Способ индукционного нагрева перед сваркой давлением плоских деталей из разнородных материалов

 

Использование: электротермия для повышения КПД индукционного нагрева перед сваркой давлением плоских деталей из разнородных материалов. Сущность изобретения: перед сваркой детали укладывают одну на другую и воздействуют на них электромагнитным полем индуктора со стороны детали, имеющей большее удельное сопротивление. Частоту тока индуктора выбирают из условия получения глубины проникновения электромагнитного поля больше, чем толщина детали с большим удельным сопротивлением. Нагреваемые детали устанавливают над индуктором, 2 з.п.ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧ Е СКИХ

РЕСПУБЛИК (я)л В 23 К 13/00, 20/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

/1i OЦ2

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2 1) 4845533/08 . (22) 21.05.90

46) 07.07,92 Бюл, М 25 71) Йаучно-производственный кооператив

"Сандугач" (72) П;:С,Ройзман, Г,С,Быковский, Р.Г.Юнусов и А.Х.Узянбаев (53) 621.791.77 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1177106, кл. В 23 К 20/00, 1984. . Авторское свидетельство СССР

bL 1391833, кл. В 23 К 13/00, 1986, Установки индукционного нагрева./Под ред. А,Е.Ñëóxoöêoãî, — Л.: Энергоиздат, 1981. (54) СПОСОБ ИНДУКЦИОННОГО НАГРЕВА

ПЕРЕД СВАРКОЙ ДАВЛЕНИЕМ ПЛОСКИХ

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электротермии.

Известен способ косвенного кондуктивного нагрева для диффузионной сварки деталей, заключающийся в совместном использовании индукционного нагревателя и нагревателя сопротивления. Этот способ обеспечивает равномерный нагрев, однако он инерционен, так как нагрев осуществляется,за счет теплопередачи. Кроме того, КПД даннщо способа невысок, поскольку происходит нагрев подового нагревателя.

Устройство для осуществления данного способа сложно и громоздко. ,. Известен способ высокочастотной сварки полосовых материалов, заключающийся в предварительном выборе высот свариваемых полос с последующей высокочастотной. Ж,, 1745465 А1

ДЕТАЛЕЙ ИЗ РАЗНОРОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ (57) Использование: электротермия для повышения КПД индукционного нагрева перед сваркой давлением плоских деталей иэ разнородных материалов. Сущность изобретения: перед сваркой детали укладывают одну на другую и воздействуют на них электромагнитным полем индуктора со стороны детали, имеющей большее удельное сопротивление. Частоту тока индуктора выбирают из условия получения глубины проникновения электромагнитного поля больше, чем толщина детали с большим удельным сопротивлением. Нагреваемые детали устанавливают над индуктором. 2 з.п.ф-лы, 1 ил, контактной сваркой. Выбор высот свариваемых полос производят в зависимости от удельной энтальпии, удельного электросопротивления и коэффициента температуропроводности каждого из элементов биметалла.

Данный способ позволяет получать качественные биметаллические материалы за счет создания необходимого тепловложения в каждый компонент биметалла.

Однако данный способ имеет не достаточно высокий КПД ввиду нерегулируемости воздействующего нап ряжения.

Целью изобретения является повыше-. ние КПД способа.

Поставленная цель достигается способом индукционного нагрева перед сваркой давлением плоских деталей из разнородных материалов, при котором детали укладыва3

1745465 ют одну на другую и воздействуют на них электромагнитным полем индуктора причем воздействуют со стороны детали, имеющей большее удельное сопротивление.

Кроме того, частоту тока индуктора выбирают из условия получения глубины проникновения электромагнитного поля больше, чем толщина детали с большим удельным сопротивлением. В целях более удобного проведения способа нагреваемые детали устанавливают над индуктором.

На чертеже представлено схематическое иэображение реализации предлагаемого способа.

