Installations de chauffage et de trempe par induction

Dans les installations à induction, la chaleur contenue dans un corps chauffé électriquement conducteur est dégagée par des courants induits dans celui-ci par un champ électromagnétique alternatif.

Avantages du chauffage par induction par rapport au chauffage dans les fours à résistance :

1) Le transfert d'énergie électrique directement dans le corps chauffé permet un chauffage direct des matériaux conducteurs. Dans le même temps, la vitesse de chauffage augmente par rapport aux installations à action indirecte, où le produit est chauffé uniquement à partir de la surface.

2) Le transfert d'énergie électrique directement dans le corps chauffé ne nécessite pas de dispositifs de contact. Il est pratique dans les conditions de production automatisée, lorsque des moyens de vide et de protection sont utilisés.

3) En raison du phénomène d'effet de surface, le maximum de puissance est libéré dans la couche superficielle du produit chauffé. Par conséquent, le chauffage par induction pendant le refroidissement assure un chauffage rapide de la couche superficielle du produit.Ceci permet d'obtenir une dureté superficielle élevée de la pièce avec un milieu relativement visqueux. La trempe superficielle par induction est plus rapide et plus économique que les autres méthodes de trempe superficielle.

4) Le chauffage par induction dans la plupart des cas améliore la productivité et améliore les conditions de travail.

Le chauffage par induction est largement utilisé pour :

1) Fusion des métaux

2) Traitement thermique des pièces

3) Par chauffage de pièces ou d'ébauches avant déformation plastique (forgeage, emboutissage, emboutissage)

4) Soudure et stratification

5) Souder le métal

6) Traitement chimique et thermique des produits

Dans les installations de chauffage par induction, l'inducteur crée Champ électromagnétique, conduit à une pièce métallique courants de Foucault, dont la plus grande densité tombe sur la couche superficielle de la pièce, là où la plus grande quantité de chaleur est dégagée. Cette chaleur est proportionnelle à la puissance fournie à l'inducteur et dépend du temps de chauffage et de la fréquence du courant de l'inducteur. Par une sélection appropriée de la puissance, de la fréquence et du temps d'action, le chauffage peut être effectué dans la couche superficielle d'épaisseur différente ou sur toute la section de la pièce.

Les installations de chauffage par induction, selon la méthode de charge et la nature de l'opération, ont un fonctionnement intermittent et continu. Ces derniers peuvent être intégrés dans des lignes de production et des lignes de processus automatiques.

La trempe superficielle par induction, en particulier, remplace les opérations coûteuses de trempe superficielle telles que la cémentation, la nitruration, etc.

Installations de trempe par induction

Objectif de la trempe superficielle par induction : obtenir une dureté élevée de la couche superficielle tout en maintenant l'environnement visqueux de la pièce. Pour obtenir un tel durcissement, la pièce est rapidement chauffée à une profondeur prédéterminée par le courant induit par la couche superficielle du métal, suivi d'un refroidissement.

La profondeur de pénétration du courant dans le métal dépend de la fréquence, puis le durcissement superficiel nécessite différentes épaisseurs de la couche durcie.

Il existe les types suivants de trempe superficielle par induction :

1) Simultanément

2) Rotation simultanée

3) Continu-séquentiel

Trempe par induction simultanée - consiste en un chauffage simultané de toute la surface à durcir, suivi d'un refroidissement de la surface.Il est pratique de combiner l'inducteur et le refroidisseur. L'application est limitée par la puissance du groupe électrogène. La surface chauffée ne dépasse pas 200-300 cm2.

Trempe par induction séquentielle simultanée - caractérisée par le fait que les différentes parties de la partie chauffée sont chauffées simultanément et séquentiellement.

Trempe par induction séquentielle continue - utilisée dans le cas d'une grande longueur de la surface trempée et consiste à chauffer la partie de la pièce lors du mouvement continu de la pièce par rapport à l'inducteur ou inversement. Le refroidissement superficiel suit le chauffage. Il est possible d'utiliser des refroidisseurs séparés ou de les combiner avec un inducteur.

En pratique, l'idée de trempe superficielle par induction est appliquée dans les machines de trempe par induction.

Il existe des machines de trempe par induction spéciales conçues pour traiter une pièce ou des groupes de pièces spécifiques, de tailles légèrement différentes, et des machines de trempe par induction universelles pour traiter n'importe quelle pièce.

