Самодельная индукционная печь для плавки металла схема: Самодельная индукционная печь для плавки металла своими руками: схема и видеоинструкция

alexxlab | 20.08.1995 | 0 | Разное

Содержание

Индукционная печь для плавки металла своими руками

Многие люди считают, что процесс плавки металла требует огромных сооружений, практически заводов с большим количеством персонала. Но ведь есть ещё такая профессия, как ювелир и такие металлы как золото, серебро, платина и другие, используемые для изготовления ажурных и изысканных украшений, некоторые из которых по праву считаются настоящими произведениями искусства. Ювелирная мастерская – предприятие, не терпящее излишней масштабности. А процесс плавления в них просто необходим. Поэтому индукционная печь для плавки металла здесь необходима. Она и не большая, и очень эффективная, и проста в обращении.

Принцип действия

Принцип работы индукционной печи для плавки металла

Принцип работы индукционной печи является замечательным примером, как нежелательное явление используется с повышенным КПД. Так называемые вихревые индукционные токи Фуко, которые обычно мешают в любом виде электротехники, здесь направлены только на положительный результат.

Для того чтобы структура металла начала нагреваться, а затем и плавиться, его необходимо поместить под эти самые токи Фуко, а образуются они в индукционной катушке, чем по большому счёту и является печь.

Проще говоря, все знают, что во время работы любой электрический прибор начинает нагреваться. Индукционная печь для плавки металла использует этот нежелательных в других случаях эффект на полную мощность.

Преимущества перед другими видами плавильных печей

Компактная индукционная печь для плавки металла

Индукционные печи – не единственное изобретение, используемое для плавления металлов. Есть ещё знаменитые мартены, домны и другие виды. Однако рассматриваемая нами печь имеет перед всеми остальными ряд неоспоримых преимуществ.

  • Печи, работающие на принципе индукции, могут быть довольно компактными, и их размещение не доставит никаких трудностей.
  • Высокая скорость плавки. Если другие печи для плавки металла требуют несколько часов только на разогрев, индукционная справляется с этим в несколько раз быстрее.
  • Коэффициент полезного действия лишь немного не достигает отметки в 100 %.
  • По чистоте расплава индукционная печь уверенно занимает первое место. В других устройствах приготовленная к расплаву заготовка непосредственно соприкасается с нагревательным элементом, что зачастую приводит к загрязнению. Токи Фуко нагревают заготовку изнутри, воздействуя на молекулярную структуру металла, и побочных элементов в неё не попадает.

Последнее преимущество просто необходимо в ювелирном деле, где частота материала повышает его ценность и уникальность.

Размещение печи

Компактная индукционная печь, в зависимости от размеров может быть напольной и настольной. Какой бы вариант вы не выбрали, есть несколько основных правил для выбора места, куда её поставить.

  • При всей простоте обращения с печью – это всё-таки электрический прибор, который требует соблюдения мер безопасности. И первое, что необходимо учитывать при установке – наличие правильного источника питания, соответствующего модели аппарата.
  • Возможность провести качественное заземление.
  • Обеспечение установки подводом воды.
  • Для настольных печей необходимо устойчивое основание.
  • Но самое главное, во время работы ничего не должно мешать. Если даже расплав по объёму и массе не слишком большой, его температура больше 1000 градусов и случайно выплеснуть его из формы, значит, нанести очень сильную травму или себе или тому, что находится рядом.

Про то, что вблизи работающей индукционной печи не должно быть никаких горючих и тем более взрывоопасных материалов и говорить нечего. А вот пожарный щит в шаговой доступности абсолютно необходим.

Виды индукционных печей

Тигельная индукционная печь

Широко применяются два вида индукционных печей: канальный и тигельный. Отличаются они только по методу работы с ними. Во всём остальном, включая преимущества, такие плавильные печи очень схожи. Рассмотрим каждый вариант по отдельности:

  • Канальная печь. Основное достоинство этого вида – непрерывный цикл. Загружать новую порцию сырья и выгружать уже расплавленный металл можно прямо во время нагрева. Единственная сложность может возникнуть при запуске. Канал, по которому жидкий металл будет выводиться из печи должен быть заполнен.
  • Тигельная печь. В отличие от первого варианта каждую порцию металла придётся загружать отдельно. В этом и смысл. В термостойкий тигель помещается сырьё и ставится внутрь индуктора. После того, как металл расплавится, его сливают из тигля и только потом загружают следующую порцию. Такая печь идеальна для небольших мастерских, где не требуется больших масс расплавленного сырья.

Главное преимущество обоих вариантов в быстроте производства. Однако тигельная печь выигрывает и здесь. Кроме того её вполне можно смастерить своими руками в практически домашних условиях.

Самодельная индукционная печь не таит в себе никаких сложностей, чтобы её не смог собрать обычный человек, хоть немного знакомый с электротехникой. У неё всего три основных блока:

  • Генератор.
  • Индуктор.
  • Тигель.

Индуктор – медная обмотка, которую можно смастерить самостоятельно. Тигель придётся искать или в соответствующих магазинах, или доставать иными способами. А в качестве генератора могут быть использованы: сварочный инвертор, собственноручно собранная транзисторная или ламповая схема.

Индукционная печь на сварочном инверторе

Самый простой и широко распространённый вариант. Усилия придётся затратить лишь на сооружения индуктора. Берётся медная тонкостенная трубка 8-10 см в диаметре, и загибается по нужному шаблону. Витки должны располагаться на расстоянии 5-8 мм, а их количество зависит от характеристик и диаметра инвертора. Закрепляется Индуктор в текстолитовом или графитовом корпусе, а внутрь установки помещается тигель.

Индукционная печь на транзисторах

В этом случае придётся поработать не только руками, но и головой. И побегать по магазинам в поисках нужных запчастей. Ведь понадобятся транзисторы разной ёмкости, парочка диодов, резисторы, плёночные конденсаторы, два разных по толщине медных провода и парочка колец от дросселей.

  • Перед сборкой необходимо учитывать, что полученная в итоге схема во время работы будет сильно нагреваться. Поэтому необходимо использовать довольно большие радиаторы.
  • Конденсаторы параллельно собираются в батарею.
  • На дроссельные кольца наматывается медная проволока диаметром 1,2 мм. В зависимости от мощности, витков должно быть от 7 до 15.
  • На цилиндрический предмет, подходящий по диаметру к размерам тигля, наматывают 7-8 витком медной проволоки диаметром 2 мм. Концы проволоки оставляют достаточно длинными для подключения.
  • По специальной схеме всё монтируется на плату.
  • Источником питания может быть 12-вольтовый аккумулятор.
  • Если есть необходимость, можно изготовить текстолитовый или графитовый корпус.
  • Мощность устройства регулируется путём увеличения или уменьшения витков обмотки индуктора.

Собрать такое устройство самостоятельно не просто. И браться за эту работу можно только в том случае, когда есть уверенность в правильности своих действий.

Индукционная печь на лампах

В отличие от транзисторной, ламповая печь получится намного мощнее, а значит, и обращаться и с ней и со схемой придётся осторожнее.

  • Соединённые параллельно 4 лучевые лампы будут генерировать токи высокой частоты.
  • Медную проволоку сгибают спиралью. Расстояние между витками 5 и более миллиметров. Сами витки диаметром 8-16 см. Индуктор должен быть такого размера, чтобы внутри легко помещался тигель.
  • Индуктор помещают в корпус из материала, не проводящего ток (текстолит, графит).
  • На корпус можно поставить неоновую лампу-индикатор.
  • Так же можно включить в схему подстроечный конденсатор.

Изготовления обеих схем требует обладания некими знаниями, получить которые можно, но лучше, если этим займётся настоящий специалист.

Охлаждение

Этот вопрос, наверное, самый сложный из всех тех, которые ставятся перед человеком, решившим самостоятельно собрать плавильный аппарат на основе индукционного принципа. Дело в том, что ставить вентилятор непосредственно вблизи печи не рекомендуется. Металлические и электрические части охлаждающего устройства могут негативно сказаться на работе печки. Стоящий же в отдалении вентилятор может не обеспечить нужное охлаждение, что приведёт к перегреву.

Второй вариант – это провести водяное охлаждение. Однако качественно и правильно выполнить его в домашних условиях не только сложно, но и финансово не выгодно. В этом случае стоит задуматься: не экономнее ли будет приобрести промышленный вариант индукционной печи, выпущенный на заводе, с соблюдением всех необходимых технологий?

