81732046 Incalzirea Prin Inductie 1

7/25/2019 81732046 Incalzirea Prin Inductie 1

1/33

Facultatea de Inginerie ElectricBARBU Alexandra-Rodica Lab. Metode si Procedee Tehnologice

ru!a """A Anul

IA

Tehno 6

Procesul tehnologic de nclzire prinInducie Electromagnetice

"


2/33

I.NOTIUNI DE BAZA

Inductana este o #ri#e care caracteri$ea$ !roducerea %eno#enuluide inducie electromagnetic &ntr-un circuit electric' egal cu ra!ortul dintrefuxul magnetic ( ce strbate un circuit )i intensitatea curentului electric ce!roduce acest %lux. Unitatea de #sura &n *I este henr+, . /ac %luxul ( este!rodus de curentul electric ce strbate circuitul considerat' L se nu#e)teinductan0 !ro!rie ,sau coe1cient de autoinduc0ie ' iar dac 2uxul este !rodusde un alt circuit' se nu#e)te inductan0 #utual ,sau coe1cient de induc0ie#utual .

I34AL5IREA PRI3 I3/U4TIE

Incal$irea !rin inductie electro#agnetic are la ba$a e%ectul 67ULE al

curentilor indusi' ca ur#are a !atrunderii ca#!ului electro#agnetic intr-o !iesaconductoare situate intr-un ca#! #agnetic 8ariabil in ti#!.,cu!tor cu re$istenta'inductor' generator9:;urul !unctului de to!ire' a su!ra%etei sau a intregii sectiunitrans8ersale a !ieselor de1nite ca subtiri. ?aloarea curentului Indus se reduce cudistanta de !atrundere x in !iesa de lucru con%or# %unctiei@

(-x/)

Ix = I! "

"


3/33

unde@ I! este curentul la su!ra%ata !iesei ' indicaadinci#ea s!eci1ca de !atrundere' a care curentul scadela 8aloarea I; ex!,-" . Adinci#ea de !atrundere scade cucresterea %rec8entei . In %unctie de !uterea P si ti#!ul deincal$ire t' !iesa de lucru !oate 1 incal$ita cu crestereate#!eraturii CT dorita @

C # D PEt / 4 E M

unde@ 4 - este caldura s!eci1ca a #aterialului

M - #asa #aterialuiui ce trebuie incal$it.

/o#eniul de a!licare se extinde de la !rocese de uscare'

li!ire' calire si %or#are la cald !ina' la to!ire si sinteri$are.Intrucit reactanta inducti8e a inductorului' sub sarcina cu!iesa de incal$it' este %oarte #are co#!arati8 cu re$istentalui e%ecti8a' in ca$ul instalatiilor de >oasa si #edie %rec8enta'bobinele de inductie sint co#!ensate !ana la cos G " !rin condensatoare.

/eci trans%or#atoarele'generatoarele de #edie %rec8enta'a!arata>ul de co#utatie si cablurile de conexiune dincircuitul de ali#entare se di#ensionea$a nu#ai !entru

!uterea de Iucru. In ca$ul oscilatoarelor de #are %rec8enta'aceste condensatoare %ac !orte co#!onenta din circuituloscilant si deci sint incluse in generatorul de inalta%rec 8enta.

Incal$irea electrica !oate 1 a!licata cu a8anta>e econo#icenu#ai acolo unde dia- #etrul si lungi#ea !iesei sint de H'9ori' res!ecti8 '9 ori #ai #ari decit adinci#ea de !atrundere s!eci1ca.

In !rocesele de incal$ire !rin inductie se utili$ea$a surse de

%rec8enta 8ariabila' in %unctie de di#ensiunile #aterialului!iesei si de !rogra#ul necesar de incal$ire. .

Instalatii cu frecventa industriala


4/33

Inductorul este conectat 1e direct' 1e !rin trans%or#ator lasursa de !utere !rintr-o conexiune #ono sau tri%a$ata. In#ulte ca$uri' bobina de inductie #ono%a$ata este co#-!ensate si#etric cu bobine de i#!edanta sicondensatoare. In ca$ul unor !uteri #ici absorbite se!oate renunta la trans%or#atoarele inter#ediare si lacondensatoarele de co#!ensare.

/o#enii de a!licareJ incal$irea #etalelor si !ieselor #arlde otel si to!ire !rin inductie.

Instalatii de edie frecventa

4urentul de #edie %rec8enta este obtinut dintr-un con8erti$orrotati8 sau un #uta tor static de %rec8enta !roiectat !entru o%rec8enta bine deter#inata. Partea electrica a sche#eiinclude con8erti$orul #ecanic de curent ,ce %oloseste un#otor asincron de actionare ' a!arata>ul electric si bateria

de condensatoare. 3u#arul de !oli ai generatorului !entruo turatie dinainte stabilita deter#ina %rec8entageneratorului ,con8erti $orului care !entru %rec8enta !este "K $ lucrea$a !e !rinci!iul ci#!ului unidirectional 8ariabil. Inacest sco! se utili$ea$a rotoare canelate' !entru a se#odi1ca in ti#! !rin caneluri reluctanta #agnetica aintre1erului cu %rec8enta dorita' #odulindu-se ast%el 2uxul#agnetic stabili$at. Masinile care lucrea$a !e acest !rinci!iu*int #asinile ho#o !olare cu bobina> de excitatie inelar'generatoarele Loren$ si U .

!ondensatoarele sunt "roiectates"ecial "entru tensiunea si frecventai "usa.

H


5/33

Puterea absorbita este a!roxi#ati8 de ..."9 ori !utereadebitata de generatorul de #edie %rec8enta. /ensitatea!uterii debitate1ind ridicata' bateria de condensatoare !oate1 #ica.

