Induktionssmide
Induktionssmide hänvisar till användningen av en induktionsvärmare för att förvärma metaller innan de deformeras med hjälp av en press eller hammare. Vanligtvis värms metaller upp till mellan 1 100 och 1 200 °C (2 010 och 2 190 °F) för att öka deras formbarhet och underlätta flödet i smidesformen.
Bearbeta
Induktionsuppvärmning är en beröringsfri process som använder principen om elektromagnetisk induktion för att producera värme i ett arbetsstycke. Genom att placera ett ledande material i ett starkt växelmagnetfält får elektrisk ström att flyta i materialet, vilket orsakar Joule-uppvärmning . I magnetiska material genereras ytterligare värme under Curie-punkten på grund av hysteresförluster . Den alstrade strömmen finns övervägande i ytskiktet, djupet på detta skikt dikteras av frekvensen av växelfältet och materialets permeabilitet .
Energiförbrukning
Strömförsörjning för induktionssmide varierar i effekt från några kilowatt till många megawatt och kan, beroende på komponentens geometri, variera i frekvens från 50 Hz till 200 kHz. De flesta applikationer använder intervallet mellan 1 kHz och 100 kHz.
För att välja rätt effekt är det nödvändigt att först beräkna den termiska energi som krävs för att höja materialet till den erforderliga temperaturen inom den tilldelade tiden. Detta kan göras med hjälp av materialets värmeinnehåll, som normalt uttrycks i KW timmar per ton, vikten av metall som ska bearbetas och tidscykeln. När detta väl har fastställts måste andra faktorer som utstrålade förluster från komponenten, spolförluster och andra systemförluster beaktas. Traditionellt har denna process inneburit långa och komplexa beräkningar i kombination med en blandning av praktisk erfarenhet och empirisk formel . Moderna tekniker använder finita elementanalys och andra datorstödda modelleringstekniker, men som med alla sådana metoder krävs fortfarande en grundlig kunskap om induktionsuppvärmningsprocessen.
Utgångsfrekvens
Den andra stora parametern som ska beaktas är strömkällans utfrekvens. Eftersom värmen till övervägande del genereras i komponentens yta är det viktigt att välja en frekvens som erbjuder det djupaste praktiska inträngningsdjupet i materialet utan att riskera strömavbrott. Det kommer att inses att eftersom endast huden värms upp kommer det att krävas tid för värmen att penetrera till komponentens centrum och att om för mycket kraft appliceras för snabbt är det möjligt att smälta ytan av komponenten samtidigt som den lämnar komponenten. kärna cool. Med hjälp av värmeledningsdata för materialet och kundens specificerade homogenitetskrav (fysik) avseende tvärsnittet ∆T är det möjligt att beräkna eller skapa en modell för att fastställa den värmetid som krävs. I många fall kommer tiden för att uppnå en acceptabel ∆T att överstiga vad som kan uppnås genom att värma komponenterna en i taget. En rad hanteringslösningar inklusive transportörer, in-line-matare, pusher-system och gångbalkmatare används för att underlätta uppvärmningen av flera komponenter samtidigt som enstaka komponenter levereras till operatören vid önskad tidscykel.
Fördelar
- Processkontrollerbarhet – Till skillnad från en traditionell gasugn kräver induktionssystemet ingen förvärmningscykel eller kontrollerad avstängning. Värmen är tillgänglig på begäran. Förutom fördelarna med snabb tillgänglighet i händelse av ett nedströms produktionsavbrott kan strömmen stängas av vilket sparar energi och minskar skalning på komponenterna.
- Energieffektivitet – På grund av värmen som genereras i komponenten är energiöverföringen extremt effektiv. Induktionsvärmaren värmer bara delen, inte atmosfären runt den.
- Snabb temperaturökning – Hög effekttäthet säkerställer att komponenten når temperatur extremt snabbt. Beläggningen minskar liksom ytdefekter och oönskade effekter på ytmetallurgin .
- Processkonsistens – Induktionsuppvärmningsprocessen producerar extremt jämn konsekvent värme. Detta förbättrar smidningens noggrannhet och kan i extrema fall minska eftersmidningsbearbetningstilläggen och ha en positiv effekt på matrisens livslängd.
- Inga skadliga biprodukter – Induktionsvärme genererar inga miljöavfallsprodukter och är en ren process till skillnad från mer traditionella uppvärmningsmetoder som genererar rök och giftiga utsläpp.
Typer
Uppvärmning av stångänden
Uppvärmning av stångänden används vanligtvis där endast en del av stången ska smidas. Typiska tillämpningar för uppvärmning av stångänden är:
- Het rubrik av bultar
- Krängningshämmare
- Gruvverktyg
Beroende på den erforderliga genomströmningen kan hanteringssystem variera från enkla två- eller trestations pneumatiska påskjutssystem till gångbalkar och transportörer .
Billet uppvärmning
I induktionsämnets värmare värms hela ämnet eller snigeln. Normalt för korta ämnen eller snäckor används en tratt eller skål för att automatiskt presentera ämnena i linje med klämvalsar, kedjedrivna traktorenheter eller i vissa fall pneumatiska påskjutare. Ämnena drivs sedan genom spolen efter varandra på vattenkylda skenor eller keramiska liners används genom spolens hål som minskar friktionen och förhindrar slitage. Längden på spolen är en funktion av den nödvändiga blötläggningstiden, cykeltiden per komponent och längden på ämnet. I arbeten med stora volymer med stort tvärsnitt är det inte ovanligt att ha 4 eller 5 spolar i serie för att ge 5 m (16 fot) spole eller mer.
Typiska delar bearbetade genom in-line billetuppvärmning:
- Små vevaxlar
- Kamaxlar
- Pneumatiska och hydrauliska kopplingar
- Hamra huvuden
- Motorventiler
Ett enda skott
För långa ämnen kan engångsuppvärmning användas. Denna process använder liknande system som uppvärmning av stångänden förutom att hela ämnet drivs in i individuella spolar. Precis som vid uppvärmning av stångänden styrs antalet spolar av ∆T som krävs och de termiska egenskaperna hos materialet som värms upp.
Typiska delar som bearbetas genom enkelskottsuppvärmning:
Se även
Anteckningar
Bibliografi
- Davies, John; Simpson, Peter (1979), Induction Heating Handbook , McGraw-Hill, ISBN 0-07-084515-8 .
- Lozinskii, Mikhail Grigorevich (1969), Industrial Applications of Induction Heating , Pergamon Press, ISBN 0-08-011586-1 .
- Rapoport, Edgar; Pleshivtseva, Yulia (2006), Optimal Control of Induction Heating Processes , CRC Press, ISBN 0-8493-3754-2 .
- Rudnev, Valery; Kärlekslös, Don; Cook, Raymond; Black, Micah (2002), Handbook of Induction Heating , CRC Press, ISBN 0-8247-0848-2 .