Indukční kování - Induction forging

Indukční kování odkazuje na použití indukční ohřívač k předehřátí kovů před deformací lisem nebo kladivem. Kovy se obvykle zvyšují na 1100 až 1200 ° C (2010 až 2190 ° F) kujnost a tok toku v kovací matrici.[1]

Proces

Indukční ohřev je bezkontaktní proces, který využívá principu elektromagnetická indukce k výrobě tepla v obrobku. Umístěním vodivého materiálu do silného střídání magnetické pole „je v materiálu prouden elektrický proud, což způsobuje Joule topení. V magnetických materiálech se další teplo generuje pod Curie bod kvůli hystereze ztráty. Generovaný proud je převážně v povrchové vrstvě, přičemž hloubka této vrstvy je dána frekvencí střídavého pole a propustnost materiálu.[2]

Spotřeba energie

Napájecí zdroje pro indukční kování se liší výkonem od několika kilowattů do mnoha megawattů a v závislosti na geometrii součásti se mohou lišit ve frekvenci od 50 Hz do 200 kHz. Většina aplikací používá rozsah mezi 1 kHz a 100 kHz.[3]

Pro výběr správného výkonu je nutné nejprve vypočítat Termální energie požadováno, aby se materiál v stanoveném čase zvýšil na požadovanou teplotu. Toho lze dosáhnout pomocí tepelného obsahu materiálu, který je normální, vyjádřený v KW hodinách na tunu, hmotnost zpracovávaného kovu a časový cyklus. Jakmile to bude stanoveno, je třeba zohlednit další faktory, jako jsou vyzařované ztráty ze součásti, ztráty cívky a další ztráty systému. Tento proces tradičně zahrnoval zdlouhavé a složité výpočty ve spojení se směsí praktických zkušeností a empirický vzorec. Využívají moderní techniky analýza konečných prvků[4] a další techniky modelování podporované počítačem, avšak stejně jako u všech těchto metod je stále zapotřebí důkladných pracovních znalostí o procesu indukčního ohřevu.

Výstupní frekvence

Druhým hlavním parametrem, který je třeba vzít v úvahu, je výstupní frekvence zdroje energie. Protože teplo je převážně generováno na povrchu součásti, je důležité zvolit frekvenci, která nabízí nejhlubší praktickou hloubku průniku do materiálu, aniž by hrozilo riziko zrušení proudu.[5] Bude oceněno, že jelikož se ohřívá pouze pokožka, bude vyžadován čas, aby teplo proniklo do středu součásti, a že pokud je příliš rychle aplikováno příliš mnoho energie, je možné roztavit povrch součásti při ponechání jádro cool. Využití údajů tepelné vodivosti pro materiál[6] a specifikovaní zákazníci homogenita (fyzika) požadavky týkající se průřezu ∆T je možné vypočítat nebo vytvořit model pro stanovení požadované doby tepla. V mnoha případech čas pro dosažení přijatelného ∆T překročí to, čeho lze dosáhnout zahřátím jednotlivých komponent. Řada manipulačních řešení včetně dopravníků, v řadových podavačích, tlačných systémech a podavačích paprsků paprsku se používá k usnadnění ohřevu více komponentů při dodávání jednotlivých komponent operátorovi v požadovaném časovém cyklu.

Výhody

  • Kontrolovatelnost procesu - na rozdíl od tradičních plynová pec indukční systém nevyžaduje žádný předehřívací cyklus nebo řízené vypnutí. Teplo je k dispozici na vyžádání. Kromě výhod rychlé dostupnosti v případě následného přerušení výroby lze energii vypnout, čímž se šetří energie a omezuje tvorba vodního kamene na součástkách.
  • Energetická účinnost - Vzhledem k tomu, že teplo generované v rámci komponenty je přenos energie extrémně efektivní. Indukční ohřívač ohřívá pouze část, nikoli atmosféra kolem toho.
  • Rychlý nárůst teploty - vysoké hustoty výkonu zajišťují, že součást dosáhne teploty extrémně rychle. Škála se zmenšuje, stejně jako povrchové vady a nežádoucí účinky na povrch hutnictví.
  • Konzistence procesu - Proces indukčního ohřevu produkuje extrémně rovnoměrné konzistentní teplo. To zlepšuje přesnost kování a v extrémních případech může snížit přídavné hodnoty pro kování po kování a mít pozitivní vliv na životnost matrice.[7]
  • Žádné škodlivé vedlejší produkty - Indukční ohřev negeneruje žádné ekologické odpadní produkty a je to čistý proces na rozdíl od tradičnějších metod ohřevu, které generují kouř a toxické emise. [8]