Pierderile de caldura care re$ulta sint !reluate !rintr-o racire su!li#entara ,!rin introducerea de aer din a%arasau de lichid de racire sau se reduc la #ini#u# !rinutili $area unui #aterial s!ecial a8ind !ierderi #icidielectrice ,*t+ro2ex .

A!arata>ul electric include a!aratele necesare !entru#ane8ra !entru co#anda' su!ra8eghere si dace estenecesar' !entru reglarea utila>ului. La instalatii #ici'toate ele#entele de #ane8ra si condensatoarele sint#ontate in celule.

Trebuie a8ut gri>a ca la rea#!lasarea cablurilor de %orta toatelegaturile si in s!ecial cele de la condensatoare' sa 1e cat se!oate de bine %erite de ci#!uri de inductie.

/i#ensiunile ti#!urilor standardi$ate decon8erti$oare de curent continuu sunt@

- con8erti$oare rotati8e

#$ K $' "9 - ;; K= J

K $' 9 - 9; K=J

" K $' 9; - ;;; K= @

9;; $' ;; - H;;; K=.

- #utatoare statice de %rec8enta@

9;; - ;;; $ J M;; - ;;; K=.


6/33

/o#eniul de a!licare@incal$irea !entru %or>are' !resare'la#inare' nor#ali$are'sudare' calire si to!irea !rin inductie.

Instalatiile de inalta frecventa

Aceste instalatii !roduc inalta %rec8enta !rinoscilatoare cu tu%uri autoexcitate' cu un singur eta>.Inductanta circuitului oscilant de inalta' %rec8enta constade regula din in%asurarea !ri#ara a trans%or#atorului deiesire de inalta %rec8enta. Tensiunea este data de redresorulde inaite tensiune' inglobat. Radiatia de energie de inalta%rec8enta trebuie #entinuta la un ni8el redus.

4aracteristicile ti!urilor standardi$ate de ast%el degeneratoare *int ur#atoarele@

Frec8enta@ H;; - 9;; K $. Putere @ H; - "9; K=,in ca$uris!eciale !ina la N;; K= J

Frec8enta@ 9;; - 9;; K $. Putere @ # - H; K=.

?ariatia cu te#!eratura a caracteristicilor electrice ale!iesei este co#!ensata!rin 8ariatia %rec8entei atit in ca$ul con8erti$oarelor staticede #edie %rec8enta cit ca$ul generatoarelor de inalta%rec8enta.

/o#enii de a!licare @ incal$irea !artiala' de exe#!lu !entrucalire' sudare' recoacere

9


7/33

Inductorul "entru incal&ire

Acesta este in general ada!tat %or#ei su!ra%etei !iesei,de exe#!lu @ inductor inelar' inductor de su!ra%ata' sauinductor ti! ac . 4onectarea la sursa de ali#entare' in ca$ulcalirii' in #a>oritatea ca$urilor se reali$ea$a !rintr-untrans%or#ator. Uneori inductorul este echi!at cu bobine descurtcircuitare din 1er ,din tabla la#inata' in ca$ul %rec8enteiindustriale si #edii sau din #ateriale din %erita' in ca$ul%rec8entelor inalte . Inductoarele in %or#a de bara cu osingura in%asurare !ot 1 di%erite in ceea ce !ri8este lati#eaneta ' !utindu-se ada!ta la o ga#a larga de !iese.

Inductorul !entru incal$ire este reali$at in cele #ai #ulteca$uri din cu!ru' iar datorita densitatilor #ari de curent se!re8ede a!a de racire su!li#entara !rin conducte de a!a.

Dis"o&itive ecanice ane'e

*e utili$ea$a dis!o$iti8e s!eciale !entru trans!ortul!ieselor de incal$it ,inclu$ind introducerea' extractia siracirea !iesei . Acestea' i#!reuna cu inductorul !entruincal$ire' %or#ea$a instalatia de incal$ire !rin inductie,cunoscuta si sub nu#ele de cu!tor cu inductie ' #asina desudat auto#ata sau de calire auto#ata. Instalatia !oate 1incor!orata intr-o linie de !roductie ,auto#ata sauneauto#ata cu a>utorul unor dis!ositi8e s!eciale.

Avanta(ele "rocesului de incal&ire "rininductie

:


8/33

Incal$irea %ara contact ,%ara a!licarea din exterior a unorelectro$i ' incal$irea directa a !ieselor ,%ara sursa exterioarade caldura ' oxidare #ini#a' calitate uni%or#a a #aterialului!relucrat' ti#! #ini# necesar !entru !regatirea instalatiei!entru' lucru' reglare ra!ida' #unca curata si neinse#natederan>a#ente datorite radiatiei ter#ice.

Incal$irea !rin inductie %olosita la de%or#area la cald'recoacere' to!ire si sinteri$are.

*e %olosesc in #od obisnuit instalatii de %rec8enta#edie si industrialaJ #ai rar inalta %rec8enta. Piesa de!relucrat !oate 1 #entinuta !e toata. duratatrata#entului ter#ic in dis!o$iti8ul de incal$ire ,incal$ire

statica sau !oate 1 de!lasata de-a lungul instalatiei de

incal$it ,incal$ire cu !iesa #obila ' ca de exe#!lu in ca$ulbarelor' te8ilor ' sir#elor sau al taglelor sau blocurilor de otel,incal$ire !e !ortiuni .

