Acasă
fântâni
Cuptor cu inducție de casă. Topirea metalului acasă într-un cuptor electric cu inducție

Cuptor cu inducție de casă. Topirea metalului acasă într-un cuptor electric cu inducție

Încălzitoarele cu inducție pot fi împărțite în industriale și casnice. Una dintre principalele modalități de a genera căldură pentru topirea metalului în industria metalurgică sunt cuptoarele cu inducție. Dispozitivele care funcționează pe principiul inducției sunt echipamente electrice complexe și sunt vândute într-o gamă largă.

Tehnologia inducției stă la baza unor astfel de dispozitive din viața noastră de zi cu zi precum cuptoarele cu microunde, cuptoarele electrice, aragazele cu inducție, cazanele de apă caldă, cuptoarele cu sistem de încălzire. Aragazele cu un principiu de funcționare prin inducție sunt convenabile, practice și economice, dar necesită utilizarea de ustensile speciale.

Cele mai comune sobe din viața de zi cu zi sunt cele cu un principiu de funcționare cu inducție pentru încălzirea spațiului. Opțiunile pentru o astfel de încălzire sunt centralele de cazane sau unitățile autonome. Cuptoarele cu inducție de dimensiuni mici pentru topirea metalului sunt indispensabile în bijuterii și atelierele mici.

Avantajele topirii

Încălzirea prin inducție este directă, fără contact și principiul său permite utilizarea căldurii generate cu eficiență maximă. Coeficientul de performanță (COP) atunci când se utilizează această metodă tinde spre 90%. În timpul procesului de topire, are loc o mișcare termică și electrodinamică a metalului lichid, care contribuie la o temperatură uniformă pe tot volumul unui material omogen.

Potențialul tehnologic al unor astfel de dispozitive creează beneficii:

  • performanță - imediat după pornire, puteți utiliza;
  • viteza mare a procesului de topire;
  • capacitatea de a regla temperatura topiturii;
  • zona și orientarea concentrată a energiei;
  • omogenitatea metalului topit;
  • lipsa deșeurilor din elemente de aliere;
  • curățenia și siguranța mediului.

Beneficii de încălzire

Sistem

Un meșter care poate citi circuitele electrice este destul de capabil să facă un cuptor de încălzire sau un cuptor de topire cu inducție cu propriile mâini. Fezabilitatea instalării unei unități de casă, fiecare maestru trebuie să o determine singur. De asemenea, este necesar să fim conștienți de pericolul potențial al unor astfel de structuri executate analfabet.

Pentru a crea un cuptor funcțional fără un circuit gata făcut, trebuie să aveți înțelegerea elementelor de bază ale fiziciiîncălzire prin inducție. Fără cunoștințe certe, nu este posibilă proiectarea și montarea unui astfel de aparat electric. Proiectarea dispozitivului constă în dezvoltare, proiectare, diagramare.

Pentru acei proprietari rezonabili care au nevoie de un cuptor cu inducție sigur, schema este deosebit de importantă, deoarece combină toate realizările unui meșter de acasă. Dispozitivele populare precum cuptoarele cu inducție au o varietate de scheme de asamblare, unde meșterii au de ales:

  • capacitatea cuptorului;
  • frecventa de operare;
  • metoda de căptușeală.

Caracteristici

Atunci când creați un cuptor de topire cu inducție cu propriile mâini, trebuie să luați în considerare anumite specificații, care afectează viteza de topire a metalului:

  • puterea generatorului;
  • frecvența pulsului;
  • pierderi de curent turbionar;
  • pierderi de histerezis;
  • viteza de transfer de căldură (răcire).

Principiul de funcționare

Baza funcționării unui cuptor cu inducție este obținerea de căldură din energia electrică generată câmp electromagnetic alternant(EMF) inductor (inductor). Adică, energia electromagnetică este transformată în energie electrică vortex, apoi în energie termică.

Închise în interiorul corpurilor (curenții turbionari) emit energie termică, care încălzește metalul din interior. Conversia energiei în mai multe etape nu reduce eficiența cuptorului. Datorită principiului simplu de funcționare și a posibilității de auto-asamblare conform schemelor, profitabilitatea utilizării unor astfel de dispozitive crește.

Aceste aparate eficiente in varianta simplificata si cu dimensiuni reduse functioneaza dintr-o retea standard de 220V, insa este necesar un redresor. În astfel de dispozitive, numai materialele conductoare electric pot fi încălzite și topite.

Proiecta

Dispozitivul de inducție este un fel de transformator în care este alimentat de curent alternativ inductor - înfăşurare primară, corpul încălzit este înfășurarea secundară.

Cel mai simplu inductor de încălzire de joasă frecvență poate fi considerat un conductor izolat (miez drept sau spirală) situat la suprafață sau în interiorul unei țevi metalice.

Nodurile principale ale dispozitivului, lucrând pe principiul inducției, luați în considerare:

Puterea de la generator lansează curenți puternici de diferite frecvențe în inductor, care creează un câmp electromagnetic. Acest câmp este sursa curenților turbionari care sunt absorbiți de metal și îl topesc.

Sistem de incalzire

Atunci când instalează încălzitoare cu inducție de casă în sistemul de încălzire, meșterii folosesc adesea modele ieftine de invertoare de sudură (convertoare DC-AC). Consumul de energie al invertorului este mare, așadar, pentru funcționarea continuă a unor astfel de sisteme este necesar un cablu cu o secțiune transversală de 4–6 mm2în loc de 2,5 mm2 obișnuiți.