Техника безопасности при выплавке металла в индукционной печи

Сильно распространяться на эту тему не нужно, так как практически каждый знает основные положения техники безопасности. Следует остановиться лишь на тех вопросах, которые присущи исключительно этому виду оборудования.

  • Начнём всё-таки с личной безопасности. При работе с индукционной печью следует хорошо понимать, что температуры здесь очень сильно повышены, а это риск получения ожогов. Так же прибор электрический и требует повышенного внимания.
  • Если вы купили готовую печь, следует обратить внимание на радиус воздействия электромагнитного поля. В противном случае часы, телефоны, видеокамеры и другие электронные гаджеты могут начать сбоить или совсем поломаются.
  • Рабочую одежду следует подбирать с неметаллическими застёжками. Их наличие наоборот будет влиять на работу печи.
  • Особое внимание в этом отношении следует уделить ламповой печи. Все элементы с высоким напряжением должны быть упрятаны в корпус.

Конечно, в городской квартире вряд ли пригодится такая аппаратура, но радиолюбителям, которые постоянно занимаются лужением, и ювелирных дел мастерам без индукционной печки не обойтись никак. Для них эта вещь очень полезная, можно сказать незаменимая, а как она помогает в их работе, лучше спросить у них самих.

схема, свойства, принцип работы сталеплавильного оборудования

Нагревание тел с помощью электромагнитного поля, возникающего от воздействия индуцированным током, называется индукционным нагревом. Электротермическое оборудование, или индукционная печь, имеет разные модели, предназначенные для выполнения задач разного назначения.

Конструкция и принцип действия

По техническим характеристикам устройство является частью установки, используемой в металлургической промышленности. Принцип работы индукционной печи зависит от переменного тока, мощность установки формируется назначением прибора, в конструкцию которого входит:

  1. индуктор;
  2. каркас;
  3. плавильная камера;
  4. вакуумная система;
  5. механизмы перемещения объекта нагревания и другие приспособления.

Современный потребительский рынок располагает большим количеством моделей приборов, работающих по схеме образования вихревых токов. Принцип работы и конструкционные особенности промышленной индукционной печи позволяет выполнять ряд специфических операций, связанных с плавкой цветного металла, термической обработкой изделий из металла, спекания синтетических материалов, очисткой драгоценных и полудрагоценных камней. Бытовые приборы используются для дезинфекции предметов быта и обогрева помещений.

Работа ИП (индукционной печи) заключается в нагревании помещенных в камеру предметов вихревыми токами, излучаемыми индуктором, представляющим собой катушку индуктивности, выполненную в форме спирали, восьмерки или трилистника с обмоткой проводом большого поперечного сечения. Работающий от переменного тока индуктор создает импульсное магнитное поле, мощность которого изменяется в соответствии с частотой тока. Предмет, помещенный в магнитное поле, нагревается до точки закипания (жидкости) или плавления (металл).

Установки, работающие с помощью магнитного поля, производятся в двух типах: с магнитным проводником и без магнитопровода. Первый тип приборов имеет в конструкции индуктор, заключенный в металлический корпус, обеспечивающий быстрое повышение температуры внутри обрабатываемого объекта. В печах второго типа магнитотрон находится снаружи установки.

Особенности индукционных приборов

Промышленные и бытовые агрегаты производятся в нескольких видах, каждый из которых обладает индивидуальными характеристиками и свойствами. Одним из видов приборов для термической обработки материалов являются индукционные тигельные печи, основными рабочими компонентами которых служат индукторы и генераторы.

Наиболее распространенной формой устройства является цилиндр, для изготовления которого используется огнестойкий материал. В конструкции отсутствует сердечник, индуктор тигельных ИП состоит из 8−10 витков медной трубки, тигель расположен в его полости. Установка работает от переменной сети. Для безопасности эксплуатации ИП оснащается системой звукового и светового оповещения, термометрами, датчиками давления, электронной панелью управления.

Достоинства тигельной установки

К положительным свойствам тигельной печи индукционного типа относится выделение тепловой энергии непосредственно при загрузке материала, однородность сплава при нагревании компонентов, возможность создания реакции окисления и восстановления без регулировки величины давления. Производительность прибора формируется удельной мощностью установки вне зависимости от частоты электромагнитного импульса.

При разогреве материала не требуется большого количества энергии, прерванный процесс плавки металла не влияет на качество конечного продукта. Оборудование просто в управлении и эксплуатации, выравнивание температуры в камере происходит по всему объему. Основным достоинством установки является экологическая безопасность для персонала и окружающей среды, электромагнитные волны не распространяются за пределы корпуса прибора.

Недостатки тигельной ИП

К отрицательным факторам устройства относится недостаточная температура шлака, применяемого при обработке зеркала расплава, невысокая стойкость футеровки при изменении температурного режима.

Несмотря на отрицательные качества, тигельные печи нашли применение в быту, а также разных областях производства и промышленности.

Самодельная индукционная печь

Для мастера, умеющего читать проектную документацию и собрать индукционную плавильную печь своими руками, схема доступна в интернете. Прибор может стать как помощником, так и опасным соседом, если в процессе сборки были допущены ошибки в выборе комплектующих деталей или расходных материалов. Основным условием создания функционального аппарата является знание основ физических свойств индукционного оборудования и меди для трубки.

 

От мастера также требуются навыки конструирования и монтажа электроприборов. Безопасность устройства индивидуальной сборки заключается в ряде особенностей:

  1. емкости оборудования;
  2. рабочей частоты импульса;
  3. мощности генератора;
  4. вихревых потерь;
  5. гистерезисных потерь;
  6. интенсивности тепловой отдачи;
  7. способа футеровки.

Обеспечить стабильную работу плавильного агрегата поможет профессиональная отделка или футеровка индукционной печи с целью возможных повреждений химическими средствами, термическими, механическими или физическими воздействиями. Для выполнения футеровки выбираются материалы с высокими огнеупорными свойствами с учетом метода нанесения облицовки.

Защитный слой обеспечивает качество плавильного процесса и химическую чистоту конечного продукта. Плавка стали в индукционных печах должна проводиться в безопасном для обслуживающего персонала режиме, иметь экономические показатели, мало потреблять электрической энергии, работать с недефицитными рабочими материалами, выделять минимальные отходы в производственном процессе.

Вакуумная плавильная установка

Для производства плавки и литья подходит вакуумный прибор индукционного типа, состоящий из камеры, индукционной печи и литейной формы. К положительным качествам устройства относится возможность получения высококачественной продукции при минимальных затратах на производство. Принцип действия вакуумной печи основан на усовершенствованной технологии плавки металлов с повышенной дегазацией, возможностью дозаргузки установки, регулировки температурного режима, изменения химического состава и раскисления материала в рабочем процессе.

Технологический процесс позволяет получать сплавы высокой чистоты, сокращать время нагрева и плавки, использовать любую форму сырья. Приборы вакуумного типа могут работать от переменной сети, конечным продуктом является сплав с пониженным процентом водорода и азота, чистота материала получается за счет откачки воздуха из плавильной камеры и очистки металла от летучих компонентов, присутствующих в шихте.

Канальное плавильное устройство

Канальный тип индукционной сталеплавильной печи имеет в конструкции электромагнитный сердечник. Принцип действия прибора заключается в движении переменного магнитного потока через магнитопровод. В кольце с жидким металлом происходит возбуждение электрического тока, разогревает шихту до заданной температуры. Технология применяется в литейном производстве, миксерах, пищевых раздаточных столах. Для увеличения магнитного потока используется магнитный проводник замкнутого вида из трансформаторной стали.

 

Свое название канальные печи получили за наличие в пространстве агрегата двух отверстий с каналом, образующим замкнутый контур. По конструкционным особенностям прибор не может работать без контура, благодаря которому жидкий алюминий находится в непрерывном движении. При несоблюдении рекомендаций завода изготовителя оборудование самопроизвольно отключается, прерывая процесс плавки.

По расположению каналов индукционные плавильные агрегаты бывают вертикальными и горизонтальными с барабанной или цилиндрической формой камеры. Барабанная печь, в которой можно плавить чугун, выполнена из листовой стали. Поворотный механизм оснащен приводными роликами, электродвигателем на две скорости и цепной передачей.