На чертеже обозначены; металлическая деталь 1, материал которой имеет более высокое удельное сопротивление, вторая металлическая деталь 2 или теплораспределитель, индуктор 3 и источник 4 питания регулируемой частоты. Перед сваркой детали 1 и 2 совмещают, располагают над индуктором 3, как бы надевая их на индуктор, обмотки индуктора 3 подключены к регулируемому источнику 4 питания.

Способ реализуется следующим образом.

Для металлической детали 1 вычисляют частоту f по формуле где Л- глубина проникновения электромагнитного поля (должка быть более d — толщины металлической детали);

f — частота электромагнитного воздействия;

p — удельное сопротивление материала детали 1; ,и — относительная магнитная проницаемость материала детали 1.

Совместив детали 1 и 2, вводят их в зону электромагнитного поля индуктора 3; задают расчетную величину частоты электромагнитного поля, Способ реализован в технологическом процессе изготовлекия кухонной посуды с теплораспределителем, так называемой

"посуды с непрогорающим дном". Кастрюлюю изготавливают из стали 1Х18Н10Т с толщиной стенок и дна 1 мм, теплораспределитель изготавливают из алюминия АД-1 с толщиной

10 мм. Частота электромагнитного поля рассчитывалась по формуле(1) и выбрана 6 кГц из условия достаточности проникновения поля в алюминиевый распределитель, При этой частоте и выше глубина проникновения электромагнитного поля превышает толщину стенок кастрюли и происходит разогрев теплораспределителя 2. При этом деталь 1 не оказы50

1. Способ индукционного нагрева перед сваркой давлением плоских деталей иэ разнородкых материалов, при котором детали укладывают одну на другую и воздействуют на них электромагнитным полем икдуктора, отличающийся тем, что, с целью. повышения КПД, электромагнитным полем воздействуют на свариваемые детали со стороны детали, имеющей большее удельное сопротивление.

2. Способ по и. 1, отличающийся тем, что частоту тока индуктора выбирают из условия получения глубины проникновевает экранирующего воздействия для второй детали. Для выбранной пары материалов Al и сталь оптимальная температура сварки составляет 610 С. При меньших тем5 пературах не происходит сварки, при больших — материал теплораспределителя

"течет". Таким образом, необходимо нагревать обе детали до t=610 С за одно и то же время. Исходя из этого, найдена оптималь10 ная частота электромагнитного поля, при которой разогрев обеих деталей достаточен для сварки. По предлагаемому способу затрат на разогрев (предварительную подготовку) не требуется, нагрев производится

15 местно в течение 20с с установкой мощностью

40 кВт, Затраты электроэнергии на 1 единицу составляют 0,22 кВт/ч. На печи мощно- стью 50 кВт по существующей технологии греют 40 единиц до температуры 610 С в

20 .течение 20 мин. Затраты электроэнергии на нагрев всей установки до заданной температуры в течение 4 ч составляют 200 кВт/ч.

Затраты на нагрев 1 единицы = 0,42 кВт/ч без учета затрат на разогрев всей установки

25 до заданной температуры. Экономия электроэнергии на 1 единицу изделия составляет 0,20 кВт/ч. С учетом выпуска продукции

0,5 млн. штук в год экономия составит 100 тыс. кВт/ч.

30 Кроме того, предлагаемый способ позволяет повысить производительность труда, увеличить выпуск изделий, так как установка компактна, позволяет разместить на существующих площадях несколько та35 ких установок. КПД способа повышается ввиду непосредственного нагрева изделия без промежуточного нагрева теплопередающих элементов, при этом не происходит рассеивания тепла в окружающую среду. Ус40 тройство для реализации способа не требует устройств подвода и отвода индуктора или детали, взаимное расположение деталей фиксируется до нагрева и не изменяется в последующем.

Формула изобретения

1745465

Составитель П.Ройзман

Техред M.Mîðlåíòàë Корректор А.Осауленко

Редактор И.Горная

Заказ 2,350 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 ния электромагнитного поля больше, чем толщина детали с большим удельным сопротивлением.

3. Способ по и. 1, отличающийся тем, что нагреваемые детали устанавливают над индуктором.

dz