Astfel de sisteme de încălzire trebuie să fie închise și controlate automat. De asemenea, pentru siguranța muncii, este necesară o pompă pentru circulația forțată a lichidului de răcire, dispozitive pentru eliminarea aerului care a intrat în sistem și un manometru. Incalzitorul trebuie sa se afle la o distanta de minim 1 m de tavan si podea, si de cel putin 30 cm de pereti si mobilier.

Generator

Inductoarele sunt alimentate de la setarea de frecvență industrială de 50 Hz din fabrică. Și de la generatoare și convertoare de frecvențe înalte, medii și joase (surse de alimentare individuale), inductoarele funcționează în viața de zi cu zi. Cea mai eficientă implicare în asamblarea generatoarelor de înaltă frecvență. La inductie se pot folosi mini-cuptoare curenți de diferite frecvențe.

Alternatorul nu trebuie să producă un spectru de curent dur. Conform uneia dintre cele mai populare scheme pentru asamblarea cuptoarelor cu inducție la domiciliu, se recomandă o frecvență a generatorului de 27,12 MHz. Unul dintre aceste generatoare este asamblat din piese:

  • 4 tetrode (tuburi electronice) de mare putere (marca 6p3s), cu conexiune paralela;
  • 1 neon suplimentar - indicator al pregătirii dispozitivului pentru lucru.

Inductor

Diferite modificări ale inductorului pot fi prezentate sub formă de trefoil, figura opt și alte opțiuni. Centrul nodului este un semifabricat de grafit sau metal conductiv electric, în jurul căruia este înfășurat conductorul.

Bun până la temperaturi ridicate perii de grafit încălzite(cuptoare de topire) și spirală de nicrom (încălzitor). Cel mai simplu mod este de a face un inductor sub formă de spirală, al cărui diametru interior este de 80-150 mm. Materialul pentru șarpele de încălzire al conductorului este, de asemenea, adesea un tub de cupru sau un fir PEV 0,8.

Numărul de spire al serpentinei de încălzire trebuie să fie de cel puțin 8-10. Distanța necesară între spire este de 5-7 mm, iar diametrul tubului de cupru este de obicei de 10 mm. Distanța minimă dintre inductor și alte părți ale dispozitivului trebuie să fie de cel puțin 50 mm.

feluri

Distinge tipuri de cuptoare cu inducție Fă-o singur:

  • canal - metalul topit este situat în jgheabul din jurul miezului inductorului;
  • creuzet - metalul se află într-un creuzet detașabil în interiorul inductorului.

În industriile mari, cuptoarele cu canal funcționează de la dispozitive industriale de frecvență, iar cuptoarele cu creuzet funcționează la frecvențe industriale, medii și înalte. În industria metalurgică, cuptoarele de tip creuzet sunt folosite pentru topire:

  • fontă;
  • deveni;
  • cupru;
  • magneziu;
  • aluminiu;
  • metale pretioase.

Tipul de canal de cuptoare cu inducție este utilizat pentru topire:

  • fontă;
  • diverse metale neferoase și aliajele acestora.

canalizat

Un cuptor cu inducție de tip canal trebuie să aibă, în timpul încălzirii sale, corp conductivîn zona de disipare a căldurii. În timpul pornirii inițiale a unui astfel de cuptor, metalul topit este turnat în zona de topire sau se introduce un șablon de metal pregătit. La terminarea topirii metalului, materiile prime nu sunt complet drenate, lăsând o „mlaștină” pentru următoarea topire.

Creuzet

Cuptoarele cu inducție cu creuzet sunt cele mai populare printre meșteri deoarece sunt ușor de executat. Un creuzet este un recipient special detașabil plasat într-un inductor împreună cu metal pentru încălzire sau topire ulterioară. Crezetul poate fi realizat din ceramică, oțel, grafit și multe alte materiale. Diferă de tipul de canal prin absența unui miez.

Răcire

Crește eficiența cuptorului de topire în medii industriale și în răcirea micilor aparate prefabricate casnice. În cazul lucrului scurt și al puterii reduse a unui dispozitiv de casă, puteți face fără această funcție.

Nu este posibil ca un maestru de acasă să efectueze singur sarcina de răcire. Zgură pe cupru poate duce la pierderea operabilității dispozitivului, prin urmare, va fi necesară înlocuirea regulată a inductorului.

In conditii industriale se foloseste racirea cu apa, cu ajutorul antigelului, si combinata si cu aer. Răcirea forțată cu aer în aparatele electrocasnice de casă este inacceptabilă, deoarece ventilatorul poate trage EMF pe sine, ceea ce va duce la supraîncălzirea carcasei ventilatorului și la o scădere a eficienței cuptorului.

Siguranță

Când lucrați cu cuptorul, ferește-te de arsurile termiceși luați în considerare riscul ridicat de incendiu al dispozitivului. Când dispozitivele sunt în funcțiune, acestea nu trebuie mutate. O atenție deosebită trebuie acordată la instalarea sobelor de încălzire în spații rezidențiale.