Intrucit curentul indus incal$este direct su!ra%ata#aterialului su!us trata#entului ti#!ul de incal$ire al oteluluieste considerabil #ai sca$ut decit in ca$ul unei incal$iriin directe. Printr-o !roiectare adec8ata a dis!o$itiei bobinelorinductoare' in cea #ai #are !arte din ca$uri este !osibil sase obtina a o incal$ire nu#ai in anu#ite !ortiuni ,incal$ire!artiala .

Prin aceasta se obtine e1cienta cit si ti#! deincal$ire con8enabile . Pentru obtinerea unor ba8uri #ini#esi unor !ierderi !rin radiatie ter#ica sca$ute se utili$ea$ainstalatii de %rce8ente cit #ai >oase . Ti#!ul #ini# de incal$ireeste in %unctie de di#ensiunile !iesei' conductibilitateater#ica si ra!ortul dintre adinci#ea de !atrundere sidia#etrul !iesei de lucru.

Bobinele de inductie trebuie sa aiba o lungi#esu1cienta !entru a se asigara o incal$ire adec8ata sisatis%acatoare in !ro%un$i#e ,de la su!ra%ata !ina in #ie$ul!iesei .

?ite$a de trans!ort sau ciclul de o!eratii se ada!tea$a la8ite$ele de lucru ale ben$ii !roductie sau ale !resei de %or>are.

N


9/33

)uterea a%sor%ita

Puterea absorbita de la reteaua de ali#entare este in %unctie de te#!eratura de regi#' de greutatea#aterialuluiOcare strabate instalatia si de !ro!rietatile#aterialulul ce ur#ea$a a 1 incal$it. Randa#entulinductorului 8aria$a in acest ca$ intre ; si ;Q de!in$indde #aterialul res!ecti8. /e regula este necesara o!utere de inductie de H;;- ;; K= !entru a incal$i o tonade otel. Tinind sea#a de randa#entul con8erti$o relorrotati8e este necesara in aceste ca$uri o !utere de circa

;;-9;; K=.

Re!arti$area !uterii in instalatiile de incal$ire cu inductie, retele de #edia %rec8enta

Acolo unde exista #ulte !uncte de incal$ire cuo!eratii #ai #ult sau #ai !utin si#ultane' care cer sa 1eali#entate in %rec8enta #edie' iar !uterea de #edie%rec8enta absorbita 8aria$a in li#ite largi' esteintotdeauna >usti1cata reali$area unei instalatii de%rec8enta #edii cu #ai #ulte con8erti$oare de %rec8enta rotati8esi citi8a consu#atori.

In ace ste conditii generatoarele care debitea$a in!aralel !e retea trebuie sa !oata 1 conectate saudeconectate' !entru ca ele sa 1e intotdeauaa incarcatea!roxi#ati8 la sarcina no#inala' ast%el ca in toate conditiile delucru sa se obtina un randa#ent #ai bun si un consu# #ini# decurent. Acest lucru se obtine cu atit #ai usor cu cit se

%oloseste un nu#ar #ai #are de con8erti$oare legate in!aralel sau cu cit se #icsorea$a !uterea no#inala a 1ecaruicon8erti$or.

Pe de alta !arte' este stiut ca randa#entulcon8erti$oarelor #ari este #ai ridicat' iar costul acestorara!ortat la !uterea debitata este #ai sca$ut. In 1nal estenecesar ca !uterea aleasa a con8erti$orului sa se a2e intr-un ra!ort rational cu 8aloarea #edie a !uterii dega>ate la!unctul de incal$ire res!ecti8.

Pina in !re$ent s-au construit siste#e de bare a8indo !utere de 9;;; !ina la :;;; K=. La !uteri #ari se


10/33

utili$ea$a siste#ul barelor #ulti!le' care la ne8oie !ot 1gru!ate in cite8a subgru!e. Tensiunea barelor se reglea$a lao 8aloare constanta.

Pentru anu#ite sco!uri este necesara #entinereaconstanta a !uterii debitate sau a curentului debitat si!osibilitatea 8ariatiei continue a %rec8entei. In acesteca$uri este #ai utila %olosirea unui siste# de baresectionate' in care ca$ se utili$ea$a in retea schi# batoarestatice de %rec8enta.

!alirea "rin inductie

Aceasta o!eratie este executata' in general' cuinstalatii de %rec8ente #edii sau inalte. In #a>oritateaca$urilor este incal$it nu#ai un strat subtire su!er1cial!ina la te#!eratura de calire ,calirea contra u$urii . Pentruaxe cu solicitari #ari si !entru !iese cu destinatii si#ilarese !oate reali$a o calire adinca in 8ederea cresteriire$istentei la oboseala. Punctul de !lecare !entrue8aluarea ca!acitatii de calire !rin inductie a unui #aterialeste continutul de carbon de cel !utin ;'HQ. Te#!eraturilede calire in ca$ul incal$irii !rin inductie se situea$a intre 9;si ""9; 4. Aceste te#!eraturi !ot 1 atinse in %ractiuni desecunda. Prin calirea i#ediat ur#atoare' disi!area decaldura catre inte riorul !iesei de lucru este asa de #ica'incit se obtine o $ona calita !recis conturata .

Avanta(ele calirii "rin inductie

S


11/33

Piesa de lucru ra#ine rece in cea #ai #are !arte'ast%el incit solicitarile ter#ice create sint neinsen#ate.Piesele !ot 1 ast%el in #od %rec8ent !relucrate !ina la %or#alor 1nala in stare necalita' 1ind calite ulterior. Pot 1 %acuteast%el econo#ii in !ri8ita o!e ratiilor de 1nisare care sintcostisitoare.3u#eroase loturi de !iese sunt su!use unuitra ta#ent de incal$ire identic' ast%el ca este garantata ocalitate uni%or#a. Este !osibila auto#ati$area !rocesuluide calire si includerea #asinilor de calire intr-un 2uxtehno logic. Este su1cienta su!ra8egherea !rintr-un !ersonal#ediu cali1cat.

