Индуктор нагревательный (лат. inductor, от induce — ввожу, нахожу, побуждаю) — электромагнитное устройство, предназначенное для индукционного нагрева. Индуктор нагревательный состоит из двух основных частей — индуктирующего провода, с помощью которого создаётся переменное магнитное поле, и токоподводов для подключения индуктирующего провода к источнику электрической энергии. Проводящее электрический ток тело, помещенное в магнитное переменное поле, нагревается вследствие теплового действия вихревых токов, наводимых в участках изделия, непосредственно охватываемых индуктирующим проводом.
Индукционная нагревательная установка
Индукционная печь. Схема индукционной печи.
В основном все типы нагревательных индукторов могут быть разделены на два вида: одновременного и непрерывно-последовательного нагрева. В первом случае площадь индуктирующего провода примерно равна площади нагреваемой поверхности, что позволяет одновременно нагревать все её участки. При втором способе нагреваемое изделие перемещают относительно индуктирующего провода, последовательно нагревая участки поверхности изделия.
Существуют нагревательные индукторы для поверхностного нагрева и закалки различных изделий (деталей), для сквозного нагрева кузнечных заготовок, нагрева листового материала, для плавки металлов и др., различающиеся конструктивным выполнением, частотой питающего электрического тока, материалом магнитопровода индуктирующей системы и пр.
На рис. 1 показан индуктор нагревательный для нагрева под закалку простых цилиндрических деталей способом одновременного нагрева. Чтобы избежать перегрева и расплавления индуктирующего провода, его выполняют массивным. Такие нагревательные индукторы питают током с частотой 10 кгц. На поверхности индуктирующего провода расположены отверстия для подачи на нагретую деталь закалочной воды после выключения электрического тока. Таким образом одновременно охлаждается и сам индуктор нагревательный.
Рисунок 1 — Индуктор для закалки цилиндрических деталей способом одновременного нагрева
1 — воронки для выравнивания давления закалочной воды в камере 2; 3 — индуктирующий провод с отверстиями для выхода закалочной воды; 4 — трубопровод водяного охлаждения
Простейшим многовитковым нагревательным индуктором, предназначенным для закалки внутренних поверхностей деталей, является соленоид. Соленоидными нагревательными индукторами нагревают внутренние цилиндрические поверхности диаметром 50 мм и более. При диаметрах отверстий меньше 30 мм используют петлевые нагревательные индукторы с магнитопроводом (рис. 2), а для нагрева внутренних цилиндрических поверхностей диаметром меньше 15 мм — стержневые нагревательные индукторы в виде трубки, диаметр которой на несколько мм меньше диаметра обрабатываемого отверстия. Трубка по отношению к отверстию располагается коаксиально. Для сквозного нагрева кузнечных заготовок применяют нагревательные индукторы, изготавливаемые из трубки, которая при большой длине разделяется на несколько секций с отдельным охлаждением.
Рисунок 2 — Петлевой индуктор для закалки внутренних цилиндрических поверхностей способом одновременного нагрева при вращении закаливаемой детали
а — конструкция с отдельными камерами для охлаждения индуктора и выхода закалочной воды; б — конструкция без постоянного охлаждения
1 — магнитопровод; 2 — индуктирующий провод; 3 — трубопровод водяного охлаждения
Плоские поверхности изделий нагревают для закалки индуктором нагревательным с индуктирующим проводом в виде плоских спиралей или зигзагов (для малых нагреваемых площадей) либо непрерывно-последовательным способом нагрева с перемещением нагреваемой детали над индуктирующим проводом (рис. 3). Существуют секционированные нагревательные индукторы с отдельными подводами электрического тока к каждой секции; включая или выключая в определённом порядке секции, можно закаливать (нагревать) поверхности переменной ширины и требуемой формы. Нагрев торцевых поверхностей производится индуктором нагревательным зигзагообразной формы; для равномерного нагрева поверхности деталь вращают.
Рисунок 3 — Индуктор для закалки плоской поверхности непрерывно-последовательным способом
1 — индуктирующий провод; 2 — магнитопровод; 3 — душевое устройство для подачи закалочной воды; 4 — трубопровод водяного охлаждения
Листовой материал и ленты наиболее эффективно нагреваются в поперечном магнитном поле (рис. 4), при этом толщина листа должна быть меньше глубины проникновения тока (обычно на частотах от 10 до 70 кгц). Нагрев и закалку зубьев шестерни производят в петлевом индукторе нагревательном, охватывающем зуб с двух сторон. Чтобы закалить (см. Закалка стали) впадину между зубьями, индуктирующий провод располагают вдоль окружности шестерни, устанавливая против впадин магнитопроводы, входящие при рабочем положении внутрь впадин.
Индукционная нагревательная установка
Индукционная печь. Схема индукционной печи.
Рисунок 4 — Схема индукторов для нагрева листового материала в поперечном магнитном поле
а — при размещении индуктирующего провода с одной стороны нагреваемого листа; б — при размещении индуктирующего провода с обеих сторон нагреваемого листа
1 — индуктирующий провод; 2 — магнитопровод; 3 — ярмо магнитопровода