EMF afectează și încălzește întreg spațiul înconjurător, iar această caracteristică este strâns legată de puterea și frecvența radiației dispozitivului. Dispozitivele industriale puternice pot afecta piesele metalice din apropiere, țesuturile oamenilor și articolele din buzunarele de îmbrăcăminte.

Este necesar să se țină cont de posibilul impact al unor astfel de dispozitive în timpul lucrului asupra persoanelor cu stimulatoare cardiace implantate. Când cumpărați dispozitive cu un principiu de funcționare prin inducție, trebuie să citiți cu atenție instrucțiunile de utilizare.

Pentru topirea metalului la scară mică, uneori este necesar un fel de dispozitiv. Acest lucru este deosebit de acut în atelier sau în producția mică. Cel mai eficient momentan este un cuptor pentru topirea metalului cu un încălzitor electric, și anume cu inducție. Datorită particularității structurii sale, poate fi folosit eficient în fierărie și poate deveni un instrument indispensabil în forjă.

Dispozitiv cuptor cu inducție

Cuptorul este format din 3 elemente:

  1. 1. Piesa electronic-electrica.
  2. 2. Inductor și creuzet.
  3. 3. sistem de răcire cu inductor.

Pentru a asambla un cuptor de funcționare pentru topirea metalului, este suficient să asamblați un circuit electric de lucru și un sistem de răcire cu inductor. Cea mai ușoară opțiune pentru topirea metalului este prezentată în videoclipul de mai jos. Topirea se realizează în câmpul contra-electromagnetic al inductorului, care interacționează cu curenții electro-turbionari induși în metal, care menține o bucată de aluminiu în spațiul inductorului.

Pentru a topi eficient metalul, sunt necesari curenți de magnitudine mare și frecvență înaltă de ordinul 400-600 Hz. Tensiunea de la o priză de uz casnic obișnuit de 220 V are date suficiente pentru a topi metalele. Este necesar doar să transformați 50 Hz în 400-600 Hz.
Orice schemă pentru crearea unei bobine Tesla este potrivită pentru asta. Mi-au plăcut următoarele 2 scheme pe lampa GU 80, GU 81 (M). Și alimentarea lămpii cu un transformator ILO dintr-un cuptor cu microunde.


Aceste circuite sunt proiectate pentru o bobină Tesla, dar un cuptor cu inducție este excelent de la ele, este suficient în locul bobinei secundare L2 pentru a plasa o bucată de fier în interiorul înfășurării primare L1.

Bobina primară L1 sau inductorul constă dintr-un tub de cupru rulat în 5-6 spire, la capetele căruia este tăiat un filet pentru a conecta sistemul de răcire. Pentru topirea levitațională, ultima întoarcere trebuie făcută în direcția opusă.
Condensatorul C2 pe primul circuit și identic cu acesta pe al doilea setează frecvența generatorului. La o valoare de 1000 pF, frecvența este de aproximativ 400 kHz. Acest condensator trebuie să fie ceramic de înaltă frecvență și proiectat pentru o tensiune înaltă de ordinul a 10 kV (KVI-2, KVI-3, K15U-1), alte tipuri nu sunt potrivite! Mai bine pune K15U. Puteți conecta condensatori în paralel. De asemenea, merită să luați în considerare puterea pentru care sunt proiectați condensatorii (acest lucru este scris pe carcasă), luați-o cu o marjă. ceilalți doi condensatori KVI-3 și KVI-2 se încălzesc în timpul funcționării prelungite. Toți ceilalți condensatori sunt, de asemenea, preluați din seria KVI-2, KVI-3, K15U-1, doar capacitatea se modifică în caracteristicile condensatoarelor.
Iată o schemă a cum ar trebui să arate. Încadrat 3 blocuri.

Sistemul de răcire este alcătuit dintr-o pompă cu un debit de 60 l/min, un radiator de la orice mașină VAZ și am pus un ventilator obișnuit de răcire acasă în fața radiatorului.

Cuptorul de topire cu inducție a fost folosit pentru topirea metalelor și aliajelor în ultimele decenii. Dispozitivul este utilizat pe scară largă în domeniul metalurgic și al ingineriei, precum și în bijuterii. Dacă se dorește, o versiune simplă a acestui echipament poate fi realizată manual. Luați în considerare mai detaliat principiul de funcționare și caracteristicile utilizării unui cuptor cu inducție.

Principiul încălzirii prin inducție

Pentru ca metalul să treacă de la o stare de agregare la alta, este necesară încălzirea lui la o temperatură suficient de ridicată. Mai mult, fiecare metal și aliaj are propriul punct de topire, care depinde de compoziția chimică și de alți factori. Cuptorul de topire cu inducție conduce încălzirea materialului din interior prin crearea de curenți turbionari care trec prin rețeaua cristalină. Procesul luat în considerare este asociat cu fenomenul de rezonanță, care determină o creștere a puterii curenților turbionari.

Principiul de funcționare al dispozitivului are următoarele caracteristici:

  1. Spațiul care se formează în interiorul bobinei servește pentru a găzdui piesa de prelucrat. Este posibil să utilizați această metodă de încălzire în condiții industriale numai dacă este creat un dispozitiv mare în care va fi posibilă plasarea unei încărcări de diferite dimensiuni.
  2. Bobina instalată poate avea o formă diferită, de exemplu, o cifră în opt, dar cea mai comună este spirala. Trebuie avut în vedere faptul că forma bobinei este selectată în funcție de caracteristicile piesei de prelucrat supusă încălzirii.