Жидкая бронза заливается через сифон, расположенный на торцевой стенке, присадки и шлаки загружаются и удаляются через специальные отверстия. Выдача готовой продукции осуществляется через V -образный сливной канал, сделанный в футеровке по шаблону, который расплавляется в рабочем процессе. Охлаждение обмотки и сердечника осуществляется воздушной массой, температура корпуса регулируется при помощи воды.

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

Самодельная индукционная печь для плавки металла схема. Печь индукционная для плавки металла. Что такое футеровка печей индукционного действия

Сам принцип работы индукционной печи состоит в том, что тепло для плавки получают из электричества, которое вырабатывается переменным магнитным полем. В таких печах происходит преобразование энергии от электромагнитной, далее в электрическую и в конечном итоге в тепло. Как же делается индукционная печь своими руками?

Такие печи делят на два типа:

  1. Тигельные. В таких печах индуктор и сердечник находятся внутри металла. Такой тип печей используют в промышленных плавильнях, для плавки меди, алюминия, чугуна, стали, а также на ювелирных заводах для плавки драгоценных металлов.
  2. Канальные. В таком виде печей индуктор и сердечник находятся вокруг металла.

По сравнению с котлами или же другими печками, индукционные печи имеют ряд преимуществ:

  • моментально разогреваются;
  • фокусируют энергию в заданном диапазоне;
  • экологически чистое устройство и относительная безопасность;
  • отсутствует угар;
  • огромные возможности регулировки температуры и емкости;
  • однородность металла, который плавится.

Индукционные печи также применяют для отопления. Это удобный и в то же время бесшумный метод отопления.

Не требует специального помещения для котла. На греющем элементе накипь не скапливается, а для циркуляции по отопительной системе можно использовать любую жидкость, будь то масло, вода и другие. Также печь долговечна, так как минимально изнашивается. Как и говорилось ранее, она очень экологична, ведь нет никаких вредных выбросов в воздух, а также отвечает всем требованиям пожарной безопасности.

Сбор информации

Человеку, который понимает, как прочитать и понять электрическую схему, будет не сложно разобраться, как сделать подобную индукционную печь. В сети Интернет вы увидите десятки, а то и сотни вариантов изготовления различных индукционных печей с использованием домашнего хлама, например, из старой микроволновки или сварочного инвертора.

Обязательно помните, что электрический ток – вещь опасная. И для изготовления индукционной печи нужно иметь представления о том, что такое нагрев с помощью индукции. Желательно, чтобы с вами был человек, который хорошо понимает хотя бы основы электротехники или имеет опыт работы с электрооборудованием.

Принцип работы

Основа работы такой печки – это извлечение тепла из электрического тока, которое вырабатывает переменное магнитное поле с помощью катушки индуктивности. Выходит, мы получаем тепло сначала из электромагнитной энергии, а потом с электрической. Замкнутость токов, которые текут по виткам индуктора (катушке индуктивности), выделяет тепло и прогревает металл изнутри.

Такая печь может работать иметь упрощенный вариант и работать от домашней сети 220В. Но для этого требуется выпрямитель, то есть адаптер.

Устройство печи

Конструкция индукционного прибора похоже на трансформатор. В нем первичная обмотка питается переменным током, а вторичная служит нагреваемым телом.

Самым простым индуктором считается изолированный проводник (имеющий вид спирали или сердечника), который расположен на поверхности металлической трубы или внутри нее.

Вот некоторые узлы, которые работают по индукции:

  • индуктор;
  • отсек для плавильной печи;
  • нагревающий элемент для обогревательной печи;
  • генератор;
  • корпус.

Индукционная печь уже давно не новинка – это изобретение существует еще с 19-го века, однако лишь в наше время, с развитием технологий и элементной базы, оно наконец-то начинает повсеместно входить в быт. Раньше в тонкостях работы индукторных печей было множество вопросов, не все физические процессы были до конца понятны, а сами агрегаты имели массу недостатков и использовались только в промышленности, в основном для плавки металлов.

Теперь же, с появлением мощных высокочастотных транзисторов и дешевых микроконтроллеров, совершивших прорыв во всех сферах науки и техники, появились и по-настоящему эффективные индукционные печи, которые можно свободно использовать для бытовых нужд (готовка еды, подогрев воды, отопление) и даже собрать своими руками.

Физические основы и принцип действия печи

Рис.1. Схема индукционной печи

Прежде чем выбрать или изготовить индукторный нагреватель, следует разобраться, что это такое. В последнее время наблюдается вспышка интереса к данной теме, но мало кто имеет полноценное представление о физике магнитных волн. Это породило множество заблуждений, мифов и массу неработоспособных либо небезопасных самоделок. Сделать индукторную печь своими руками можно, но перед этим стоит получить хотя бы элементарные знания.

Индукционная печка по принципу работы основана на явлении электромагнитной индукции. Ключевой элемент здесь – это индуктор, представляющий собой высокодобротную катушку индуктивности. Индукционные печи широко применяются для нагрева или плавления электропроводящих материалов, чаще всего металлов, за счет термического эффекта от наведения в них вихревого электрического тока. Представленная выше схема иллюстрирует устройство этой печи (рис. 1).

Генератором G вырабатывается напряжение переменной частоты. Под действием его электродвижущей силы в катушке индуктора L протекает переменный ток I 1 . Индуктор L совместно с конденсатором C представляет собой колебательный контур, настроенный в резонанс с частотой источника G, благодаря чему эффективность работы печи существенно возрастает.

В соответствии с физическими законами в пространстве вокруг индуктора L возникает переменное магнитное поле H. Это поле может существовать и в воздушной среде, но для улучшения характеристик иногда применяют специальные ферромагнитные сердечники, имеющие лучшую магнитную проводимость в сравнении с воздухом.

Силовые линии магнитного поля проходят сквозь объект W, помещенный внутрь индуктора, и наводят в нем магнитный поток Ф. Если материал, из которого сделана заготовка W, является электропроводным, в ней возникает наведенный ток I 2 , замыкающийся внутри и формирующий вихревые индукционные потоки. В соответствии с законом теплового воздействия электричества вихревые токи разогревают объект W.

Изготовление индуктивного нагревателя

Индукционная печь состоит из двух основных функциональных блоков: индуктора (нагревающая индукционная катушка) и генератора (источника переменного напряжения). Индуктор представляет собой оголенную медную трубку, свернутую в спираль (рис. 2).

Для изготовления своими руками печи мощностью не более 3 кВт индуктор должен быть сделан со следующими параметрами:

  • диаметр трубки – 10 мм;
  • диаметр спирали – 8-15 см;
  • количество витков катушки – 8-10;
  • расстояние межу витками – 5-7 мм;
  • минимальный просвет в экране – 5 см.

Нельзя допускать соприкосновения соседних витков катушки, соблюдайте указанное расстояние. Индуктор никаким образом не должен соприкасаться с защитным экраном печи, зазор между ними должен быть не меньше указанного.

Изготовление генератора

Рис.3. Схема на лампах

Стоит отметить, что индукционная печь для своего изготовления требует хотя бы средних радиотехнических навыков и умений. Особенно важно обладать ими для создания второго ключевого элемента – высокочастотного генератора тока. Ни собрать, ни воспользоваться сделанной своими руками печью не получится без этих знаний. Более того, это может быть опасно для жизни.

Для тех же, кто берется за это дело со знанием и пониманием процесса, существуют различные способы и схемы, по которым может быть собрана индукционная печь. Выбирая подходящую схему генератора, рекомендуется отказываться от вариантов с жестким спектром излучения. К ним относится широко распространенная схема с использованием тиристорного ключа. Высокочастотное излучение от такого генератора способно создать мощнейшие помехи для всех окружающих радиоприборов.

Еще с середины 20 века среди радиолюбителей большим успехом пользовалась индукционная печь, собранная на 4-х лампах. Ее качество и КПД далеко не самые лучшие, а радиолампы в наше время труднодоступны, тем не менее многие продолжают собирать генераторы именно по этой схеме, так как у нее есть большое преимущество: мягкий, узкополосный спектр генерируемого тока, благодаря которому такая печь излучает минимум помех и максимально безопасна (рис. 3).

Настройка режима работы этого генератора производится при помощи переменного конденсатора C. Конденсатор обязательно должен быть с воздушным диэлектриком, зазор между его пластинами должен составлять не менее 3 мм. На схеме также присутствует неоновая лампа Л, служащая индикатором.