Les machines de durcissement comprennent les éléments suivants :

1) Transformateur abaisseur

2) Inducteur

3) Condensateurs de batterie

4) Système de refroidissement par eau

5) Élément de contrôle et de gestion de la machine

Les machines universelles de trempe par induction sont équipées de dispositifs de fixation des pièces, de leur mouvement, de leur rotation, de la possibilité de remplacer l'inducteur. La conception de l'inducteur de durcissement dépend du type de durcissement superficiel et de la forme de la surface à durcir.

Selon le type de trempe superficielle et la configuration des pièces, différentes conceptions d'inducteurs de trempe sont utilisées.

Le dispositif de durcissement des inducteurs

Un inducteur se compose d'un fil inductif qui crée un champ magnétique alternatif, de barres omnibus, de borniers pour connecter l'inducteur à une source d'alimentation, de tuyaux pour l'alimentation et l'évacuation de l'eau. Les inducteurs mono et multi-tours sont utilisés pour durcir les surfaces planes.

Il existe un inducteur pour durcir les surfaces extérieures des pièces cylindriques, les surfaces planes intérieures, etc. Il y a des cylindriques, des boucles, des spirales cylindriques et des spirales plates. Aux basses fréquences, l'inductance peut contenir un circuit magnétique (dans certains cas).

Alimentations pour inducteurs de polymérisation

Les convertisseurs de machines électriques et de thyristors, fournissant des fréquences de fonctionnement jusqu'à 8 kHz, servent de sources d'alimentation pour les inductances d'extinction à moyenne fréquence.Pour obtenir une fréquence comprise entre 150 et 8000 Hz, des générateurs de machines sont utilisés. Des convertisseurs commandés par soupape peuvent être utilisés. Pour les fréquences plus élevées, des générateurs à tubes sont utilisés. Dans le domaine de la fréquence accrue, des générateurs de machines sont utilisés. Structurellement, le générateur est combiné avec le moteur d'entraînement dans un seul dispositif de conversion.

Pour les fréquences de 150 à 500 Hz, des générateurs multipolaires conventionnels sont utilisés. Ils travaillent à grande vitesse. La bobine d'excitation située sur le rotor est alimentée par le contact annulaire.

Pour les fréquences de 100 à 8000 Hz, on utilise des générateurs à inductance dont le rotor ne comporte pas d'enroulement.

Dans une génératrice synchrone classique, l'enroulement d'excitation tournant avec le rotor crée un flux alternatif dans l'enroulement du stator, puis dans la génératrice asynchrone, la rotation du rotor provoque une pulsation du flux magnétique associé à l'enroulement magnétique. L'utilisation d'un générateur asynchrone à fréquence augmentée est due aux difficultés de conception des générateurs fonctionnant à une fréquence > 500 Hz. Dans de tels générateurs, il est difficile de placer des enroulements statoriques et rotoriques multipolaires ; l'entraînement est assuré par des moteurs asynchrones. Avec une puissance allant jusqu'à 100 kW, les deux machines sont généralement combinées dans un seul boîtier. Haute puissance - deux cas Les appareils de chauffage et de refroidissement par induction peuvent être alimentés par des générateurs de machines utilisant l'induction ou l'alimentation centrale.

La puissance d'induction est utile lorsque le générateur est complètement chargé par une seule unité fonctionnant en continu dans des éléments chauffants métalliques.

Alimentation centrale - en présence d'un grand nombre d'éléments chauffants fonctionnant de manière cyclique.Dans ce cas, il est possible d'économiser la puissance installée des générateurs grâce au fonctionnement simultané d'unités de chauffage séparées.

Les générateurs sont généralement utilisés avec une auto-excitation, qui peut fournir une puissance allant jusqu'à 200 kW. Ces lampes fonctionnent à une tension d'anode de 10-15 kV; le refroidissement par eau est utilisé pour refroidir les lampes à anode d'une puissance dissipée supérieure à 10 kW.

Les redresseurs de puissance sont généralement utilisés pour obtenir une haute tension. La puissance délivrée par l'installation. Souvent, ces corrections sont apportées en ajustant la tension de sortie du redresseur et en utilisant un blindage fiable des câbles coaxiaux pour transporter la puissance à haute fréquence. En présence de grilles chauffantes non blindées, une commande à distance ainsi qu'un fonctionnement automatique mécanique doivent être utilisés pour exclure la présence de personnel dans la zone dangereuse.