Utili&ari

4alirea !rin inductie este utili$ata la calirea di%eritelorre!ere !entru auto8ehicule' #asini agricole' echi!a#ent deconstructie' #asini-unelte' ca si a axelor' bolturilor' niturilorele#entelor de trans#isie' !inioanelor' cre#alierelor etc.

!onsu ul de "utere

In %unctie de %rec8enta se !oate trans#ite su!ra%etei' in8ederea calirii' o !utere intre ;'9 si K= c# Putereanecesara este o %unctie de te#!eratura' de di#ensiunile!iesei de regi#ul de lucru si de adinci#e a stratului calit. *intnecesare !uteri ale generatoarelor de calire de !ina la 9;;K=.

Li#ite de %rec8enta@

- %rec8enta #edie de !ing la "; K $ J

- %rec8ente inalte de H;; K $ !ing la "'9 M $.

";


12/33

*i"irea +sudarea, "rin inductie

In acest sco! este utili$at echi!a#ent de #edie siinalte %rec8enta. Utili$area !rinci!ala este in !roductia de#asa !entru sudarea #etalelor' #ai ales la incal$irea!artiala a su !ra%etelor de sudat. Pentru aceasta o!eratie seutili$ea$a alia>e de li!it tari si #oi din co#ert si agenti dedeca!are sau ga$ de !rotectie.

Te#!eraturi de lucru@

- !entru li!ituri #oi sub 9; 4 J

- !entru li!ituri tari 9; !ina la "";; 4 J

*int necesari de ase#enea agenti de to!ire si ga$e de!rotectie' in sc o!ul eli#inarii straturilor de oxi$i la locul deli!ire.

For#a si di#ensiunile #arginilor de sudat sint %actorii#!ortanti in calitatea sudurii.Puterea necesara este dictata de di#ensiunile locului dei#binat ' de te#! eratura de lucru si de golul dintre !iesele dei#binat. Pentru !iese cu !ereti #ici si subtiri' ,$ona #ica deinncal$ire ga#a de inalta %rec8enta este cea #ai %a8orabila' iar!entru !iese a8ind !ereti grosi si cu su!ra%ete #ari ,$ona largade incal$ire este indicata ga#a de %rec8ente ridicate si #edii.Puterea necesara este situate intre ;'" si K= c# .

Do enii s"eciale

Uscarea si to!irea !entru #etali$ari !e #etale'nor#ali$area' recristali$area' incal rea' nor#ali$area, detensionarea cusaturilor de sudura' %or#area la cald. Pentruaceste sco!uri este !re%erabil a se %oloseasca %rec8ente #ed ii siindustriale.

""


13/33

II.INDU!TIA E*E!T-O A NETI!A

#,TEN0IUNEA E*E!T-O OTOA-E INDU01 2I*E I*E EIINDU!3IA E*E!T-O A NETI!1

Michael Farada+ a desco!erit %eno#enul de induc0ie

electro#agnetic &n " H". El a constatat c !rin 8aria0ia unui c #!#agnetic se !oate !roduce curent electric.4ircuitul unei bobine se &nchide !rintr-un gal8ano#etru . 3eexist ndgenerator &n circuitul electric 'acul gal8ano#etrului nu de8ia$ .Laintroducerea unui #agnet &n bobin se constat c acul gal8ano#etruluide8ia$ at ta ti#! c t #agnetul intr &n bobin 'dar re8ine la $ero c nd#agnetul se o!re)te .La scoaterea #agnetului din bobin aculgal8ano#etrului de8ia$ &n sensul o!us celui !recedent .Prin ur#are 'la#i)carea #agnetului &n bobin ia na)tere un curent electric . Unas#enea curent se nu#e)te curent indus.

*e ob0in acelea)i re$ultate dac #agnetul r# ne 1x )i se #i)c bobina.

4ENO ENU* DE )-ODU!E-E A UNEI TEN0IUNIE*E!T-O OTOA-E 5NT- UN !I-!UIT !A-E5N!ON7OA-1 UN 4*U8 A NETI! 9A-IABI* 0ENU E2TE INDU!3IE E*E!T-O A NETI!1.

?aria0ia 2uxului #agnetic inductor !oate 1 !rodus !rin di%erite#etode. /e exe#!lu' 2uxul #agnetic 8aria$ !rintr-un circuit care stne#i)cat &ntr-un c #! #agnetic 8ariabil .Fluxul #agnetic !oate 8aria!rin #i)carea circuitului constat ./in cele artate ! n aici re$ult ct.e.#. indus durea$ nu#ai at t c t durea$ cau$a sa' 8aria0ia 2uxuluiinductor.4u# a# a#intit #ai &nainte' sunt )i alte #i>loace de 8aria0ie a 2uxului#agnetic inductor.

:, 1-I EA TEN0IUNII E*E!T-O OTOA-E INDU0E

"


14/33

*e !oate deduce ex!resia general a legii induc0iei electro#agnetice !eba$a conser8rii energiei4onductorul #obil de lungi#e lDA4 este ac0ionat de o %or0 exterioar F'care-l de!lasea$ !e o lungi#e %oarte #ic dxDAA ' &ntr-un inter8al deti#! dt' e%ectu nd lucrul #ecanic dLDF dx.