Схема универсального генератора


Современные индукционные печи работают на более совершенных элементах – микросхемах и транзисторах. Большим успехом пользуется универсальная схема двухтактного генератора, развивающая мощность до 1 кВт. Принцип работы основан на генераторе независимого возбуждения, при этом индуктор включен в режиме моста (рис. 4).

Достоинства двухтактного генератора, собранного по такой схеме:

  1. Возможность работать на 2-й и 3-й моде помимо основной.
  2. Присутствует режим поверхностного нагрева.
  3. Диапазон регулирования 10-10000 кГц.
  4. Мягкий спектр излучения во всем диапазоне.
  5. Не нуждается в дополнительной защите.

Перестройка частоты осуществляется с помощью переменного резистора R 2 . Рабочий диапазон частот задается конденсаторами C 1 и C 2 . Межкаскадный согласующий трансформатор должен быть с кольцевым ферритовым сердечником сечением не менее 2 кв.см. Намотка трансформатора делается из эмалированного провода сечением 0,8-1,2 мм. Транзисторы нужно усадить на общий радиатор площадью от 400 кв.см.

Заключение по теме

Излучаемое индукторной печкой электромагнитное поле (ЭМП) оказывает воздействие на все проводники вокруг. В том числе происходит влияние на организм человека. Внутренние органы под действием ЭМП равномерно прогреваются, повышается общая температура тела во всем объеме.

Поэтому при работе с печью важно соблюдать определенные меры предосторожности во избежание негативных последствий.

Прежде всего, корпус генератора должен быть экранирован при помощи кожуха из листов оцинкованного железа или сетки с мелкими ячейками. Это снизит интенсивность облучения в 30-50 раз.

Также следует иметь в виду, что в непосредственной близости от индуктора плотность энергетического потока будет выше, особенно вдоль оси намотки. Поэтому индукционная катушка должна быть расположена вертикально, а за нагревом лучше наблюдать издалека.

Домашняя индукционная печь справляется с плавкой относительно небольших порций металла. Однако такой горн не нуждается ни в дымоходе, ни в мехах, подкачивающих воздух в зону плавки. А всю конструкцию подобной печи можно разместить на письменном столе. Поэтому разогрев с помощью электрической индукции является оптимальным способом плавки металлов в домашних условиях. И в этой статье мы рассмотрим конструкции и схемы сборки подобных печей.

Как устроена индукционная печь – генератор, индуктор и тигель

В заводских цехах можно встретить канальные индукционные печи для плавки цветных и черных металлов. У этих установок очень высокая мощность, задаваемая внутренним магнитопроводом, который повышает плотность электромагнитного поля и температуру в тигле печи.

Однако канальные конструкции расходуют большие порции энергии и занимают много места, поэтому в домашних условиях и небольших мастерских применяется установка без магнитопровода – тигельная печь для плавки цветного/черного металла. Такую конструкцию можно собрать даже своими руками, ведь тигельная установка состоит из трех основных узлов:

  • Генератора, выдающего переменный ток с высокими частотами, которые необходимы для повышения плотности электромагнитного поля в тигле. Причем, если диаметр тигля можно будет сопоставить с длинной волны частоты переменного тока, то такая конструкция позволит трансформировать в тепловую энергию до 75 процентов электричества, потребляемого установкой.
  • Индуктора – медной спирали, созданной на основе точного просчета не только диаметра и количества витков, но и геометрии проволоки, используемой в этом процессе. Контур индуктора должен быть настроен на усиление мощности в результате возникновения резонанса с генератором, а точнее с частотой питающего тока.
  • Тигля – тугоплавкого контейнера, в котором и происходит вся плавильная работа, инициируемая за счет возникновения в структуре металла вихревых токов. При этом диаметр тигля и прочие габариты этого контейнера определяются строго по характеристикам генератора и индуктора.

Такую печь может собрать любой радиолюбитель. Для этого ему нужно найти правильную схему и запастить материалами и деталями. Перечень всего этого вы сможете найти ниже по тексту.

Из чего собирают печи – подбираем материалы и детали

В основе конструкции самодельной тигельной печи лежит простейший лабораторный инвертор Кухтецкого. Схема этой установки на транзисторах имеет следующий вид:

На основе этого рисунка-схемы вы сможете собрать индукционную печь, используя следующие компоненты:

  • два транзистора – желательно полевого типа и марки IRFZ44V;
  • медный провод диаметром 2 миллиметра;
  • два диода марки UF4001, еще лучше – UF4007;
  • два дроссельных кольца – их можно извлечь из старого блока питания от десктопа;
  • три конденсатора емкостью по 1 мкФ каждый;
  • четыре конденсатора емкостью по 220нФ каждый;
  • один конденсатор с емкостью 470 нФ;
  • один конденсатор с емкостью 330 нФ;
  • один резистор на 1 ватт (или 2 резистора по 0,5 ватта каждый), рассчитанный на сопротивление 470 Ом;
  • медный провод диаметром 1,2 миллиметра.

Кроме того, вам понадобится пара радиаторов – их можно снять со старых материнских плат или кулеров для процессоров, и аккумуляторная батарея емкостью не менее 7200 мАч от старого источника бесперебойного питания на 12 В. Ну а емкость-тигель в данном случае фактически не нужна – в печи будет плавиться прутковый металл, который можно удерживать за холодный торец.

Пошаговая инструкция для сборки – несложные операции

Распечатайте и повесьте над рабочим столом чертеж лабораторного инвертора Кухтецкого. После этого разложите все радиодетали по сортам и маркам и разогрейте паяльник. Закрепите два транзистора на радиаторах. А если вы будете работать с печью дольше 10-15 минут подряд, закрепите на радиаторах кулеры от компьютера, подключив их к рабочему блоку питания. Схема распиновки транзисторов из серии IRFZ44V выглядит следующим образом:

Возьмите медную проволоку на 1,2 миллиметра и намотайте на ее на ферритовые кольца, сделав по 9-10 витков. В итоге у вас получатся дроссели. Расстояние между витками определяется диаметром кольца, исходя из равномерности шага. В принципе все можно сделать “на глаз”, варьируя число витков в пределах от 7 до 15 оборотов. Соберите батарею из конденсаторов, соединяя все детали параллельно. В итоге у вас должна получиться батарея на 4,7 мкФ.

Теперь сделайте индуктор из медной 2-миллиметровой проволоки. Диаметр витков в этом случае может равняться диаметру фарфорового тигля или 8-10 сантиметрам. Число витков не должно превышать 7-8 штук. Если в процессе испытаний мощность печи покажется вам недостаточной – переделайте конструкцию индуктора, меняя диаметр и число витков. Поэтому на первых парах контакты индуктора лучше сделать не паянными, а разъемными. Далее соберите все элементы на плате из текстолита, опираясь на чертеж лабораторного инвертора Кухтецкого. И подключите к контактам питания аккумулятор на 7200 мАч. Вот и все.

Индукционные нагреватели можно разделить на промышленные и бытовые. Одним из основных способов выработки тепла для плавления металла в металлургической промышленности являются печи индукционного типа. Приборы, работающие по индукционному принципу, являются сложным электрооборудованием и продаются в широком ассортименте.

Технология индукции заложена в основе таких приборов из нашей повседневности как микроволновки, электродуховки, индукционные кухонные плиты, водогрейные котлы, печи системы отопления. Кухонные плиты с индукционным принципом работы удобны, практичны и экономичны, но требуют применения специальной посуды .

Наиболее распространены в быту печи с индукционным принципом работы для обогрева помещений. Вариантами такого обогрева являются котельные установки или автономные агрегаты. В ювелирном деле и в небольших мастерских незаменимы индукционные печи небольшого размера для плавления металла.

Достоинства плавления

Индукционный нагрев является прямым, бесконтактным и его принцип позволяет использовать выработанное тепло с максимальной эффективностью. Коэффициент полезного действия (КПД) при использовании этого способа стремится к 90%. Во время процесса плавления происходит тепловое и электродинамическое движение жидкого металла, что способствует равномерной температуры по всему объёму однородного материала.

Технологический потенциал таких устройств создаёт преимущества:

  • быстродействие – сразу после включения можно использовать;
  • высокая скорость процесса плавления;
  • возможность регулировки температуры расплава;
  • зонная и фокусированная направленность энергии;
  • однородность расплавленного металла;
  • отсутствие угара от легирующих элементов;
  • экологическая чистота и безопасность.