Pentru a crea un câmp magnetic alternativ, dispozitivul este conectat la o rețea de alimentare cu energie de uz casnic. Generatoarele de înaltă frecvență sunt folosite pentru a îmbunătăți calitatea aliajului obținut cu o fluiditate ridicată.

Dispozitivul și aplicarea cuptorului cu inducție

Dacă doriți, puteți crea un cuptor cu inducție pentru topirea metalului din materiale improvizate. Designul clasic are trei blocuri:

  1. Un generator care creează un curent alternativ de înaltă frecvență. El este cel care creează un curent electric, care este transformat într-un câmp magnetic care trece prin material și accelerează mișcarea particulelor. Din acest motiv, are loc trecerea metalului sau aliajelor de la starea solidă la cea lichidă.
  2. Inductorul este responsabil pentru crearea unui câmp magnetic, care încălzește metalul.
  3. Crezetul este conceput pentru a topi materialul. Este plasat într-un inductor, iar înfășurarea este conectată la surse de curent.

Procesul de conversie a curentului electric într-un câmp magnetic este utilizat astăzi într-o mare varietate de industrii.

Principalele avantaje ale inductorului includ următoarele puncte:

  1. Un dispozitiv modern este capabil să direcționeze un câmp magnetic, crescând astfel eficiența. Cu alte cuvinte, încărcarea este încălzită, nu dispozitivul.
  2. Datorită distribuției uniforme a câmpului magnetic, piesa de prelucrat este încălzită uniform. În acest caz, se petrece o perioadă mică de timp din momentul în care dispozitivul este pornit și până la topirea încărcăturii.
  3. Uniformitatea aliajului rezultat, precum și calitatea sa ridicată.
  4. La încălzirea și topirea metalului, nu se formează fum.
  5. Instalarea în sine este sigură de utilizat, nu provoacă formarea de substanțe toxice.

Există pur și simplu un număr mare de versiuni diferite de cuptoare cu inducție de casă, fiecare cu propriile caracteristici specifice.

Tipuri de cuptoare cu inducție

Având în vedere clasificarea dispozitivelor, observăm că încălzirea pieselor de prelucrat poate avea loc atât în ​​interiorul, cât și în exteriorul bobinei. De aceea, există două tipuri de cuptoare cu inducție:

  1. Canal. Acest tip de dispozitiv are canale mici care sunt situate în jurul inductorului. Pentru a genera un câmp magnetic alternativ, în interior se află un miez.
  2. Creuzet. Acest design se caracterizează prin prezența unui recipient special, care se numește creuzet. Este realizat din metal refractar cu un punct de topire ridicat.

Este important ca cuptoarele cu inducție cu canale să aibă dimensiuni de gabarit mari și să fie destinate topirii industriale a metalelor. Datorită procesului de topire continuă, se poate obține un volum mare de metal topit. Cuptoarele cu inducție cu canal sunt utilizate pentru topirea aluminiului și a fontei, precum și a altor aliaje neferoase.

Cuptoarele cu inducție cu creuzet se caracterizează prin dimensiuni relativ mici. În cele mai multe cazuri, acest tip de dispozitiv este folosit în bijuterii, precum și la topirea metalului acasă.

Prin crearea unui cuptor cu propriile mâini, puteți regla puterea, pentru care se schimbă numărul de ture. Trebuie avut în vedere că, odată cu creșterea puterii dispozitivului, este necesară o baterie mai încăpătoare, pe măsură ce indicatorul de consum de energie crește. Pentru a reduce temperatura principalelor elemente structurale, este instalat un ventilator. În timpul funcționării pe termen lung a cuptorului, elementele sale principale se pot încălzi semnificativ, ceea ce ar trebui să fie luat în considerare.

Cuptoarele cu inducție cu lămpi sunt de asemenea utilizate pe scară largă. Un design similar poate fi realizat independent. Procesul de asamblare are următoarele caracteristici:

  1. Un tub de cupru este folosit pentru a crea un inductor, pentru care este îndoit în spirală. Capetele trebuie să fie, de asemenea, mari, ceea ce este necesar pentru a conecta dispozitivul la o sursă de curent.
  2. Inductorul trebuie plasat în carcasă. Este realizat din material rezistent la căldură, care poate reflecta căldura.
  3. Cascadele de lămpi sunt conectate conform schemei cu condensatoare și șocuri.
  4. Este conectată o lampă indicatoare cu neon. Este inclus în circuit pentru a indica faptul că dispozitivul este gata de funcționare.
  5. Un condensator de reglaj de capacitate variabilă este conectat la sistem.

Un punct important este modul în care sistemul poate fi răcit. În timpul funcționării aproape tuturor cuptoarelor cu inducție, elementele structurale principale se pot încălzi până la temperaturi ridicate. Echipamentele industriale au un sistem de răcire forțată care funcționează cu apă sau antigel. Pentru a crea un design de răcire cu apă cu propriile mâini, sunt necesari destul de mulți bani.

Acasă, este instalat un sistem de răcire cu aer. Pentru aceasta, sunt instalate ventilatoare. Acestea trebuie poziționate astfel încât să asigure un flux continuu de aer rece către elementele principale ale structurii cuptorului.