/atorit de!lasrii in c #!ul de induc0ie B' asu!ra 1ecrui

electron liber din conductor 8a ac0iona o %or0 lorent$ian %' a8 nd caur#are &ncrcarea negati8 a ca!tului A )i !o$iti8 a ca!tului 4. Vntreca!etele conductorului a!are o tensiune e. /ac se &nchide circuitulA4/A' tensiunea indus e de8ine t.e.#. !entru circuit' !roduc ndcurentul #ediu I. 4a ur#are conductorul #obil 8a 1 su!us unei %or0eelectrice F DBI l. 4on%or# legii ac0iunilor reci!roce FD-F. V3 acestecondi0ii dLD-BI l dx . 4on%or# legii conser8rii energiei' ca ur#are a e%eturii lucrului#ecanic dL asu!ra siste#ului #aterial' el 8a trece &ntr-o stare cruia &i8a cores!unde o cre)tere a energiei electrice cu o 8aloare d=DdL./eoarece d=DeIdt' dLD-BildxDeIdt. Ra!ortul dintre 8aria0ia 2uxului #agnetic )i inter8alul de ti#! &ncare se !roduce aceast 8ara0ie re!re$int cantitatea cu care 8aria$2uxul inductor &ntr-o unitate de ti#!. Acest ra!ort !oart nu#ele de8aria0ie a 2uxului #agnetic inductor. A)adar' legea induc0ieielectro#agnetice se enun0 ast%el@ Tensiunea electro#otoare indus este !ro!or0ional cu 8ite$a de8aria0ie a 2uxului #agnetic inductor. 4a t.e.#. indus s 1e ex!ri#at &n8ol0i' adic &n unit0i *I' 8a trebui ca 2uxul de induc0ie &n rela0ia " s 1eex!ri#at &n Weberi' adic' de ase#enea' &n unit0i *I. Vn ca$ul c nd bobina indus nu are circuitul &nchis' !rin ea nucircul curent indusJ &n circuitul ei &nc ia na)tere o t.e.#. indus' dac

"H


15/33

ea intersectea$ un 2ux 8ariabil. 7 ase#enea bobin se co#!ort ca ungenerator electric &n circuit deschis@ &ntre ca!etele bobinei exist odi%eren0 de !oten0ial egal cu t.e.#. indus .

4urentul de induc0ie este deter#inat de existen0a c #!uluielectric . /eci' e%ectul direct al 8aria0ieie 2uxului este a!ari0ia c #!uluielectric indus &n regiunea circuitului. MaxWell a de#onstrat teoretic )iex!erien0ele au con1r#at c@

XFeno#enul de induc0ie electro#agnetic se !roduce datoritunui c #! #agnetic 8ariabil ' chiar &n absen0a unui circuit . Vn absen0acircuitului ' !rin 8aria0ia 2uxului #agnetic ia na)tere un c #! electricindus '&n general 8ariabil ' care are liniile de c #! &nchise . /eci '&n sens#ai larg !rin %eno#enul de induc0ie electro#agnetic se &n0elegea!ari0ia unui c #! electric 8ariabil &n regiunea &n care exist un 2ux#agnetic 8ariabil .

Este e8ident c ' dac &n regiunea 2uxului #agnetic 8ariabil s-argsi un conductor c #!ul electric indus ar !une &n #i)care electroniiliberi din el ./ac acest conductor %or#ea$ circuit &nchis' atunci iana)tere curentul indus ' ca e%ect al tensiunii electro#otoare induse.

AUTOINDU!3IA

)-ODU!E-EA 4ENO ENU*UI DE AUTOINDU!3IE

Vntr-o s!ir ia na)tere curent indus atunci cnd 8aria$ 2uxul #agnetic !rinsu!ra%a0a deli#itat de s!ir. Fluxul 8aribil !oate 1 !rodus 1e !rin #i)care

"


16/33

relati8 a unui #agnet %a0 de s!ir' 1e !rin 8aria0ia curentului dintr-un circuit8ecin. El #ai !oate 1 !rodus !rin 8aria0ia curentului electric din &ns)i s!iraindus' care >oac ast%el )i rolul de inductor.

Autoiducia este induc0ia electro#agnetic !rodus &ntr-un circuit datorit 8aria0iei curentului care circul !rin acel circuit.

Autoinducia se !roduce nu nu#ai la stabilirea sau &ntreru!erea unuicurent' ci ori de c te ori 8aria$ intensitatea curentului electric din circuit.

INDU!3IA UNUI !I-!UIT4urentul de intensitate I care circul !rintr-un circuit generea$ &n >urul

su un c #! #agnetic de induc0ie B' !ro!or0ional cu I.

Factorul de !ro!or0ionalitate L se nu#e)te coe1cient de induc0ie!ro!rie sau inductan0 a circuitului. Induc0ia unui

"9


17/33

$aca toate liniile campului unei %o%ine stra%at prin spirele celeilalte&cupla'ul este maxim( In general cand ma'oritatea liniilor de camp sunt inlantuite

de am%ele %o%ine& cupla'ul se numeste strans) in caz contrar& cupla'ul este sla%(*ariatia curentului dintr-o %o%ina induce t(e(m( in a doua %o%ina + inductiamutuala(

;.!U-EN3I TU-BIONA-I

)-ODU!E-EA !U-EN3I*O- TU-BIONA-I

Ace)ti curen0i indu)i iau na)tere &n #ase #etalice' care se a2 &nc #!uri #agnetice 8ariabile sau se #i)c &n c #!uri #agneticeconsolate.Vntre !olii unui electro#agnet !uternic 3 * se las s !endule$e o !lac#etalic A. 7scila0iile ei se a#orti$ea$ i#ediat. Vnlocuind !laca A cualt !lac crestat A oscila0iile ei se a#orti$ea$ lent. 7scil nd' !lacaintersectea$ liniile c #!ului #agnetic )i &n ea se nasc curen0i

indu)iJace)tia se &nchid &n cercuri' care &ncon>oar liniile c #!ului#agnet

!U-EN3II 4OU!AU*T 5N TE


18/33

a!ari0ia curen0ilor turbionari de intensitate #are' se construiesc #ie$uridin !lcisub0irii$olate &ntre ele. Vntruc t cre)tereara re$isti8it0i#aterialului este i#!ortant !entru di#inuarea intensit0ii curen0ilorturburari' tolele se %abric din 1er cu siliciu.*ubstan0ele %ero#agnetice utili$ate !entru #ie$urile bobinelor de &nalt%rec8en0 au re$isti8itate #are.

