Способ локального индукционного нагрева изделий и устройство для его осуществления

 

1. Способ лок;ального индукционного нагрева изделий, преимущественно сварных соединений и под пайку, включающий одновременный нагрев зоны шва и зон термического влияния , отличающийся тем, что, с целью повышения равномерно- . сти нагрева, настил jpOKa в зоне шва устанавливают;не менее чем в 1,5 раза ниже настила тока в зоне термического влияния.. 2. Устройство для локального индукционного нагрева изделий, преимущественно сварных соединений (Л и под пайку, содержащее секционный индуктор, отличающее с я тем, что, с целью повьшения равномерности нагрева, секции по всей длине замкнуты между собой перемычкой , расположенной с внешней стороны индуктора, и выполнены с возможностью регулирования зазора между ними.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1167215

4(5!) C 2 D 1 42 — ФВ ВЛВЮфк . ()1ОЗИАЯ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ":- " -""

К ABTOPGHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTV9 (21) 3468103/22-02 (22) 12.07.82. (46) 15.07.85. Бюл. !t 26 (72) В.Н. Иванов, К.П. Филиппов, А.Г. Шварцман, Г.В. Будкин .и В.И. Хоменко (71) Всесоюзный научно-исследовательФ ский, проектно-конструкторский и. технологический институт токов высокой частоты им. В.П. Вологдина (53) 621.. 783 (088.8) (56) Промьппленное применение токов высокой частоты. Труды ВНИИТВЧ, . вып. 24, Л., "Машиностроение", 1974, с. 149-155.

Авторское свидетельство СССР

В 461135, кл. C 21 D 1/10, 1975.Авторское свидетельство СССР

У 373320, кл. С 21 D 9/50, 1970.

Авторское свидетельство СССР

У 458597, кл. С 21 D 9/50, 1969.

Слухоцкий А.Г. Индикаторы. Вып.4

Библиотека высокочастотника-терми:ста. Л., 1979, с. 71. (54) СПОСОБ ЛОКАЛЬНОГО ИНДУКЦИОННОГО

НАГРЕВА ИЗДЕЛИЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО

ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ. (57) 1. Способ локального индукционного нагрева изделий, преимущественно сварных соединений и под пайку, включающий одновременный нагрев зоны шва и зон термического влияния, отличающийся тем, что, с целью повышения равномерно- . сти нагрева, настил тока в зоне шва устанавливают, не менее чем в 1,5 раза ниже настила тока в зоне термического влияния., 2. Устройство для локального индукционного нагрева изделий, преимущественно сварных соединений и под пайку, содержащее секционный индуктор, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения равномерности нагрева, секции по всей длине замкнуты между собой перемычкой, расположенной с внешней стороны индуктора, и выполнены с возможностью регулирования зазора между ними.

1167215

Изобретение относится к индукционному нагреву и может быть использовано при термообработке свар. ных швов труб, нагреве под пайку стыков труб и в других случаях локального нагрева полых и плоских изделий.

Целью изобретения является повы- шение равномерности нагрева.

При локальном индукционном нагре. ве участков изделий, преимущественно швов труб, заключающемся в нагреве участка индуктором с двумя равноотстоящими от шва секциями, включенными согласно и ориентированными вдоль оси шва индуктирующими витками, расположенными напротив этих зон с зазором, производят дополнительный нагрев участка в районе между секциями индуктора путем индуцирования в нем тока дополнительными индуктирующими элементами, включенными согласно с витками секции индуктора и расположенными между ними с зазором от поверхности иэделия не менее чем в 1, раза больше зазора между индуктирующими витками секций индуктора и поверхностью изделия.

Устройство для локального индукционного нагрева участков изделий представляет собой индукционный нагреватель, включающий индуктор, имеющий симметричные относительно его плоскости симметрии секции индуктирующих витков, в котором секции по всей длине замкнуты между собой перемычкой, перпендикулярной плоскости симметрии индуктора и расположенной с внешней относительно обрабатываемой детали стороны индуктора,a секции ин- 40 дуктирующих витков выполнены с возможностью перемещения в направлении, перпендикулярном плоскости симметрии индуктора.

На фиг, 1 представлен индуктор 45 для нагрева кольцевой зоны шва труб, общий вид; на фиг. 2 — сечение А-А на фиг. !; на фиг. 3 — индуктор для нагрева зоны продольного шва прямошовных труб, вид в аксономерии; на 50 фиг, 4 — кривая распределения температуры по ширине нагревемой зоны, Нагреву подлежит участок изделия

1, осью симметрии которого является ось кольцевого шва 2„ Индуцирование Я тока производится индуктором, состоящим из двух включенных параллельно секций 3 и 4, которые включены с о гласно, токи в них однонаправлены, Секции 3 и 4 индуктора расположены симметрично относительно плоскости симметрии 5 индуктора, проведенной через ось симметрии индуктора, параллельно его проводникам, Индуктирующие проводники каждой секции 3 и 4 ориентированы вдоль шва 2. Секции 3 и 4 индуктора по всей своей длине замкнуты перемычкой 6, которая расположена перпен— дикулярно плоскости 5 симметрии индуктора с внешней относительно обрабатываемого изделия 1 стороны индуктора. При этом воздушный зазор между перемычкой 6 и поверхностью издеt лия 1 больше зазора между этой поверхностью и индуктирующими проводниками секций 3 и 4. Отношение этих зазоров обычно выбирается не менее чем 1,5. Секции 3 и 4 индуктирующих проводников выполнены с возможностью перемещения в направлении, перпендикулярном плоскости симметрии индуктора, что позволяет выбрать оптимальные, с точки зрения получения равномерности распределения температуры, соотношения между геометрическими параметрами элементов индуктора, т.е, выбрать конкретно для каждого технологического процесса и каждой детали соотношение между шириной секций индуктирующих проводников, расстояние между ними и поверхностью изделия.