Typy

Barové topení

Ohřev konce tyče se obvykle používá tam, kde se má kovat pouze část tyče. Typické aplikace ohřevu konce tyče jsou

  1. Horký směr šroubů
  2. Stabilizátory
  3. Těžařské nástroje

V závislosti na požadované propustnosti se manipulační systémy mohou lišit od jednoduchých dvou nebo tří stanic pneumatický tlačné systémy k potkávacím paprskům a dopravníky.

Topení sochory

Topení sochory[9]

V indukci sochor ohřívač se zahřívá celý sochor nebo slimák. Normálně se u krátkých sochorů nebo slimáků používá násypka nebo mísa k automatickému předávání sochorů v linii k sevření válců, řetězových tažných jednotek nebo v některých případech pneumatických tlačných zařízení. Předvalky jsou poté vedeny skrz cívku jeden za druhým na vodou chlazených kolejnicích nebo jsou použity keramické vložky skrz otvor cívky, které snižují tření a zabraňují opotřebení. Délka cívky je funkcí požadované doby máčení, doby cyklu na komponentu a délky sochoru. Při velkoobjemových pracích s velkým průřezem není neobvyklé mít v sérii 4 nebo 5 cívek, které dávají cívku o délce 5 m (16 ft) nebo více.[10]

Typické díly zpracovávané přímým ohřevem sochoru:[11]

  1. Malý klikové hřídele
  2. Vačkové hřídele
  3. Pneumatické a hydraulické kování
  4. Kladivové hlavy
  5. Ventily motoru

Jediný výstřel

U dlouhých sochorů lze použít jednorázové vytápění. Tento proces využívá podobné systémy jako ohřev konce tyče, až na to, že celý sochor je poháněn do jednotlivých cívek. Stejně jako u ohřevu na konci tyče se počet cívek řídí požadovanou ∆T a tepelnými vlastnostmi ohřívaného materiálu.

Typické díly zpracovávané jednorázovým ohřevem sochoru:[12]

  1. Nákladní auto nápravy
  2. Marine vačkové hřídele

Viz také

Reference

Poznámky

  1. ^ Lozinskii, str. 594.
  2. ^ Lozinskii, str. 2.
  3. ^ Rudnev, str. 142.
  4. ^ Rudnev, str. 166.
  5. ^ Rudnev, str. 627.
  6. ^ Rudnev, str. 16.
  7. ^ Davies, str. 11.
  8. ^ Power Parts International
  9. ^ Power Parts International
  10. ^ Rudnev, str. 447.
  11. ^ Rudnev, str. 78.
  12. ^ Rudnev, str. 249.

Bibliografie

  • Davies, John; Simpson, Peter (1979), Příručka pro indukční ohřev McGraw-Hill, ISBN  0-07-084515-8.
  • Lozinskii, Michail Grigorevič (1969), Průmyslové aplikace indukčního ohřevu, Pergamon Press, ISBN  0-08-011586-1.
  • Rapoport, Edgar; Pleshivtseva, Julia (2006), Optimální řízení indukčních ohřívacích procesů, CRC Press, ISBN  0-8493-3754-2.
  • Rudnev, Valery; Bez lásky, Done; Cook, Raymond; Black, Micah (2002), Příručka indukčního ohřevu, CRC Press, ISBN  0-8247-0848-2.

externí odkazy