De&avanta(e

-!retul echi!a#entelor a%erenteJ generatorul electric-con8erti$or static., ;;; $ .

-cu cat %rec8enta si !uterea creste' costul este ridicatY

-!re$enta instalatiilor de racire care i#!lica structuraechi!a#entului.

A)*I!A-E......Utili&ari ale incal&irii "rininductie

-in etalur?ie !entru e%ectuarea unor trata#ente ter#ice@recoacere're8enire' calire.,se %olosesc !entru to!irea #etalelor' incal$irea inaintea%or>arii ";9; ; 4

-industria constructoare de autoturis e

edicina ,cu!toare cu creu$et !entru to!irea a!aratelor dentare'%rec8enta %oarte ridicata

electronica

industra ali entara ,!entru !lite e.t.c.

III.T-AN0)UNE-EA IN TEO-IE

BD Z[legea de

"N


19/33

-ot


20/33

I

I$ " \ $ \D adanci#ea de

!atrundere \D?X ] ^ZD

no 2/ 2 G9;H?X] Zr% ! sD_sD] ; \D" 9;H Ho f %DC ' ! sDdensitatea!uterii !e su!ra%ata

'@ \

Trata ente ter icePrin trata#ent ter#ic se intelege succesiunea de o!eratii tehnologice ce

constau !rin intretinerea' #entinerea' incal$irea unei !iese cu anu#ite 8ite$e deracire si incal$ire.

Trata#entele se a!lica !ieselor #etalice si ne#etalice cu sco!ul de aobtine anu#ite !ro!rietati 1$ico-#ecanice.

Ba$a teoretica a trata#entelor ter#ice o constituie trans%or#areastructurala in %uctie de 8ariatia te#!eraturii.

Para#etrii unui trata#ent ter#ic sunt@ te#!eraturade incal$ire' durata de#entinere la te#!eratura de incal$ire' 8ite$a de incal$ire si racire.

"S


21/33

T

T

t I t - Ar

I9.E8E )*E DE T-ATA ENTE TE- I!E 0I!U)TOA-E

Prelucrarea la cald a otelului

Cuptoare pentru recoacere, calire, maleabilizare, reincalzire, otelire

7telul este un alia> din 1er si carbon' unde !rocentul de carbon seregaseste in li#itele nor#ale de ;'; Q si :'9Q. 4arbonul' in %unctie de %a$ele!rin care trece' se regaseste in di%erite interstitii sau #odi1cari cristaline' care

;


22/33

sunt di%erit de #ari si care cau$ea$a di%erite distorsiuni ale retelei ato#ice./eseori se alia$a si cu alte #etale cu# ar 1 cro#ul' cobaltul' #anganul' etc.care #odi1ca de ase#enea structura otelului si a retelei ato#ice. Fierul !ur se a2a de la te#!eratura a#bianta !ana la te#!eratura deS"" 4 in structura cristalina cubica cu 8olu# centrat ,%a$a ` si se #ai nu#estesi %erita.La te#!eraturi #ai inalte' intre S"" 4 si "HS 4 este in structuracristalina cubica cu %ete centrate ,%a$a Z care se nu#este si austenita si careintr-un inter8al %oarte #ic %or#ea$a o retea cristalina cubica cu 8olu# centratnu#ita si %a$a \ sau \Fe. In %unctie de reteaua cristalina' carbonul se regaseste1e in %or#a tetraedrica sau octaedrica a retelei cristaline a 1erului' care au#ari#i di%erite si care la in#aga$inarea ato#ilor de carbon duce la di%eritedistorsiuni ale structurilor cristaline ato#ice. 4u cat distorsiunile sunt #ai !uternice' cu atat otelul este #ai calit. Laracirea lenta a otelului du!a turnare' structura cristalina su%era trans%or#ari sitrece in di%erite %a$e cu# ar 1 %a$a de %or#are a austenitului' a %eritului si %a$e#ixte. 4arbonul #igrea$a in ti#!ul trans%or#arii !e !o$itia cea #ai %a8orabila astructurii. 4a!acitatea de absorbtie a structurii cristaline a 1erului este li#itata iarcand la racire se atinge solubilitatea #axi#a de carbon in otel' se !roducse!arari de ce#entita' Fe H4 sau se!arari de gra1t. Un a#estec de %erita cuce#entita se nu#este !erlita. La un continut #ai ridicat de carbon in 1er se%or#ea$a ledeburita' o %a$a de a#estec dintre austenita si ce#entita. Aceste%a$e sunt descriese in /iagra#a de echilibru 1er-carbon aici o !re$entare #aisi#!la@

"


23/33

Trata ente ter ice de alea%ili&are si recoacere aotelului in cu"toare

La recoacere' incal$ire se are in 8edere aducerea la o anu#itate#!eratura a !iesei de !relucrat du!a care se ur#areste o racire lina.In acest %el se !ot ur#ari #ai #ulte obiecti8e cu# ar 1@ alea%ili&area totala unde se ur#areste #arirea cristalitelor care au cae%ect #icsorarea re$istentei si a duritatii #aterialului' de dorit in anu#ite ca$uri!articulare.

