Способ термообработки металлическихизделий b индукторе

 

Союз Советскик

Социалистическик Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

«ii847528

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву— (22) Заявлено 230479 (21) 2757642/24-07 (51)м, к,.

Н 05 В 6/06

G 05 D 23/19 с присоединением заявки М—

Государственный комитет

СССР. по аеяам изобретений н открытий (23) ПриоритетОпубликовано 15.0781. бюллетень Йо 26

Дата опубликования описания 150781 (53) УДК 621. 365. .511(088.8) (72) Авторы изобретения

Л.С. Зимин, Э .Я . Рапопорт и О.Н . Турпак!

3 ЦФ tetttvо1!

Г мЧвд(„ -1 ффффф) т, ВКг

Куйбышевский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им. В.В. Куйбышева и Институт металлургии им..A.A. Байкова AH СССР (71),3 аявителя (54 ) СПОСОБ ТЕРМООБРАБОТКИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ

ИЗДЕЛИЙ В ИНДУКТОРЕ

1."и " 3

Изобретение относится к электротермии и может быть использовано в высокопроизводительных технологических процессах для сквозного нагрева металлических иэделий перед обработкой давлением.

Известен способ ускоренного ин-дукционного нагрева, при котором производят нагрев изделий на полной мощности индуктора до достижения по" верхностью максимально возможной температуры. Затем к индуктору подводят мощность, необходимую для поддержания температуры поверхности на укаэанном уровне до выравнивания 15 по сечению изделия. При этом частота тока индуктора выбирается из условия достижения достаточно высокого

КПД (1J.

Недостатком данного способа являет-20 ся невозможность достижения минимального времени цикла нагрев — выдерж-. ка.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ термообработки металлических изделий в индукторе, при котором производят нагрев изделий подключением индуктора на полное напряжение питания на заданное время, затем отключают ин- 30 дуктор н выдерживают изделие в течение времени, необходимом для выравнивания температуры по сечению, причем нагрев ведут с изменением частоты питания и поддерживают при этом

cos Ч близким к единице Г21 .

Однако этот способ не обеспечивает минимального времени цикла нагрев — выдержка, что снижает производительность установки.

Цель изобретения — увеличение пронэвадительности процесса.

Для достижение этой цели нагрев проводят в три этапа, на первом из которых частоту питания поддерживают на уровне t на втором этапе плавно снижают частоту до величины .на третьем частоту поддерживают на уровне Г„„, при этом 1тп1„ выбира1вт из соотйошения определяется по формуле вак (5 ° 503) Р

V& go где и — радиус изделия„

4.- магнитная проницаемость металла изделия;

847528 удельное сопротивление металла изделия.

На фиг. 1 изображена программа изменения мощности P(t) во времени; на фиг. 2 — программа изменения частоты f(t) во времени; на фиг. 3 зависимость электрического КПД сис-! темы "индуктор — изделие" от частоты; на.фиг. 4 — кривые изменения вб,вгемейи температур поверхности и центра иэделия при регулировании частоты Tn (t) и Т, (t) и при постоянной частоте Т„ (t) и Т (t); йа фиг. 5 — распределение температуры по радиусу нагреваемого изделия

Т(r) в конце оптимального процесса.

Оптимальный процесс цикла организован следующим образом.

На протяжении определенного нагрева потребляется максимальная мощность

Р .На этом интервале частота

lYlC1V, питающего тока изменяется по трем участка !, II, lll. На участке частота f = Гг,д„ = српst где

f „„ целесообразно выбирать из соотношения (5 ° 5039 Ð

fYAciY i

I т. е . когда обеспечивается достаточно высокий электрический КПД. При этом желательно работать на частоте, соответствующей нижнему пределу этого соотношения, так как чем ниже частота, тем более равномерно прогревается изделие. Однако выбор ниже рекомендуемого уровня пах резко снижает КПД и тем самым уменьшает мощность, выделяющуюся в изделии, что уВеличивает время нагрева.

