość połączeń, minimalna liczba wadliwych połączeń, małe zużycie lutów i energii.

Zgrzewanie indukcyjne jest realizowane kilkoma technikami. Zgrzewanie statyczne doczołowe w stanie plastycznym z dociskiem spęczania jest realizowane z szybkością nagrzewania do 400 K/s, a spęczanie musi wynosić od 1 —6 mm z prędkością spęczania do 20 mm/s. Proces jest stosowany do zgrzewania doczołowego prętów o średnicach mniejszych od 80 mm oraz rur o średnicach do 200 mm i grubości ścianki 1    12 mm.

Częstotliwość zasilania zwykle 10 kHz.

Zgrzewanie statyczne — techniką ze stopieniem obszaru złącza bez wywierania docisku — jest stosowane do wykonywania połączeń grzbietowych przedmiotów o grubości ścianki 0,3 -s-1,5 mm ze stali niskowęglowych, austenitycznych i stopów tytanu. Częstotliwości robocze - 70-^440 kHz, szybkość nagrzewania — 250-^8000 K/s. Konieczna jest osłona gazowa obszaru zgrzewania.

Zgrzewanie ciągłe ze stopieniem zgrzewanych powierzchni i dociskiem spęczania jest stosowane przy wykonywaniu złączy wzdłużnych i spiralnych rur, złączy wzdłużnych belek konstrukcyjnych, rur żebrowanych i taśm bimetalowych. Szybkości nagrzewania dochodzą do 150000 K/s, co sprawia, że warstwa ciekłego metalu tworząca się na nagrzewanych powierzchniach ma temperaturę wyższą o 10-^20% od temperatury topnienia, a łącznie z przyległą do niej warstwą metalu w stanie plastycznym ma grubość setnych części mm. Prędkości zgrzewania sięgają 150 m/min. Najkorzystniejsze wyniki uzyskuje się przy/ = 0,2 —0,5 MHz. Moce urządzeń — 50-1-700 KW. Średnice zgrzewanych rur 300-^600 mm przy grubościach ścianek do 12 mm.

Techniki specjalne to bardzo obszerna grupa zastosowań, spośród których należy wymienić: niskotemperaturowe nagrzewanie wielkich powierzchni (np. ciągów komunikacyjnych) oraz rurociągów długodystansowych, w' tym także podmorskich, nagrzewanie zbiorników w przemyśle chemicznym (moce do 800 kW), spiekanie wyrobów na bazie proszków metalowych, nagrzewanie w procesach suszenia i wypalania lakierów, wygrzewanie w- procesach odgazowywania (przy produkcji lamp elektronowych, kondensatorów' i wyłączników próżniowych, lamp kineskopowych).

13.8.6.    Topienie indukcyjne

Oprócz urządzeń indukcyjnych z piecami, stanowiących podstawową kategorię agregatów' do topienia, w użyciu są urządzenia beztyglowc, wykorzystywane w procesach specjalnych. W większości urządzeń do topienia korzysta się z zasady nagrzewania bezpośredniego, ale stosuje się także urządzenia z nagrzewaniem pośrednim, w których ciepło jest generowane w tyglach przewodzących, co pozwala na topienie także materiałów' nicprzcwodzących. Wśród pieców indukcyjnych wyróżnia się piece kanałowe i tyglowa (rys. 13.37) [13.24; 13.27],

Piece kanałowe są zasilane wyłącznic napięciem o częstotliwości sieciowej (rys. 13.37a). Metal w kanale jest odpowiednikiem wtórnego uzwojenia transformatora, którego uzwojeniem pierwotnym jest wzbudnik. Przedstawiony na rysunku 13.37 piec ma jeden kanał pionowy, ale istnieją konstrukcje z kanałami poziomymi i ukośnymi. Kształty 44 Poradnik inżyniera elektryka tom 1