-ecoacerea de detensionare are loc la te#!eraturi #ici cu!rinse intre; 4 si : ; 4 si are ca sco! inlaturarea tensiunilor din !iesa !relucrata'tensiuni care se %or#ea$a la de%or#ari #ecanice sau la di8erse !relucrari. /ealt%el nu are loc #odi1carea !ro!rietatilor otelului. -ecoacerea de o o?eni&are durea$a !ana la $ile' are loc late#!eraturi ridicate intre ";9; 4 si "H;; 4 si are ca rol o i#!artire egala' instructura cristalina' a ato#ilor straini. ?ite$a de racire stabileste %or#area%a$elor cat si a !ro!rietatilor otelului. Prin recoacerea de rectristali&are se intelege re8enirea la %or#elecristaline initiale unei de%or#ari la rece. Prin acest !rocedeu se incal$este !iesa

la te#!eraturi !utin !este te#!eratura de recristali$are de obicei la te#!eraturiintre 99; si N;; 4. Te#!eratura de recristali$are de!inde de #aterial si degradul de de%or#are. -ecoacerea de nor ali&are a otelurilor este una din !rinci!alele!rocedee de !relucrare la cald. Are ca obiecti8 %or#area unei structuri 1ne decristalite' care sunt i#!artite egal !este !iesa. La oteluri cu continut #ai ridicatde carbon' te#!eratura de recoacere este !utin sub ;; 4J la oteluri cucontinut #ic de carbon' te#!eratura !entru recoacerea de nor#ali$are creste!ana la S9; 4. La recoacerea de in uiere ,globuli$are se ur#areste reducereadi%u$iunilor de ce#entita si !erlita' !entru a reduce re$istenta si duritateaotelului ast%el incat sa se !oata e%ectua #ai usor de%or#ari !lastice si #ecanice.

Te#!eraturile obisnuite sunt cu!rinse intre : ; 4-N ; 4.


24/33

4u!tor !t recoacere in nor#ali$are cu!tor !entru #aleabili$areasar#elor de otel

!alirea otelului

!alirea consta in incal$irea !ieselor din otel la o te#!eraturadeter#inata din diagra#a F e ' 4 u' ur#ata de o racire ra!ida in a!a' ulei' e.t.c.' !ta obtine o $ona la su!ra%ata !iesei calite cu o duritate s!rita.

Otelirea in cuptorul de calire

La o!eratiunea de calire a otelului nealiat se incal$este in !ri#a %a$a!iesa ce ur#ea$a a 1 !relucrata' la o te#!eratura intre ;; 4-S;; 4' daca eca$ul unui otel cu continut sca$ut de carbon' si cu continut #are de austenit. Laotelurile aliate' te#!eraturile !ot a8ea 8ariatii inse#inate. Pentru a i#!iedica coro$iunea se insu2a in cu!tor ga$ exoter#.Exoter#ele se !ot obtine cu un generator de ga$e' care se generea$a dinhidrocarburi si #ai contine !e langa 47 si ' 3 ' 47 si 7 .

H


25/33

enerator !entru obtinerea de ga$e exoter#e

Spalarea pieselor

/u!a calirea in ulei sau e#ulsii este necesara o s!alare a !ieselor inaintede a intra in cu!torul de #aleabili$are. Fir#a


26/33

Maleabilizarea sau revenirea otelului in cuptoare de revenire

/u!a calirea otelului acesta de8ine %oarte dur' dar si %oarte casant. Aceste%ect se !oate contracara !rin reincal$irea !iesei. La inter8alul de te#!eratura de sub ";; 4' re$ulta o i#bogatire cu ato#ide carbon in $ona cu de%ecte ale structurii ato#ice a otelului #artensitic. Late#!eraturi intre ";; 4 si ;; 4 ato#i de carbon ince! sa #igre$e din !o$itiilene%a8orabile ale structurii. Ince!e eli#inarea de ce#entita. La continuareacresteri te#!eraturii acest !rocess se a#!li1ca. Peste te#!eratura de H ; 4!ractic toti ato#ii de carbon !arasesc !o$itiile ne%a8orabile ale structurii iar late#!eratura de ;; 4 nu #ai au loc schi#bari la ni8el structural iar otelulde8ine #oale. La otelurile aliate cu cro#' 8anadiu' #olibden si Wol%ra#'duritatea ia a#!loare in acest inter8al de te#!eratura cand se %ac cedari decarbi$i.4alirea secundara este i#!ortanta !entru !re%abricate' deoarece trebuiesa isi !astre$e duritatea si la te#!eraturi inalte. In general odata cu cresterea te#!eraturii de #aleabili$are re8enirescade si duritatea otelului. La contact cu aerul ia nastere o oxidare a su!ra%etei'care are ca e%ect decolorarea !iesei. Ti#!ul necesar #aleabili$arii re8eniri estein %unctie de 8olu#ul si #asa !iesei .

Calirea suprafetelor

7!usul duri$arii !rin calire si #aleabili$are re8enire' la care se calesteintregul #aterial' este calirea la su!ra%ata. *u!ra%ata dura se !oate co#bina cu#ie$ul #oale al #aterialului. Pentru aceast !roces exista #ai #ulte !rocedee.

Cementarea sau carburarea

Procesul de ce#entare se utili$ea$a la otelurile sarace in carbon. Piesa secaleste cu a>utorul unui ga$ endoter# bogat in carbon. a$ul endoter# se obtine cu a>utorul unui reactor de ga$e din #etan'

etan sau !ro!an si consta in #are #asura din #onoxid de carbon 47' hidrogensi a$ot.