Ток, подведенный к индуктору от источника питания (не показан), протекает по индуктирующим проводникам секций 3 и 4 индуктора в одном направлении и индуцирует в изделии 1 ток, который протекает по двум зонам 7 и 8, лежащим напротив секций 3 и 4, симметричных относительно оси шва 2. Нагрев изделия 1, вызываемый этим током опысывается температурной кривой, представленной на фиг, 4. При отсутствии перемычки 6 температурная кривая 9 имеет максимумы .10 и 11 с температурой Т, приходящейся примерно на первую треть каждой секции 3 и

4 индуктора, считая от оси шва 5 на шве в центре зоны нагрева температуры Т нике Т1 в лучшем случае на

8-107. По перемычке 6, замыкающей секции 3 и 4, протекает ток, который в свою очередь индуктирует в ра йоне между участками 7 и 8 ток, !!67215

15 плотность которого ниже тока, про- текающего на участках 7 и 8, Настил тока под перемычкой меньше настила тока на участках 7 и 8 в 1,5-5 раз.

Этот ток вызывает дополнительный, менее интенсивный нагрев этого района, в результате чего температура на этом участке иэделия 1 поднимается. Температурная кривая 12, имея те же максимумы 10 и 11, на оси 5 10 шва может иметь как небольшой спад, так и любое другое значение температуры, выше температуры Т Конкретное значение этой температуры зави-. сит от конкретных условий нагрева и может бьггь установлено как выбором величины зазора между перемычкой 6 и поверхностью детали 1 так и расстоянием между секциями 3 и 4, для чего секции 3 и 4 индуктирую- 20 щих проводников выполнены с воэможностью перемещения в направлении, пер пендикулярном плоскости симметрии 5 индуктора.

Пример. Проводили нагрев эоны шириной 50 мм под пайку кольцевого шва трубы диаметром 219 мм, с толщиной стенки 7 мм. Нагрев производили индуктором, состоящим из 2 параллельных витков сечением 25х10 мм, соединенньм перемычкой толщиной 2 мм на внешней стороне по всей длине витков индуктора.

Расстояние между витками индуктора составляло 25 мм, т.е. общая дли- 35 на индуктора (вдоль оси трубы) 74 мм.

Зазор виток-труба составляет 6 мм, зазор перемычка-труба составляет

16 мм.

Индуктор устанавливали симметрично40 относительно кольцевого шва. Таким образом, кольцевой шов оказывается напротив перемычки, Нагрев производили на частоте f=1000 Гц с мощностью на индукторе 150 кВт. Измене- 45 ние температуры в зоне шва трубы во времени приведено в таблице. Измерение температуры проводили тремя термопарами, зачеканенными на поверхности трубы. Термопара 1 размещена под серединой индуктирующего витка, термопара 2 — на расстоянии 5 мм от проекции на трубу внутреннего края нндуктирующего витка, термопара 3 — на шве (под перемычкой).

Как видно из данных приведенных в таблице, распределение температуры по зоне шириной 50 мм выдерживается к концу нагрева на уровне 2,8-2,6Х. Подбором соотношений расстояний между витками по оси трубы и зазорами между поверхностью трубы и перемычкой и между поверхностью трубы и индуктирую щими витками можно изменять величину переходов температуры под индуктором вдоль оси трубы.

Предлагаемые способ и устройство могут быть применены для нагрева зоны продольных швов как прямошовных, так и спиральношовных труб.

Применение способа и устройства для локального нагрева позволяет получить распределение температуры по ширине нагреваемой зоны изделия с неравномерностью 2,6-2,87., в то время как известные способ и устройство для локального нагрева позволяют проводить нагрев с неравномерно-. стью температуры по ширине зоны 8"10X

Достижение равномерного нагрева позволяет повысить качество изделия при термообработке.и при пайке, где. особенно важно иметь равномерный нагрев по всей спаиваемой поверхности. Кроме того, применение предла1 гаемых способа и устройства для пайки кольцевых швов труб обеспечивает снижение требуемой мощности по сравнению с базовым вариантом до 18Х за счет соблюдения минимального перепада температуры по ширине зоны и нагрева всей требуемой зоны до необходимой температуры без перегрева отдельных участков.

Способ и устройство можно использовать при пайке кольцевых швов труб 219-530 мм и ф820-1420 мм с толщиной стенки до 24 мм, а также при локальной термообработке прямошовных и спиральношовных труб.

116 7215

Термопара

180

440

680

920

1080

1180

690

200

470

940

1100

1200

450

170

670

915

1070

1170

6,8

2,6

4-4

Наибольшее отклонение температуры,7 17,6

Время от начала нагрева, с

1 1 1

10 15 20 25

292728

1167215

Составитель А. Денисова

Техред М.Кузьма Корр ект ор Л. Вескид

Редактор Т. Колб

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 4391/28 Тираж 553 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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