Преимущества обогрева

Схемы

Мастеру, умеющему читать электрические схемы, вполне по силам сделать печь для обогрева или индукционную плавильную печь своими руками. Целесообразность монтажа самодельного агрегата каждый мастер должен определять для себя сам. Также необходимо хорошо представлять потенциальную опасность от неграмотно выполненных подобных конструкций.

Для создания работоспособной печи без готовой схемы надо иметь представление об основах физики индукционного нагрева. Без определённых знаний конструировать и монтировать подобный электроприбор не представляется возможным. Конструирование устройств состоит из разработки, проектирования, составления схемы.

Для тех разумных хозяев, кому нужна безопасная индукционная печь, схема особенно важна, так как объединяет все наработки домашнего умельца. Такие популярные приборы, как индукционные печи, схемы сборки имеют разнообразные, где мастера имеют возможность выбора:

  • ёмкости печи;
  • рабочей частоты;
  • способа футеровки.

Характеристики

При создании индукционной плавильной печи своими руками необходимо учитывать определённые технические характеристики , влияющие на скорость плавления металла:

  • генераторная мощность;
  • импульсная частота;
  • потери на вихревые потоки;
  • гистерезисные потери;
  • интенсивность теплопередачи (охлаждение).

Принцип работы

Основа работы индукционной печи – получение тепла от электричества, вырабатываемого переменным электромагнитным полем (ЭМП) катушкой индуктивности (индуктором). То есть электромагнитная энергия преобразуется в вихревую электрическую, а затем в тепловую.

Замкнутые внутри тел (вихревые) токи выделяют тепловую энергию, которая нагревает металл изнутри. Многоступенчатое преобразование энергии не снижает эффективности работы печи. Из-за простого принципа работы и возможности самостоятельной сборки по схемам повышается рентабельность использования таких приборов.

Эти эффективные устройства в упрощённом варианте и с уменьшенными габаритами работают от стандартной сети в 220В, но необходимо наличие выпрямителя. В таких устройствах возможно нагревание и плавление только электропроводящих материалов.

Конструкция

Индукционное устройство своего рода трансформатор, в котором питаемый от источника переменного тока индуктор – первичная обмотка , нагреваемое тело – вторичная обмотка.

Наипростейшим индуктором нагрева низкой частоты можно считать изолированный проводник (прямая сердцевина или спираль), расположенный по поверхности или внутри металлической трубы.

Основными узлами устройства , работающего по принципу индукции, считают:

Питание от генератора запускает мощные токи различной частоты в индуктор, который создаёт электромагнитное поле. Это поле является источником вихревых токов, которые поглощаются металлом и расплавляют его.

Система отопления

При монтаже самодельных индукционных нагревателей в системе отопления мастера нередко используют недорогие модели сварочных инверторов (преобразователи постоянного напряжения в переменное). Потребление энергии инвертором большое, поэтому для постоянной работы таких систем нужен кабель сечением 4–6 мм2 вместо обычных 2,5 мм2.

Такие системы отопления должны быть закрытыми и управляться автоматически. Также для безопасности работы необходим насос для принудительной циркуляции теплоносителя, приспособления для отвода попавшего в систему воздуха, манометр. От потолка и пола нагреватель должен находиться на расстоянии не менее 1 м, а от стен и мебели не менее 30 см.

Генератор

Питание от установки промышленной частоты в 50 Гц получают индукторы в заводских условиях. А от генераторов и преобразователей высокой, средней и низких частот (индивидуальных источников питания) индукторы работают и в быту. Наиболее эффективно привлечение к сборке высокочастотных генераторов. В индукционных мини-печах могут использоваться токи разных частот .

Генератор переменного тока не должен давать жёсткий спектр тока. По одной из наиболее популярных схем сборки индукционных печей в бытовых условиях рекомендуется частота генератора 27,12 МГц. Собирают один из таких генераторов из деталей:

  • 4 тетрода (электронные лампы) большой мощности (марки 6п3с), с параллельным подключением;
  • 1 неоновая дополнительная – индикатор готовности устройства к работе.

Индуктор

Различные модификации индуктора могут быть представлены в форме трилистника, восьмёрки и в других вариантах. Центром узла является электропроводящая графитовая или металлическая заготовка, вокруг которой наматывается проводник.

До высоких температур хорошо разогреваются графитовые щётки (плавильные печи) и нихромовая спираль (нагревательный прибор). Проще всего изготавливается индуктор виде спирали, внутренний диаметр которой 80–150 мм. Материалом для нагревательной змейки проводника также зачастую служит медная трубка или провод ПЭВ 0,8.

Количество витков нагревательной катушки должно быть не менее 8–10. Необходимое расстояние между витками 5–7 мм, а диаметр медной трубки обычно составляет 10 мм. Минимальный зазор между индуктором и другими частями прибора должен быть не менее 50 мм.

Виды

Различают виды индукционных печей своими руками:

  • канальные – расплавляемый металл располагается в жёлобе вокруг сердечника индуктора;
  • тигельные – металл находится в вынимаемом тигле внутри индуктора.

На больших производствах канальные печи работают от устройств промышленной частоты, а тигельные печи на промышленной, средней и высокой частоте. В металлургической промышленности тигельный тип печей используется при выплавке:

  • чугуна;
  • стали;
  • меди;
  • магния;
  • алюминия;
  • драгоценных металлов.

Канальный вид индукционных печей применяют при выплавке:

  • чугуна;
  • различных цветных металлов и их сплавов.

Канальные

Индукционная печь канального типа должна иметь при своём разогреве электропроводящее тело в зоне тепловыделения. При первичном запуске такой печи внутрь зоны плавления заливают расплавленный металл или вставляют заготовленный металлический шаблон. По завершении плавки металла сырьё сливают не полностью, оставляя «болото» на следующую плавку.

Тигельные

Тигельные индукционные печи наиболее популярны у мастеров, потому что просты в исполнении. Тигля – специальная вынимаемая ёмкость, помещаемая в индуктор вместе с металлом для последующего нагрева или плавления. Тигля может быть изготовлена из керамики, стали, графита и многих других материалов. Отличается от канального типа отсутствием сердечника.

Охлаждение

Увеличивает эффективность работы плавильной печи в промышленных условиях и в бытовых небольших приборах заводского изготовления охлаждение. В случае непродолжительной работы и малой мощности самодельного прибора можно обойтись и без этой функции.

Самостоятельно выполнить задачу охлаждения домашнему мастеру не представляется возможным. Окалина на меди может привести к утрате работоспособности прибора, поэтому потребуется регулярная замена индуктора.

В промышленных условиях применяется водяное охлаждение, при помощи антифриза, а также комбинируют с воздушным. Принудительное воздушное охлаждение в самодельных бытовых приборах неприемлемо, так как вентилятор может перетянуть на себя ЭМП, что приведёт к перегреву корпуса вентилятора и понижению КПД печи.

Безопасность

При работе с печью следует остерегаться термических ожогов и учитывать высокую пожарную опасность прибора. При работе приборов их запрещается перемещать. Особенно предусмотрительными надо быть при установке печей обогрева в жилых помещениях.

ЭМП воздействует и разогревает всё окружающее пространство и эта особенность тесно связана с мощностью и частотой излучения прибора. Мощные промышленные устройства могут воздействовать на металлические детали рядом с собой, на ткани людей, на предметы в карманах одежды.

Необходимо учитывать возможное воздействие таких приборов во время работы на людей с имплантированными кардиостимуляторами. При покупке приборов с индукционным принципом работы необходимо внимательно прочитать инструкцию по эксплуатации.

Индукционная плавильная печь применяется для плавления металлов и сплавов уже на протяжении последних нескольких десятилетий. Устройство получило широкое распространение в металлургической и машиностроительной областях, а также в ювелирном деле. При желании простую версию этого оборудования можно изготовить своими руками. Рассмотрим принцип работы и особенности применения индукционной печи подробнее.

Принцип индукционного нагрева

Для того чтобы металл перешел из одного агрегатного состояния в другое требуется нагреть его до достаточно высокой температуры. При этом у каждого металла и сплава своя температура плавления, которая зависит от химического состава и других моментов. Индукционная плавильная печь проводит нагрев материала изнутри при создании вихревых токов, которые проходят через кристаллическую решетку. Рассматриваемый процесс связан с явлением резонанса, который становится причиной увеличения силы вихревых токов.