Cel mai perfect tip de încălzire este cel în care căldura este creată direct în corpul încălzit. Această metodă de încălzire este foarte bine realizată prin trecerea unui curent electric prin corp. Cu toate acestea, direct - includerea unui corp încălzit într-un circuit electric nu este întotdeauna posibilă din motive tehnice și practice.

În aceste cazuri, tipul perfect de încălzire poate fi realizat prin utilizarea încălzirii prin inducție, în care căldura este creată și în corpul încălzit în sine, ceea ce elimină consumul de energie inutil, de obicei mare, în pereții cuptorului sau în alte elemente de încălzire. Prin urmare, în ciuda eficienței relativ scăzute de generare a curenților de înaltă și înaltă frecvență, eficiența generală a încălzirii prin inducție este adesea mai mare decât.

Metoda de inducție permite, de asemenea, încălzirea rapidă a corpurilor nemetalice uniform pe toată grosimea lor. Conductibilitatea termică slabă a unor astfel de corpuri exclude posibilitatea încălzirii rapide a straturilor lor interioare în mod obișnuit, adică prin furnizarea de căldură din exterior. Prin metoda inductiei se genereaza caldura in acelasi mod atat in straturile exterioare cat si in cele interioare, ba chiar poate exista pericol de supraincalzire a acestora din urma daca nu se realizeaza izolarea termica necesara a straturilor exterioare.

O proprietate deosebit de valoroasă a încălzirii prin inducție este posibilitatea unei concentrații foarte mari de energie în corpul încălzit, care este ușor de adaptat la dozare precisă. Este posibil să se obțină doar aceeași ordine de densitate a energiei, totuși, această metodă de încălzire este dificil de controlat.

Caracteristicile și avantajele binecunoscute ale încălzirii prin inducție au creat o gamă largă de aplicații în multe industrii. În plus, vă permite să creați noi tipuri de structuri care nu sunt deloc fezabile folosind metode convenționale de tratament termic.

proces fizic

În cuptoarele și dispozitivele cu inducție, căldura dintr-un corp încălzit conductiv de electricitate este eliberată de curenții induși în acesta de un câmp electromagnetic alternativ. Astfel, aici se realizează încălzirea directă.

Încălzirea prin inducție a metalelor se bazează pe două legi fizice: și legea Joule-Lenz. În ele sunt plasate corpuri metalice (blankuri, piese etc.), ceea ce excită un vârtej în ele. FEM de inducție este determinată de viteza de schimbare a fluxului magnetic. Sub acțiunea EMF de inducție, curenții turbionari (închiși în interiorul corpurilor) curg în corpuri, eliberând căldură. Acest EMF creează în metal, energia termică eliberată de acești curenți este cauza încălzirii metalului. Încălzirea prin inducție este directă și fără contact. Vă permite să atingeți o temperatură suficientă pentru a topi cele mai refractare metale și aliaje.

Încălzirea intensivă prin inducție este posibilă numai în câmpuri electromagnetice de mare intensitate și frecvență, care sunt create de dispozitive speciale - inductori. Inductoarele sunt alimentate dintr-o rețea de 50 Hz (instalații de frecvență electrică) sau de la surse individuale de alimentare - generatoare și convertoare de medie și înaltă frecvență.

Cel mai simplu inductor al dispozitivelor de încălzire indirectă de joasă frecvență este un conductor izolat (întins sau bobinat) plasat în interiorul unei țevi metalice sau suprapus pe suprafața acesteia. Când curentul trece prin conductorul-inductor, conductele de încălzire sunt induse în conductă. Căldura din țeavă (poate fi și creuzet, recipient) este transferată în mediul încălzit (apa care curge prin țeavă, aer etc.).

Încălzirea prin inducție și întărirea metalelor

Cea mai utilizată încălzire directă prin inducție a metalelor la frecvențe medii și înalte. Pentru aceasta, se folosesc inductori speciali. Inductorul emite , care cade pe corpul încălzit și se descompune în el. Energia undei absorbite este transformată în corp în căldură. Eficiența de încălzire este cu atât mai mare, cu atât tipul undei electromagnetice emise (plată, cilindrică etc.) este mai aproape de forma corpului. Prin urmare, inductoarele plate sunt folosite pentru a încălzi corpurile plate, țagle cilindrice - inductoare cilindrice (solenoide). În cazul general, ele pot avea o formă complexă, datorită necesității de a concentra energia electromagnetică în direcția corectă.

O caracteristică a aportului de energie de inducție este posibilitatea de a controla aranjarea spațială a zonei de curgere.

În primul rând, curenții turbionari curg în zona acoperită de inductor. Doar acea parte a corpului care se află în legătură magnetică cu inductorul este încălzită, indiferent de dimensiunile totale ale corpului.

În al doilea rând, adâncimea zonei de circulație a curenților turbionari și, în consecință, zona de eliberare a energiei depinde, printre alți factori, de frecvența curentului inductor (crește la frecvențe joase și scade odată cu creșterea frecvenței).

Eficiența transferului de energie de la inductor la curentul încălzit depinde de mărimea decalajului dintre ele și crește odată cu scăderea acestuia.

Încălzirea prin inducție este utilizată pentru călirea la suprafață a produselor din oțel, prin încălzire pentru deformare plastică (forjare, ștanțare, presare etc.), topire a metalelor, tratament termic (recoace, revenire, normalizare, călire), sudare, suprafață, lipire a metalelor. .