9


27/33

enerator !entru obtinerea de ga$e endoter#e

7telul incal$it la S;; 4-";;; 4 in cu!toarele de ce#entare res!ecti8cu!toare de #aleabili$are re8enire' !reia carbon din ga$ul endoter#.4oncentratia de carbon se !oate creste !ana la li#ita de solubili$are sitrans%or#a in austenita ,adanci#ea de cca. " ## . Aici 1r#a utorul unui dis!o$iti8 discontinuu.*iste#ele de trans!ort intr-un cu!tor cu trecere continua !ot 1 siste#e cu rolecera#ice' trans!ort cu grila>e sau cu !ro!ulsie .

:
http://www.crystec.com/kllendoe.htmhttp://www.crystec.com/kllendoe.htm


28/33

4u!tor cu !ro!ulsie si role cera#ic 4u!tor continuu !entruce#entarea

otelului actionatcu lant

Otelirea prin carbonitrare repectiv carbonitrizare

La carbonitrare' in ti#!ul incal$irii se adauga in %a$a ga$oasa langacarbon si a$ot' ceea ce duce la %or#area unor nitriti !e su!ra%ata !iesei de!relucrat. A$otul se introduce la carbonitrarea cu ga$ sub %or#a de a#oniac 3 H

/aca o!eratia de carbonitrare se %ace la te#!eraturi #ici de :9; 4-

NN; 4' atunci a$otul !oate di%u$a si se %or#ea$a un strat de #artensita cucontinut de a$ot si cu un strat subtire din nitri$i si carbi$i. La carbonitrarea !esteNN; 4 !ana la SH; 4 acest strat nu se #ai %or#ea$a' deoarece carbonul se!oate di%u$a #ai bine. A$otul stabili$ea$a %a$a de austenita si !er#ite o calire#ai blanda dar in acelasi ti#! cu o duritate ridicata. *tratul duri$at calit estetotusi #ai subtire decat la ce#entare' re8enire iar trans%or#area s!re interiorul#aterialului este #ai !uternica. 4a si la carburare in %a$ele ga$oase ur#ea$a o!eratiile cu# sunt calirea si#aleabili$area re8enirea

N


29/33

4u!tor de carbonitrare' carbonitri$are 8ersiune de cu!tor !entrucarbonitrare'

carbonitri$are %ara cadru cubaie de calire

!rin 8acuu#

Otelirea prin nitrare, nitrizare si nitrocarburarea.

La nitrare res"ectiv nitri&are in cu!toare di%u$iunea de a$ot are loc late#!eraturi #ici de 9;; 4-99; 4. *ursa este a#oniacul. In acest %el are locdi%u$iunea a$otului in otel' care se de!o$itea$a intre locurile din structuracristalina. Acest lucru duce la o tensionare a structurii cristaline si auto#at la oduri$are a #aterialului. 3u #ai este necesara o calire aceasta ne#ai a8and laba$a %or#area unui strat de #artensita. La racire se eli#ina !artial nitriti. Lanitrocarburare se adauga !e langa a$ot si carbon obtinut din #onoxid de carbonsi hidrocarburi in %a$a ga$oasa. 4arbonul se regaseste nu#ai la #arginea#aterialului' deoarece solubilitatea sa in otel este #ica acesta continand de>aa$ot' in acest %el di%u$iunea 1ind destul de !roasta. La racire se %or#ea$acarbonitrati. Ti#!ul necesar duri$arii !rin nitrocarburare este #ai #ic decat la


30/33

nitrare.

7telurile nitrate si carbonitrate au o su!ra%ata subtire %oarte dura si %oarteglisanta dar care nu e %oarte buna la u$ura iar re$istenta la ru!ere este #ica./ensitatea su!ra%etei are o re$istenta #are la coro$iune si !oate 1 #ai usor!oli$ata.

cu!tor de nitrare cu hota cu!tor de nitrare indoua tre!te

9.A!TI9ITATE DE *ABO-ATO-

S


31/33

In cadrul laboratorului de Metode si Procedee Tehnologice s-a discutatte#a Procesul de Incal$ire !rin inductie electro#agnetica.A# discutat des!re

a8anta>ele si de$a8ant>ele acestui !rocedeu'la ce ne a>uta' unde il intalni#' undese utili$ea$a si la ce ne este de %olos in 8iata de $i cu $i.

/e ase#enea a# studiat ur#atoarea Kansa @

-Ele#ente co#!onente ale !reu&etului 0TA )AT

!u"tor L"entru to"irea otelului.

3e-a %ost !re$entat un generator de inalta %rec8enta, .I.F. @

-un trans%or#ator,de ada!tare ;;; $

-bloc co#anda.

-bloc electronic con8ertor de %rec8enta.,cho!!er electronic !e ba$a de tiristoareindustriale

9I.!ON!*UZII

In conclu$ie@

- incal&irea "rin inductie electro a?netica este oincal$ire ra!ida cu o inertie ter#ica redusaJ

- densitatea de !utere in>ectata in !iesa !oate atinge8alori de !este ";;;


32/33


33/33

,traducere din li#ba ger#ana'cu ada!tari la conditiile din Ro#ania '

H internet -WWW.WiKi!edia.co#'

Acti8itatea din cadrul laboratorului de Metode si Procedee Tehnologice.
http://www.wikipedia.com/http://www.wikipedia.com/

81732046 Incalzirea Prin Inductie 1

Documents

Transcript of 81732046 Incalzirea Prin Inductie 1