Принцип действия устройства имеет следующие особенности:

  1. Пространство, которое образуется внутри катушки, служит для размещения заготовки. Использовать этот метод нагрева в промышленных условиях можно только при условии создания большого устройства, в которое можно будет поместить шихту различных размеров.
  2. Устанавливаемая катушка может иметь различную форму, к примеру, восьмерки, но наибольшее распространение получила спираль. Стоит учитывать, что форма катушки выбирается в зависимости от особенностей заготовки, подвергаемой нагреву.

Для того чтобы создать переменное магнитное поле устройство подключается к бытовой сети электроснабжения. Для повышения качества получаемого сплава с высокой текучестью применяются высокочастотные генераторы.

Устройство и применение индукционной печи

При желании можно создать индукционную печь для плавки металла из подручных материалов. Классическая конструкция имеет три блока:

  1. Генератор, который создает ток высокой частоты переменного типа. Именно он создает электрический ток, преобразующийся в магнитное поле, проходящее через материал и ускоряя движение частиц. За счет этого происходит переход металла или сплавов из твердого состояния в жидкое.
  2. Индуктор отвечает за создание магнитного поля, которое и нагревает металл.
  3. Тигель предназначен для плавки материала. Он помещается в индуктор, а обмотка подключается к источникам тока.

Процесс преобразования электрического тока в магнитное поле сегодня применяется в самых различных отраслях промышленности.

К основным достоинствам индуктора можно отнести нижеприведенные моменты:

  1. Современное устройство способно направлять магнитное поле, за счет чего повышается КПД. Другими словами, проходит нагрев шихты, а не устройства.
  2. За счет равномерного распространения магнитного поля заготовка нагревается равномерно. При этом с момента включения устройства до плавки шихты уходит небольшое количество времени.
  3. Однородность получаемого сплава, а также его высокое качество.
  4. При нагреве и плавлении металла не образуются испарения.
  5. Сама установка безопасна в применении, не становится причиной образования токсичных веществ.

Существует просто огромное количество различных вариантов исполнения самодельных индукционных печей, каждая имеет свои определенные особенности.

Виды индукционных печей

Рассматривая классификацию устройств, отметим, что нагрев заготовок может проходить как внутри, так и снаружи катушки. Именно поэтому выделяют два типа индукционных печей:

  1. Канальная. Подобного рода устройство имеет небольшие каналы, которые расположены вокруг индуктора. Для генерации переменного магнитного поля внутри расположен сердечник.
  2. Тигельная. Эта конструкция характеризуется наличием специальной емкости, которую называют тигель. Изготавливается она из тугоплавкого металла с высоким показателем температуры плавления.

Важно, что канальные индукционные печи обладают большими габаритными размерами и предназначаются для промышленного плавления металла. За счет непрерывного процесса плавки можно получать большой объем расплавленного металла. Канальные индукционные печи применяются для плавки алюминия и чугуна, а также других цветных сплавов.

Тигельные индукционные печи характеризуются относительно небольшими размерами. В большинстве случаев подобного рода устройство применяется в ювелирном деле, а также при плавке металла в домашних условиях.

Создавая печь своими руками можно провести регулировку мощности, для чего изменяется количество витков. Стоит учитывать, что при повышении мощности устройства требуется более емкая батарея, так как повышается показатель энергопотребления. Для того чтобы снизить температуру основных элементов конструкции устанавливается вентилятор. При длительной эксплуатации печи ее основные элементы могут существенно нагреваться, что стоит учитывать.

Еще большое распространение получили индукционные печи на лампах. Подобную конструкцию можно изготовить самостоятельно. Процесс сборки имеет следующие особенности:

  1. Медная трубка применяется для создания индуктора, для чего ее сгибают по спирали. Концы также должны быть большими, что требуется для подключения устройства к источнику тока.
  2. Индуктор следует поместить в корпусе. Изготавливается он из термостойкого материала, который может отражать тепло.
  3. Проводится соединение каскадов ламп по схеме с конденсаторами и дросселями.
  4. Выполняется подключение неоновой лампы-индикатора. Она включается в схему для обозначения того, что устройство готово к работе.
  5. В систему подключают подстроечный конденсатор переменной емкости.

Важным моментом является то, как можно провести охлаждение системы. При работе практически всех индукционных печей основные элементы конструкции могут нагреваться до высокой температуры. Промышленное оборудование имеет систему принудительного охлаждения, которое работает на воде или антифризе. Для того чтобы создать конструкцию водяного охлаждения своими руками требуется довольно много средств.

В домашних условиях устанавливается система воздушного охлаждения. Для этого устанавливаются вентиляторы. Следует располагать их так, чтобы обеспечивать беспрерывный поток холодного воздуха к основным элементам конструкции печи.

Индукционная печь для плавки серебра своими руками. Как своими руками собрать индукционную печь для плавки металла в домашних условиях. Канальные печи разделяют на

Индукционная печь часто используется в сфере металлургии, поэтому данное понятие хорошо знакомо людям, которые в той или иной степени связаны с процессом плавки различных металлов. Устройство позволяет преобразовывать электричество, образованное магнитным полем, в тепло.

Подобные устройства продаются в магазинах по довольно высокой цене, но если вы обладаете минимальными навыками использования паяльника и умеете читать электронные схемы, то можно попробовать изготовить индукционную печь своими руками.

Самодельное устройство вряд ли подойдёт для выполнения сложных задач, но вполне справится с базовыми функциями. Собрать устройство можно на основе рабочего сварочного инвертора из транзисторов, либо на лампах. Самым производительным при этом является именно устройство на лампах за счёт высокого КПД.

Принцип работы индукционной печи

Нагревание металла, помещённого внутрь устройства, происходит путём перехода электромагнитных импульсов в энергию тепла. Электромагнитные импульсы вырабатываются катушкой с витками из медной проволоки или трубы.

Схема индукционной печи и схемы проведения нагрева

При подключении устройства через катушку начинает проходить электрический ток, а вокруг появляется электрическое поле со временем меняющее своё направление. Впервые работоспособность такой установки была описана Джеймсом Максвеллом.

Объект, который нужно нагреть, необходимо поместить внутрь катушки или недалеко от неё. Целевой предмет будет пронизываться потоком магнитной индукции, а внутри появится магнитное поле вихревого типа. Таким образом, индукционная энергия перейдёт в тепловую.

Разновидности

Печи на индукционной катушке, принято подразделять на два вида в зависимости от типа конструкции:

  • Канальные;
  • Тигельные.

В первых устройствах металл для расплавки находится перед индукционной катушкой, а в печах второго типа помещается внутри неё.

Собрать печь можно, соблюдая следующие шаги:

  1. Медную трубу сгибаем в виде спирали. Всего необходимо сделать около 15 витков, расстояние между которыми должно быть не меньше 5 мм. Внутри спирали должен свободно располагаться тигель, где и будет происходить процесс выплавки;
  2. Изготавливаем надёжный корпус для устройства, который не должен проводить электрический ток, и обязан выдерживать высокие температуры воздуха;
  3. Дросселя и конденсаторы собираются по обозначенной выше схеме;
  4. К схеме подключается неоновая лампа, которая будет сигнализировать о том, что устройство готово к работе;
  5. Также припаивается конденсатор для подстройки ёмкости.

Использование для обогрева

Индукционные печи подобного вида могут использоваться и для обогрева помещения. Чаще всего их используют вместе с котлом, который дополнительно производит нагрев холодной воды. На деле конструкции применяются крайне редко из-за того, что в результате потерь электромагнитной энергии КПД устройства минимален.

Ещё один недостаток основан на потреблении устройством больших объёмов электроэнергии в процессе работы, потому устройство относится к категории экономически невыгодных.

Охлаждение системы

Устройство, собранное самостоятельно, необходимо оборудовать системой охлаждения, так как при работе все составные части будут находиться под воздействием высоких температур, конструкция может перегреться и сломаться. В печах, продающихся в магазине, охлаждение производится водой или антифризом.

При выборе охладителя для дома предпочтение отдаётся вариантам, которые наиболее выгодны для реализации с экономической точки зрения.

