2. Lị nấu chảy cảm ứng dạng nồi:
4.3. LỊ NUNG CẢM ỨNG:
Lị nung cảm ứng được sử dụng rộng rãi trong các quá trình cơng nghệ khác nhau như trong chếtạo máy, gia cơng cơ khí gị, rèn, hàn … và trong các ngành cơng nghiệp khác. Cĩ 2 dạng chủ yếu: nung xuyên suốt và nung bề mặt.
Lị nug xuyên suốt dùng để nung các bán thành phẩm trong các cơng đoạn làm biến dạng như rèn, dập, …
Sao với các dạng nung khác như nung lửa, nung bằng điện trở … nung bằng cảm ứng ít gây hư hao sản phẩm.
Tuỳ theo vật liệu và kích thước chi tiết, thiết bị cảm ứng cĩ thể cĩ tần số từ 50 đến 10.000 HZ.
Đối với các thiết bị nung xuyên suốt nên lựa chọn tần số sao cho nhiệt năng sinh ra từ một lớp chiếm phần lớn tiết diện của chi tiết.
Sự đốt nĩng được thực hiện ở độ sâu tương ứng với điều kiện: Ở đây: r0 – bán kính chi tiết
- độ sâu của dịng điện cảm ứng bên trong chi tiết nung. Tần số cần thiết đối với việc nung xuyên suốt chi tiết bằng thép cĩ dạng hình trụ được định hướng:
f = 3.104 / do2 (4.17)
với d0 – đường kính chi tiết (cm)
Theo chế độ làm việc cĩ thể phân chia thành lị nung xuyên suốt hoạt động theo chu kỳ và liên tục.
Đối với vật liệu từ tính cơng suất tiêu thụ thay đổi như sau: ở thời gian nung lúc ban đầu cần tăng cơng suất, sau khi nhiệt độ đạt tới điểm Curie thì giảm cơng suất xuống cịn 60 – 70% so với cơng suất ban đầu. Đối với kim loại màu thì cơng suất về sau phải tăng lên vì điện trở suất của vật liệu tăng lên khi nhiệt độ tăng.
Trong các thiết bị nung liên tục cĩ thể nung cùng một lúc nhiều chi tiết bằng từ trường dọc hoặc ngang (H.4.6). Trong trường hợp này các chi tiết nung được đặt dọc theo chiều dài của cuộn dây kích từ.
Các thiết bị nung liên tục cĩ hiệu suất cao, cơng suất được sử dụng trọn vẹn, năng suất cao, kết cấu cuộn dây phụ thuộc vào hình dáng và kích thước của chi tiết nung. Cuộn dây kích từ cĩ thể cĩ dạng tiết diện trịn, ơvan, hình chữ nhật hoặc hình vuơng. ) 16 . 4 ( 5 3 / 2 0 r
Nung bề mặt chi tiết bằng cảm ứng Foucaults phân bố khơng đồng đều bên trong chi tiết nung. Mật độ dịng điện phần lớn sẽ tập trung ở bề mặt ngồi của chi tiết. Sự tăng dần của mật độ dịng điện từ trung tâm chi tiết ra bên ngồi được biểu diễn theo luật hàm số mũ.
Jx = J0e –z/ (4.18) Với JX – trung bình bình phương của mật độ dịng điện trên khoảng cách x tính từ bề mặt chi tiết.
Jo – trung bình bình phương của mật độ dịng điện trên bề mặt chi tiết. – độ thấm sâu tính từ bề mặt chi tiết theo hướng kínnh mà ở đĩ mật độ dịng điện giảm đi e lần so với ở bề mặt.
Từ sự lý giải ở trên thấy rằng ở tần số cao cĩ thể nhận được sự tập trung cao mật độ dịng điện trên bề mặt chi tiết.
Các thiết bị nung bề mặt được ứng dụng trong các cơng nghệ xử lý nhiệt hố chi tiết như: tơi, nitơ hố, hố cứng bề mặt sản phẩm.
Quá trình tơi bề mặt chi tiết được thực hiện trước hết là nung nĩng bề mặt chi tiết, sau đĩ làm nguội đi một cách nhanh chĩng trong mơi trường khơng khí, trong nước hoặc trong dầu. Nhờ đĩ bề mặt chi tiết cĩ độ cứng rất cao, bền chắc và chịu được sự mài mịn.
Nung nĩng bề mặt chi tiết bằng phương pháp cảm ứng cho phép giảm đáng kể chi tiết về năng lượng.
Hình 4.7 trình bày sự bố trí cuộn dây kích từ phụ thuộc vào hình dạng bề mặt chi tiết nung.
Cơng suất tích cực mà thiết bị cảm ứng nhận được từ nguồn được xác định bởi tỷ số giữa cơng suất hữu ích dùng để đốt nĩng chi tiết và hiệu suất chung của hệ thống.
Pa = P’h / = Ph / ( cd . t . đ . n) (4.19) Trong (4.19), cd . t . đ . n tương ứng là hiệu suất của cuộn dây kích từ, của tụ điện, của đường dây và của nguồn cung cấp.
Cơng suất hữu ích được biểu diễn bằng biểu thức:
Ph = CT (TCT – To) g . n / t (4.20) Với CT – là tỷ nhiệt của vật nung trong khoảng nhiệt độ từ To đến TCT (J/kg.oK).
TCT , To – nhiệt độ của chi tiết trước và sau khi nung (oK).
g – khối lượng của chi tiết (kg), n – số lượng chi tiết, t – thời gian nung. Tần số tối ưu ftư để nung chi tiết ở độ thấm sâu của dịng điện Foucaults từ bề mặt chi tiết cho trước tư .
ftư = / ( 2
tư) (4.21)
ở đây: - điện trở suất của chi tiết nung m. - từ thẩm của vật liệu chi tiết nung (H/m) Đối với vật nung bằng thép khi = 1 thì:
ftư = 4 . 2
tư) (4.22)
Chi tiết nung cĩ điện trở suất càng cao thì hiệu suất đạt được càng lớn, ví dụ khi nung thép, hiệu suất cĩ thể đạt tới = 0,7 – 0,9, cịn khi nung kim loại màu < 0,5.