Încălzirea indirectă prin inducție este utilizată pentru încălzirea echipamentelor de proces (conducte, rezervoare etc.), încălzirea mediilor lichide, uscarea acoperirilor, materialelor (de exemplu, lemn). Cel mai important parametru al instalațiilor de încălzire prin inducție este frecvența. Pentru fiecare proces (călire la suprafață, prin încălzire) există o gamă optimă de frecvență care oferă cele mai bune performanțe tehnologice și economice. Pentru încălzirea prin inducție se folosesc frecvențe de la 50 Hz la 5 MHz.

Avantajele încălzirii prin inducție

1) Transferul de energie electrică direct în corpul încălzit permite încălzirea directă a materialelor conductoare. Aceasta crește viteza de încălzire față de instalațiile indirecte, în care produsul este încălzit doar de la suprafață.

2) Transferul energiei electrice direct în corpul încălzit nu necesită dispozitive de contact. Acest lucru este convenabil în condițiile producției automate în linie, când se utilizează vid și echipamente de protecție.

3) Datorită fenomenului efectului de suprafață, puterea maximă este eliberată în stratul de suprafață al produsului încălzit. Prin urmare, încălzirea prin inducție în timpul întăririi asigură încălzirea rapidă a stratului de suprafață al produsului. Acest lucru face posibilă obținerea unei durități mari de suprafață a piesei cu un mijloc relativ vâscos. Procesul de întărire prin inducție a suprafeței este mai rapid și mai economic decât alte metode de întărire a suprafeței produsului.

4) În cele mai multe cazuri, încălzirea prin inducție poate crește productivitatea și poate îmbunătăți condițiile de lucru.

Cuptoare de topire cu inducție

Un cuptor sau un dispozitiv cu inducție poate fi privit ca un fel de transformator în care înfășurarea primară (inductorul) este conectată la o sursă de curent alternativ, iar corpul încălzit în sine servește ca înfășurare secundară.

Procesul de lucru al cuptoarelor de topire cu inducție se caracterizează prin mișcarea electrodinamică și termică a metalului lichid într-o baie sau creuzet, care contribuie la producerea unui metal omogen ca compoziție și temperatura sa uniformă pe tot volumul, precum și deșeuri metalice reduse (mai multe ori mai puţin decât în ​​cuptoarele cu arc).

Cuptoarele de topire cu inducție sunt utilizate în producția de piese turnate, inclusiv modelate, din oțel, fontă, metale neferoase și aliaje.

Cuptoarele de topire cu inducție pot fi împărțite în cuptoare industriale cu canale de frecvență și cuptoare industriale, cu creuzet de frecvență medie și înaltă.

Cuptorul cu canal de inducție este un transformator, de obicei de frecvență industrială (50 Hz). Înfășurarea secundară a transformatorului este o bobină de metal topit. Metalul este închis într-un canal refractar inelar.

Fluxul magnetic principal induce un EMF în metalul canalului, EMF creează un curent, curentul încălzește metalul, prin urmare, un cuptor cu canal de inducție este similar cu un transformator care funcționează într-un mod de scurtcircuit.

Inductoarele cuptoarelor cu canal sunt realizate dintr-un tub longitudinal de cupru, este răcit cu apă, partea canalului din vatra este răcită de un ventilator sau de la un sistem de aer centralizat.

Cuptoarele cu canal de inducție sunt proiectate pentru funcționare continuă, cu tranziții rare de la un tip de metal la altul. Cuptoarele cu canal de inducție sunt utilizate în principal pentru topirea aluminiului și aliajelor acestuia, precum și a cuprului și a unora dintre aliajele acestuia. Alte serii de cuptoare sunt specializate ca mixere pentru reținerea și supraîncălzirea fierului lichid, metalelor neferoase și aliajelor înainte de turnare în matrițe.

Funcționarea unui cuptor cu creuzet cu inducție se bazează pe absorbția energiei electromagnetice dintr-o sarcină conductivă. Cușca este plasată în interiorul unei bobine cilindrice - un inductor. Din punct de vedere electric, un cuptor cu creuzet cu inducție este un transformator de aer scurtcircuitat, a cărui înfășurare secundară este o sarcină conductivă.

Cuptoarele cu creuzet cu inducție sunt utilizate în principal pentru topirea metalelor pentru piese turnate modelate în timpul funcționării periodice și, de asemenea, indiferent de modul de funcționare, pentru topirea anumitor aliaje, cum ar fi bronzul, care afectează negativ căptușeala cuptoarelor cu canal.

Mulți oameni cred că procesul de topire a metalului necesită facilități uriașe, practic fabrici cu un număr mare de angajați. Dar există încă o profesie de bijutier și metale precum aurul, argintul, platina și altele folosite pentru a face bijuterii delicate și rafinate, dintre care unele sunt considerate pe bună dreptate adevărate opere de artă. Un atelier de bijuterii este o întreprindere care nu tolerează scara excesivă. Și procesul de topire în ele este pur și simplu necesar. Prin urmare, aici este necesar un cuptor cu inducție pentru topirea metalului. Nu este mare, foarte eficient și ușor de manevrat.