Для домашних печей можно попробовать использовать обычный лопастной вентилятор. Обращайте внимание на то, что устройство не должно стоять слишком близко к печи, так как металлические детали вентилятора негативно воздействуют на работоспособность устройства, а также способны размыкать вихревые потоки и снижать производительность всей системы.

Меры предосторожности при использовании устройства

Работая с устройством следует придерживаться следующих правил:

  • Некоторые элементы установки, а также металл, который плавится, подвергаются сильному нагреву, в результате чего существует риск получить ожог;
  • При использовании ламповой печи, обязательно размещайте её в закрытом корпусе, иначе велика вероятность поражения электрическим током;
  • Перед работой с устройством уберите из зоны работы прибора все металлические элементы и сложные электронные приборы. Использовать устройство не стоит людям, у которых установлен кардиостимулятор.

Печь для плавки металлов индукционного типа может применяться при лужении и формовке металлических деталей.

Самодельную установку легко подогнать под работу в конкретных условиях, меняя некоторые настройки. Если придерживаться указанных схем при сборе конструкции, а также соблюдать элементарные правила безопасности, самодельное устройство практически не будет уступать магазинным бытовым приборам.

На протяжении многих лет люди проводят плавку металла. Каждый материал имеет свою температуру плавления, достигнуть которую можно только при применении специального оборудования. Первые печи для плавки металла были довольно большими и устанавливались исключительно в цехах крупных организаций. Сегодня современная индукционная печь может устанавливаться в небольших мастерских при налаживании производства ювелирных изделий. Она небольшая, проста в обращении и обладает высокой эффективностью.

Принцип действия

Плавильный узел индукционной печи применяется для нагрева самых различных металлов и сплавов. Классическая конструкция состоит из следующих элементов:

  1. Сливной насос .
  2. Индуктор, охлаждающийся водой.
  3. Каркас из нержавеющей стали или алюминия.
  4. Контактная площадка.
  5. Подина из жаропрочного бетона.
  6. Опора с гидравлическим цилиндром и подшипниковым узлом.

Принцип действия основан на создании вихревых индукционных токов Фуко. Как правило, при работе бытовых приборов подобные токи вызывают сбои, но в этом случае они применяются для нагрева шихты до требуемой температуры. Практически вся электроника во время работы начинает нагреваться. Этот негативный фактор применения электричества используется на полную мощность.

Преимущества устройства

Печь плавильная индукционная стала применяться относительно недавно. На производственных площадках устанавливаются знаменитые мартены, доменные печи и другие разновидности оборудования. Подобная печь для плавки металла обладает следующими преимуществами:

Именно последнее преимущество определяет распространение индукционной печи в ювелирном деле, так как даже небольшая концентрация посторонней примеси может негативно сказаться на полученном результате.

В зависимости от особенностей конструкции выделяют напольные и настольные индукционные печи. Независимо от того, какой именно вариант был выбран, выделяют несколько основных правил по установке:

Во время работы устройство может серьезно нагреваться. Именно поэтому поблизости не должно быть никаких легковоспламеняющихся или взрывчатых веществ. Кроме этого, по технике пожарной безопасности вблизи должен быть установлен пожарный щит .

Широкое применение получили только два типа печи: тигельные и канальные. Они обладают сходными преимуществами и недостатками, отличия заключаются лишь в применяемом методе работы:

Большей популярностью пользуется тигельная разновидность индукционных печей. Это связано с их высокой производительностью и простотой в эксплуатации. Кроме этого, подобную конструкцию при необходимости можно изготовить самостоятельно.

Самодельные варианты исполнения встречаются довольно часто . Для их создания требуются:

  1. Генератор.
  2. Тигель.
  3. Индуктор.

Опытный электрик при необходимости может сделать индуктор своими руками. Этот элемент конструкции представлен обмоткой из медной проволоки. Тигель можно приобрести в магазине, а вот в качестве генератора используется ламповая схема, собранная своими руками батарея их транзисторов или сварочный инвертор.

Использование сварочного инвертора

Печь индукционная для плавки металла своими руками может быть создана при применении сварочного инвертора в качестве генератора. Этот вариант получил самое широкое распространение, так как прилагаемые усилия касаются лишь изготовления индуктора:

  1. В качестве основного материала применяется тонкостенная медная трубка. Рекомендуемый диаметр составляет 8-10 см.
  2. Трубка изгибается по нужному шаблону, который зависит от особенностей применяемого корпуса.
  3. Между витками должно быть расстояние не более 8 мм.
  4. Индуктор располагают в текстолитовом или графитовом корпусе.

После создания индуктора и его размещения в корпусе остается только установить на свое место приобретенный тигель.

Подобная схема довольно сложна в исполнении, предусматривает применение резисторов, нескольких диодов, транзисторов различной емкости, пленочного конденсатора, медного провода с двумя различными диаметрами и колец от дросселей. Рекомендации по сборке следующие:

Созданная схема помещается в текстолитовый или графитовый корпус, которые являются диэлектриками. Схема, предусматривающая применение транзисторов , довольно сложна в исполнении. Поэтому браться за изготовление подобной печи следует исключительно при наличии определенных навыков работы.

Печь на лампах

В последнее время печь на лампах создают все реже, так как она требует осторожности при обращении. Применяемая схема проще в сравнении со случаем применения транзисторов. Сборку можно провести в несколько этапов:

Применяемые ламы должны быть защищены от механического воздействия.

Охлаждение оборудования

При создании индукционной печи своими руками больше всего проблем возникает с охлаждением. Это связано со следующими моментами:

  1. Во время работы нагревается не только расплавляемый металл, но и некоторые элементы оборудования. Именно поэтому для длительной работы требуется эффективное охлаждение.
  2. Метод, основанный на применении воздушного потока, характеризуется низкой эффективностью. Кроме этого, не рекомендуется проводить установку вентиляторов вблизи печи. Это связано с тем, что металлические элементы могут оказывать воздействие на генерируемые вихревые токи.

Как правило, охлаждение проводится при подаче воды. Создать водяной охлаждающий контур в домашних условиях не только сложно, но и экономически невыгодно. Промышленные варианты печи имеют уже встроенный контур, к которому достаточно подключить холодную воду.

Техника безопасности

При использовании индукционной печи нужно соблюдать определенную технику безопасности. Основные рекомендации:

При установке оборудования следует рассмотреть то, как будет проводиться погрузка шихты и извлечение расплавленного металла. Рекомендуется отводить отдельное подготовленное помещение для установки индукционной печи.

В металлургической промышленности широко применяются индукционные печи. Такие печи нередко изготавливают самостоятельно. Для этого необходимо знать их принцип работы и конструктивные особенности. Принцип работы таких печей был известен еще два столетия назад.

Индукционные печи способны решать следующие задачи:
  • Плавка металла.
  • Термообработка металлических деталей.
  • Очистка драгоценных металлов.

Такие функции имеются в промышленных печах. Для бытовых условий и обогрева помещения существуют печи специальной конструкции.

Принцип действия

Работа индукционной печи заключается в нагревании материалов путем использования свойств вихревых токов. Чтобы создать такие токи применяется специальный индуктор, который состоит из катушки индуктивности с несколькими витками провода большого поперечного сечения.

К индуктору подводится сеть питания переменного тока. В индукторе переменный ток создает магнитное поле, которое меняется с частотой сети, и пронизывает внутреннее пространство индуктора. При помещении какого-либо материала в это пространство, в нем возникают вихревые токи, осуществляющие его нагревание.

Вода в работающем индукторе нагревается и кипит, а металл начинает плавиться при достижении соответствующей температуры. Условно можно разделить индукционные печи на типы:
  • Печи с магнитопроводом.
  • Без магнитопровода.

Первый тип печей содержит индуктор, заключенный в металл, что создает особый эффект, повышающий плотность магнитного поля, поэтому нагревание осуществляется качественно и быстро. В печах без магнитопровода индуктор находится снаружи.

Виды и особенности печей

Индукционные печи можно разделить на виды, которые обладают своими особенностями работы и отличительными признаками. Одни служат для работ в промышленности, другие применяются в быту, для приготовления пищи.

Вакуумные индукционные печи

Такая печь предназначена для плавки и литья сплавов индукционным методом. Она состоит из герметичной камеры, в которой расположена тигельная индукционная печь с литейной формой.