На участке нагрева кривые Тц(t), T„(t) и Т, (г) и Т„ (t) температур в центре изделия и на поверхности совпадают. На участке !I npu где t — время начала уменьшения частоты, частота плавно снижается (1. от f,. .„до f l,, где f < — f „.При этом перепад температур поверхности и центра Т вЂ” .Т в предлагаемом способе снижается по сравнению с известными способами. Это объясняется более интенсивным прогревом глубинных слоев изделия. В момент времени tg частота достигает своего, нижнего значения 1 ;„ и на третьем этапе поддерживается на этом уровне.

Перепад температур поверхности и центра продолжает уменьшаться. В момент времени t нагрев прекращается и начинается этап выдержки, длительность которого t . Этот этап заканчивается„ когда температура поверхности и центра сравниваются.

В этом случае температуры всех промежуточных слоев попадут в заданный допуск температур по сечению заготовки Т ц*+ f .

Закон изменения частоты на участке ! зависит от геометрических, теплофизических и электромагнитных параметров и может быть рассчитан известными методами. Поскольку . регулирование частоты в процессе нагрева приводит к изменению cos V системы "индуктор — иэделие", необходима автоматическая стабилизация требуемой величины сosV. Рассмотрим процесс нагрева цилиндрического слитка из титанового сплава диаметром 960 мм до 1050 С. На первой стадии процесса поддерживается максимальная мощность нагрева Р „„,=

100 кВт/м и частота f = 50 Гц. тпах

15- Эта стадия заканчивается в момент

t достижения температуры поверхности слитка, равной 0,8 Тз и

С! Д составляющей 840ОC. Соответствующее значение t = 61 мин. Затем при

20 Р„,„„=100 кВт/м частота снижается по закону f=4(58 exp)-0,08(t — t„) — 15

Я/s до значения 1„,„„=12 Гц в теченйе — — 16,2 мин, после чего частота выдерживается на уровне 5 12 Гц по-прежнему при полной мощности нагрева Р „с! =100 кВт/м на протяженин t„— !1=4,6 мин. Момент t фиксируется по достижению температуры поверхности слитка равной 1,1

Т о =1150 С. На этом заканчивается интервал нагрева, длительность которого t!! = 61 + 16 2 + 4 6 = 81 8 мин.

На втором интервале выравнивания температур длительностью 11,6 мин источник питания полностью отключает35 ся. Момент окончания всего процесса фиксируется при достижении равенства температуры поверхности и центра слитка на уровне 1000ОC. Длительность процесса нагрева t„ + t> — — 81,8 +

+ 11,6 = 93,4 мин при точности нагрева > 45oC Минимальное время процесса нагрева при постоянной частоте

50 Гц = const составляет для той же точности (+45 С) 99,5 мин.

Таким образом, использование предлагаемого способа сокращает время процесса на 6Ъ.

Использование предлагаемого способа позволяет снизить общее время

«р всего цикла нагрев — выдержка в среднем на 10% при сохранении точности распределения температур по сечению иэделия.

Формула изобретения

Способ термообработки металлических изделий в индукторе, при котором производят íàгрев изделий подключением индуктора на полное напряжение питания на заданное время, затем отключают индуктор и выдержживают изделие в течение времени,,необходимом для выравнивания температуры по сечению, причем нагрев

847528 с 1 с

3 определяется по Формуле (5-503)2 Р тох 2 и

<Риг, фиг. 2

sin 5gnex

jx 0ОПИ

pe (7ФР р ф: ИФфиг.З ю

Фиа Я

ВНИИПИ Заказ 5530/86 Тираж 8И9 Подписное

Филиал ППП Патент, г.ужгород,ул.Проектная,4 ведут с изменением частоты питания и поддерживают при этом cos Ч близким к единице, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью увеличения производительности процесса, нагрев, проводят в три этапа, на первом из которых частоту питания

1поддерживают на уровне п ах > на втором этапе плавно снижают частоту до величины f „", на третьем частоту поддерживают на уровне при этом Е „,, выбирают из соотношения тп1 И где R — радиус изделия;,й-- магнитная проницаемость металла изделия; р — удельное. сопротивление металла изделия.

Источники информации, принятые во внимание при знспертиэ6

1 Яицков С.A. Ускоренный изоf0 термический индукционный нагрев кузнечных заготовок. М.-Л., "Машгиз"

1962, с. 5-8. щамов А.Н. и др. Проектирово

1$ ние и эксплуатация высокочастотных установок. Л., "Машиностроение", 1974, с. 86-114.