Principiul de funcționare a unui cuptor cu inducție este un exemplu minunat al modului în care un fenomen nedorit este utilizat cu o eficiență crescută. Așa-numiții curenți turbionari Foucault, care interferează de obicei cu orice tip de inginerie electrică, vizează aici doar un rezultat pozitiv.

Pentru ca structura metalului să înceapă să se încălzească și apoi să se topească, acesta trebuie plasat sub acești curenți Foucault și se formează într-o bobină de inducție, care, în mare, este un cuptor.

Mai simplu spus, toată lumea știe că în timpul funcționării, orice aparat electric începe să se încălzească. Cuptorul cu inducție de topire a metalelor profită din plin de acest efect altfel nedorit.

Avantaje față de alte tipuri de cuptoare de topire


Cuptoarele cu inducție nu sunt singura invenție folosită pentru topirea metalelor. Există, de asemenea, renumite cu vatră deschisă, furnale și alte tipuri. Totuși, cuptorul pe care îl luăm în considerare are o serie de avantaje incontestabile față de toate celelalte.

  • Cuptoarele cu inducție pot fi destul de compacte, iar amplasarea lor nu va provoca dificultăți.
  • Viteză mare de topire. Dacă alte cuptoare de topire a metalelor necesită câteva ore doar pentru a se încălzi, inducția face față acestui lucru de câteva ori mai repede.
  • Eficiența este doar puțin mai mică de 100%.
  • În funcție de puritatea topiturii, cuptorul cu inducție ocupă cu încredere primul loc. În alte dispozitive, piesa de prelucrat pregătită pentru topire este în contact direct cu elementul de încălzire, ceea ce duce adesea la contaminare. Curenții Foucault încălzesc piesa de prelucrat din interior, afectând structura moleculară a metalului și niciun element lateral nu intră în ea.

Cel din urmă avantaj este esențial în bijuterii, unde frecvența materialului îi sporește valoarea și unicitatea.

Amplasarea cuptorului

Cuptor cu inducție compact, în funcție de dimensiune, poate fi de podea și de birou. Indiferent de opțiunea pe care o alegeți, există câteva reguli de bază pentru a alege unde să o puneți.

  • În ciuda ușurinței în manipulare a cuptorului, acesta este totuși un aparat electric care necesită măsuri de siguranță. Și primul lucru de luat în considerare în timpul instalării este disponibilitatea sursei de alimentare corecte corespunzătoare modelului dispozitivului.
  • Capacitatea de a efectua împământare de înaltă calitate.
  • Asigurarea instalatiei cu alimentare cu apa.
  • Cuptoarele de masă necesită o bază stabilă.
  • Dar cel mai important, nimic nu ar trebui să interfereze cu munca. Chiar dacă topitura nu este prea mare ca volum și masă, temperatura ei este mai mare de 1000 de grade și stropirea accidentală din matriță înseamnă să vă provocați răni foarte grave fie asupra dumneavoastră, fie asupra a ceea ce este în apropiere.

Nu există nimic de spus despre faptul că în apropierea unui cuptor cu inducție în funcțiune nu ar trebui să existe materiale combustibile și, cu atât mai mult, explozive. Dar un scut de incendiu la câțiva pași este absolut necesar.

Tipuri de cuptoare cu inducție


Două tipuri de cuptoare cu inducție sunt utilizate pe scară largă: canal și creuzet. Ele diferă doar prin modul în care lucrează. În toate celelalte privințe, inclusiv avantajele, astfel de cuptoare de topire sunt foarte asemănătoare. Să luăm în considerare fiecare opțiune separat:

  • Cuptor cu canale. Principalul avantaj al acestui tip este un ciclu continuu. Puteți încărca o nouă porțiune de materii prime și puteți descărca metalul deja topit direct în timpul încălzirii. Singura dificultate poate apărea la pornire. Canalul prin care metalul lichid va fi scos din cuptor trebuie umplut.
  • Cuptor cu creuzet. Spre deosebire de prima opțiune, fiecare porțiune de metal va trebui să fie încărcată separat. Acesta este punctul. Materia primă este plasată într-un creuzet rezistent la căldură și plasată în interiorul inductorului. După ce metalul se topește, acesta este scurs din creuzet și abia apoi se încarcă următoarea porție. Un astfel de cuptor este ideal pentru atelierele mici unde nu sunt necesare mase mari de materii prime topite.

Principalul avantaj al ambelor opțiuni este viteza de producție. Totuși, cuptorul cu creuzet câștigă și aici. În plus, este foarte posibil să-l faci singur acasă.

Un cuptor cu inducție de casă nu conține dificultăți, astfel încât o persoană obișnuită, care este cel puțin puțin familiarizată cu inginerie electrică, nu îl poate asambla. Are doar trei blocuri principale:

  • Generator.
  • Inductor.
  • Creuzet.

Inductorul este o înfășurare de cupru pe care o puteți realiza singur. Va trebui să cauți creuzetul fie în magazinele corespunzătoare, fie să-l iei în alte moduri. Și ca generator pot fi folosite: un invertor de sudură, un tranzistor asamblat personal sau un circuit de lampă.

