Высокочастотный индукционный нагрев (часть 1)


Высокочастотные токи широко используются для нагрева поверхностей зубчатых колес и роликов при их закалке. Они применяются для нагрева отдельных частей металлических изделий при пайке медью или оловом. Токи высокой частоты вводятся в индукционную катушку, выполненную в виде трубки, охлаждаемой водой. Катушка окружает нагреваемую деталь, как показано на рис. 509. Катушка выступает в роли первичной обмотки трансформатора, а деталь — в роли вторичной обмотки. Во вторичной обмотке ток стремится течь так, чтобы магнитодвижущая сила от него была противоположной магнитодвижущей силе от тока первичной обмотки. Ток в первичной обмотке сохраняет приблизительно постоянную величину. Вторичный ток стремится нейтрализовать большую часть магнитодвижущей силы первичной обмотки и таким образом уменьшить поток до минимума.
<!--dle_image_begin:uploads/posts/2012-10/1349034850_763.jpg|-->Высокочастотный индукционный нагрев (часть 1)<!--dle_image_end-->

Чтобы это имело место, вторичный ток должен течь как можно ближе к катушке. Поэтому в детали, расположенной внутри соленоида, ток течет по поверхности. Это особенно справедливо для железа и стали, являющихся хорошими магнитными проводниками.
Достаточно сильные высокочастотные токи нагревают поверхность детали до необходимой закалочной температуры, не прогревая толщу детали. На рис. 509 справа внизу показан разрез части зубчатого колеса и глубина закалки. Основания зубьев в этом случае не закаливаются и таким образом каждый зуб сохраняет нужную прочность. Свойство вторичного переменного тока протекать вблизи поверхности металла называется поверхностным эффектом.
В случае использования токов высокой частоты для местного нагрева при пайке место пайки должно быть по возможности ближе к катушке. При этом можно контролировать вторичный ток и тепло, выделяемое в месте пайки. Это показано на рис. 510.
<!--dle_image_begin:uploads/posts/2012-10/1349034950_764.jpg|-->Высокочастотный индукционный нагрев (часть 1)<!--dle_image_end-->

Для конструирования высокочастотных катушек, служащих для нагрева, требуется постановка экспериментов. Однако полезны следующие правила:
1. Внутренний объем катушки должен иметь форму нагреваемой детали.
2. Нагреваемая деталь по возможности должна размещаться в центре катушки.
3. Острые углы детали нагреваются раньше, потому что обычно они расположены ближе к катушке и имеют меньшую массу. Поэтому форма катушки должна быть такой, чтобы углы детали были как можно дальше от витков.
4. При пайке медью двух разных металлов токи должны быть сконцентрированы около того из них, который имеет меньшее сопротивление и меньшую магнитную проницаемость. Так, например, серебро и медь имеют малые сопротивления и нагреваются медленно; латунь нагревается быстро, а сталь — еще быстрее. Поэтому катушку следует располагать ближе к серебру, меди, латуни и подальше от стали.
5. Сначала должен нагреваться материал, подлежащий пайке медью, а затем к месту соединения можно подносить медный сплав. Поэтому медный сплав должен быть по возможности удален от катушки.
6. Для равномерного нагревания поверхности детали может возникнуть необходимость во вращении ее во время нагрева.
7. Чтобы ограничить нагрев очень тонкого слоя, применяют частоты от 200 000 до 500 000 гц. Токи таких частот могут быть получены только от генераторов на электронных лампах. На рис. 511а и 511б показаны внешний и внутренний вид такого мощного генератора. Выпрямительные лампы расположены в верхней правой части (см. внутренний вид), а лампы генератора высокой частоты — в середине левой части.
<!--TBegin:uploads/posts/2012-10/1349034962_766_1.jpg|-->'Высокочастотный<!--TEnd-->

<!--dle_image_begin:uploads/posts/2012-10/1349034932_766_2.jpg|-->Высокочастотный индукционный нагрев (часть 1)<!--dle_image_end-->