7 Проектирование системы для индукционной термообработки цилиндрической детали

Цель : спроектировать такую систему двухчастотного нагрева, которая бы удовлетворяла условиям закалки: глубина закалки – 5 мм, температура в диапазоне от 850 до 900 ͦС.

Составим модель цилиндрической системы индукторов со следующими параметрами Таблица 13 – Параметры индукционной системы

Заготовка	RInt., см	RExt., см	l2, см	Материал		T, °C
	0	5	50	0.4 % Steelanneal		20
Индуктор	R1, см	W1	l1, см	ТрубкаT×A×d, см		
No 1	6	50	50	1×1×0,15		0,8
No 2	6	50	50	1×1×0,15		0,8
Теплоизоляция	Layer 1				Layer 2
No 1	Chamottedlayer= 0,2 см				Chamottedlayer= 0,2 см

Продолжение таблицы 13

No 2	Chamottedlayer= 0,2 см				Chamottedlayer= 0,2 см
Процесс	f, Гц	Uind, В	t =l1,/v, с	Условия		Стадия	Tmed., °C
	1000	750	50	Natural		1 – heating	20
		0	10	Natural		2 – cooling	20
	4000	750	50	Natural		3 – heating	20

Интегральные параметры. Стадия 1: η_term=97,19%; η_electr=90,42%; η_total=87,97%;P_generator=254,4 кВт. Стадия3: η_term=87,49%; η_electr=82,55%; η_total=72,22%;P_generator=99,1кВт.

Как видно из рисунка 26температура заготовки на поверхности составляет 894ͦС, а при r=4.5 см – 847 ͦС, что соответствует указанным требованиям нагрева.

Рисунок 26 – Распределение температуры в заготовке в течение нагрева

Первый индуктор, работающий на частоте 1000Гц, позволяет прогреть поверхность заготовки до 900ͦС, но температура при r = 4,5 см не достигает необходимых значений. Добавив в линию еще один индуктор, можем добиться необходимых результатов. Поверхность заготовки на выходе из первого индуктора начинает охлаждаться, тепло с более разогретых участков за счёт теплопроводности распространяется к менее разогретым. Далее во втором индукторе, после того как разница температур поверхности и температура при r = 4.5 см минимизировалась, происходит нагрев заготовки на частоте 8800 Гц, и разность температур между слоями остаётся практически постоянной.

Рисунок 27 – Цветовая карта температуры заготовки