Cuptor cu inducție pe un invertor de sudare

Cea mai simplă și cea mai utilizată opțiune. Eforturile vor trebui depuse numai pentru construcția inductorului. Se ia un tub de cupru cu pereți subțiri de 8-10 cm în diametru și se îndoaie după modelul dorit. Turnurile ar trebui să fie situate la o distanță de 5-8 mm, iar numărul lor depinde de caracteristicile și diametrul invertorului. Inductorul este fixat într-o carcasă de textolit sau grafit, iar în interiorul instalației este plasat un creuzet.

cuptor cu inducție cu tranzistori

În acest caz, va trebui să lucrați nu numai cu mâinile, ci și cu capul. Și alergați prin magazine în căutarea pieselor de schimb necesare. La urma urmei, veți avea nevoie de tranzistori de diferite capacități, câteva diode, rezistențe, condensatoare de film, două fire de cupru de grosimi diferite și câteva inele de șocuri.

  • Înainte de asamblare, trebuie avut în vedere că circuitul rezultat va deveni foarte fierbinte în timpul funcționării. Prin urmare, trebuie folosite radiatoare destul de mari.
  • Condensatorii sunt colectați în paralel într-o baterie.
  • Sârmă de cupru cu un diametru de 1,2 mm este înfășurată pe inelele de accelerație. În funcție de putere, turele ar trebui să fie de la 7 la 15.
  • Pe un obiect cilindric, potrivit ca diametru mărimii creuzetului, se înfășoară 7-8 spire de sârmă de cupru cu diametrul de 2 mm. Capetele firului sunt lăsate suficient de lungi pentru conectare.
  • Conform unei scheme speciale, totul este montat pe placă.
  • Sursa de alimentare poate fi o baterie de 12 volți.
  • Dacă este necesar, puteți face o carcasă de textolit sau grafit.
  • Puterea dispozitivului este reglată prin creșterea sau scăderea spirelor înfășurării inductorului.

Nu este ușor să asamblați singur un astfel de dispozitiv. Și puteți prelua această muncă numai atunci când există încredere în corectitudinea acțiunilor voastre.

Cuptor cu inducție cu lampă

Spre deosebire de unul cu tranzistori, un cuptor cu lampă se va dovedi a fi mult mai puternic, ceea ce înseamnă că va trebui să fii mai atent cu el și cu circuitul.

  • 4 lămpi cu raze conectate în paralel vor genera curenți de înaltă frecvență.
  • Sârma de cupru este îndoită într-o spirală. Distanța dintre ture este de 5 mm sau mai mult. Turnurile în sine au un diametru de 8-16 cm.Inductorul trebuie să fie de o asemenea dimensiune încât creuzetul să poată încăpea cu ușurință în interior.
  • Inductorul este plasat într-o carcasă dintr-un material neconductor (textolit, grafit).
  • Puteți pune o lampă indicatoare cu neon pe carcasă.
  • De asemenea, puteți include un condensator de reglare în circuit.

Fabricarea ambelor circuite necesită deținerea unor cunoștințe, care pot fi obținute, dar este mai bine dacă un adevărat specialist face acest lucru.

Răcire

Această întrebare este probabil cea mai dificilă dintre toate cele care sunt puse în fața unei persoane care decide să asambleze independent un aparat de topire bazat pe principiul inducției. Cert este că nu este recomandat să puneți ventilatorul direct lângă cuptor. Părțile metalice și electrice ale unității de răcire pot afecta negativ funcționarea sobei. Un ventilator situat departe poate să nu asigure răcirea necesară, ceea ce va duce la supraîncălzire.

A doua opțiune este de a efectua răcirea cu apă. Cu toate acestea, nu este doar dificil să-l executați acasă calitativ și corect, dar nici nu este profitabil din punct de vedere financiar. În acest caz, merită luat în considerare: nu ar fi mai economic să achiziționați o versiune industrială a unui cuptor cu inducție, produsă în fabrică, în conformitate cu toate tehnologiile necesare?

Măsuri de siguranță la topirea metalului într-un cuptor cu inducție

Nu este nevoie să extindem acest subiect, deoarece aproape toată lumea cunoaște regulile de bază de siguranță. Este necesar să ne oprim numai asupra acelor probleme care sunt unice pentru acest tip de echipamente.

  • Să începem cu siguranța personală. Atunci când lucrați cu un cuptor cu inducție, trebuie bine înțeles că aici temperaturile sunt foarte ridicate, iar acesta este un risc de arsuri. De asemenea, dispozitivul este electric și necesită o atenție sporită.
  • Dacă ați cumpărat un cuptor finit, ar trebui să acordați atenție razei de influență a câmpului electromagnetic. În caz contrar, ceasurile, telefoanele, camerele video și alte dispozitive electronice pot începe să se defecteze sau chiar să se defecteze.
  • Hainele de lucru trebuie alese cu elemente de fixare nemetalice. Prezența lor, dimpotrivă, va afecta funcționarea cuptorului.
  • O atenție deosebită în acest sens ar trebui acordată cuptorului cu lampă. Toate elementele cu tensiune înaltă trebuie ascunse în carcasă.

Desigur, este puțin probabil ca un astfel de echipament să fie la îndemână într-un apartament din oraș, dar amatorii de radio care sunt constant angajați în meserii de cositorit și bijuterii nu se pot descurca fără un cuptor cu inducție. Pentru ei, acest lucru este foarte util, s-ar putea spune de neînlocuit, și cum ajută în munca lor, este mai bine să-i întrebați singuri.



Secțiuni