В вакууме можно обеспечить совершенные металлургические процессы, получать качественные отливки. В настоящее время вакуумное производство перешло на новые технологические процессы из непрерывных цепочек в вакуумной среде, которая дает возможность создавать новые изделия, и уменьшать издержки производства.

Достоинства вакуумной плавки
  • Жидкий металл можно выдерживать в вакууме длительное время.
  • Повышенная дегазация металлов.
  • В процессе плавки можно производить дозагрузку печи и воздействовать на процесс рафинирования и раскисления в любое время.
  • Возможность постоянного контроля и регулировки температуры сплава и его химического состава во время работы.
  • Высокая чистота отливок.
  • Быстрый нагрев и скорость плавки.
  • Повышенная гомогенность сплава из-за качественного перемешивания.
  • Любая форма сырья.
  • Экологическая чистота и экономичность.

Принцип действия вакуумной печи состоит в том, что в тигле, находящемся в вакууме с помощью индуктора высокой частоты плавят твердую шихту и очищают жидкий металл. Вакуум создается путем откачки воздуха насосами. При вакуумной плавке достигается большое снижение водорода и азота.

Канальные индукционные печи

Печи с электромагнитным сердечником (канальные) широко применяются в литейном производстве для цветных и черных металлов в качестве раздаточных печей, миксеров.

1 — Ванна
2 — Канал
3 — Магнитопровод
4 — Первичная катушка

Переменный магнитный поток проходит по магнитопроводу, контуру канала в виде кольца из жидкого металла. В кольце возбуждается электрический ток, который разогревает жидкий металл. Магнитный поток образуется первичной обмоткой, работающей от переменного тока.

Чтобы усилить магнитный поток, используется замкнутый магнитопровод, который выполнен из трансформаторной стали. Пространство печи соединяется двумя отверстиями с каналом, поэтому при наполнении печи жидким металлом создается замкнутый контур. Печь не сможет работать без замкнутого контура. В таких случаях сопротивление контура большое, и в нем течет малый ток, который назвали током холостого хода.

Вследствие перегрева металла и действия магнитного поля, которое стремится вытолкнуть металл из канала, жидкий металл в канале постоянно движется. Так как металл в канале нагрет выше, чем в ванне печи, то металл постоянно поднимается в ванну, из которой поступает металл с меньшей температурой.

Если металл слить ниже допустимой нормы, то жидкий металл будет выбрасываться из канала электродинамической силой. В итоге произойдет самопроизвольное выключение печи и разрыв электрического контура. Чтобы избежать таких случаев печи оставляют некоторое количество металла в жидком виде. Его называют болотом.

Канальные печи разделяют на:
  • Плавильные печи.
  • Миксеры.
  • Раздаточные печи.

Чтобы накопить некоторое количество жидкого металла, усреднения химического состава его и выдержки, используют миксеры. Объем миксера рассчитывают равным не ниже двукратной часовой выработки печи.

Канальные печи разделяют на классы по расположению каналов:
  • Вертикальные.
  • Горизонтальные.
По форме рабочей камеры:
  • Барабанные индукционные печи.
  • Цилиндрические индукционные печи.

Барабанная печь выполнена в виде стального сварного цилиндра с двумя стенками на торцах. Для поворота печи применяются приводные ролики. Чтобы повернуть печь, необходимо включить привод электродвигателя с двумя скоростями и цепной передачей. Двигатель имеет пластинчатые тормоза.

На торцевых стенках есть сифон для заливки металла. Для загрузки присадок и снятия шлаков имеются отверстия. Также для выдачи металла имеется канал. Канальный блок состоит из индуктора печи с V-образными каналами, сделанными в футеровке при помощи шаблонов. При первой же плавки эти шаблоны расплавляются. Обмотка и сердечник охлаждаются воздухом, корпус блока охлаждается водой.

Если канальная печь имеет другую форму, то выдача металла осуществляется с помощью наклона ванны гидроцилиндрами. Иногда металл выдавливают избыточным давлением газа.

Достоинства канальных печей
  • Малый расход электроэнергии вследствие малых потерь тепла ванны.
  • Повышенный электрический КПД индуктора.
  • Малая стоимость.
Недостатки канальных печей
  • Сложность регулировки химического состава металла, так как наличие оставленного жидкого металла в печи создает трудности при переходе от одного состава к другому.
  • Малая скорость движения металла в печи уменьшает возможности технологии плавки.
Конструктивные особенности

Каркас печи изготавливается из листовой стали с низким содержанием углерода толщиной от 30 до 70 мм. Внизу каркаса есть окна с присоединенными индукторами. Индуктор выполнен в виде стального корпуса, первичной катушки, магнитопровода и футеровки. Его корпус сделан разъемным, а части изолированы между собой прокладками для того, чтобы части корпуса не создавали замкнутый контур. В противном случае будет создаваться вихревой ток.

Магнитопровод выполнен из пластин специальной электротехнической стали 0,5 мм. Пластины изолированы между собой для снижения потерь от вихревых токов.

Катушка изготавливается из медного проводника сечением, зависящим от тока нагрузки и метода охлаждения. При воздушном охлаждении допустимый ток 4 ампера на мм 2 , при охлаждении водой допустимый ток 20 ампер на мм 2 . Между футеровкой и катушкой монтируют экран, который охлаждается водой. Экран изготовлен из магнитной стали или меди. Для отведения тепла от катушки монтируют вентилятор. Чтобы получить точные размеры канала, применяют шаблон. Он выполнен в виде полой стальной отливки. Шаблон ставится в индуктор до того момента, пока не будет заполнения огнеупорной массой. Он находится в индукторе при разогреве и сушке футеровки.

Для футеровки применяют огнеупорные массы влажного и сухого вида. Влажные массы используют в виде набивных или заливных материалов. Заливные бетоны используют при сложной форме индуктора, если нельзя уплотнить массу по всему объему индуктора.

Такой массой наполняют индуктор и уплотняют вибраторами. Сухие массы уплотняют вибраторами высокой частоты, набивные массы уплотняют пневматическими трамбовками. Если в печи будет выплавляться чугун, то футеровку выполняют из оксида магния. Качество футеровки определяется по температуре охлаждающей воды. Наиболее эффективным методом проверки футеровки является проверка по значению индуктивного и активного сопротивления. Эти измерения проводятся с помощью контрольных приборов.

В электрооборудование печи входит:
  • Трансформатор.
  • Батарея конденсаторов для компенсации потерь электрической энергии.
  • Дроссель для подсоединения 1-фазного индуктора к 3-фазной сети.
  • Щиты управления.
  • Кабели питания.

Чтобы печь нормально функционировала, к питанию подключают на 10 киловольт, который имеет на вторичной обмотке 10 ступеней напряжения для регулировки мощности печи.

Набивочные материалы футеровки содержат:
  • 48% сухого кварца.
  • 1,8% кислоты борной, просеянной через мелкое сито с ячейками 0,5 мм.

Массу для футеровки готовят в сухом виде с помощью смесителя, и последующей просевкой через сито. Приготовленная смесь не должна храниться более 15 часов после подготовки.

Футеровку тигля производят с помощью уплотнения вибраторами. Электрические вибраторы используются для футеровки больших печей. Вибраторы погружают в пространство шаблона и производят уплотнение массы через стенки. При уплотнении вибратор передвигают краном и вертикально вращают.

Тигельные индукционные печи

Основными компонентами тигельной печи являются индуктор и генератор. Для изготовления индуктора используется медная трубка в виде намотанных 8-10 витков. Формы индукторов могут выполняться различных видов.

Этот вид печи наиболее распространенный. В конструкции печи нет сердечника. Распространенная форма печи представляет собой цилиндр из огнестойкого материала. Тигель находится в полости индуктора. К нему подводится питание переменного тока.

Преимущества тигельных печей
  • Энергия выделяется при загрузке материала в печь, поэтому вспомогательные нагревательные элементы не нужны.
  • Достигается высокая однородность многокомпонентных сплавов.
  • В печи можно создать реакцию восстановления, окисления, независимо от величины давления.
  • Высокая производительность печей из-за повышенной удельной мощности на любых частотах.
  • Перерывы в плавке металла не влияют на эффективность работы, так как для разогрева не требуется много электроэнергии.
  • Возможность любых настроек и простая эксплуатация с возможностью автоматизации.
  • Нет местных перегревов, температура выравнивается по всему объему ванны.
  • Быстрое плавление, позволяющее создать качественные сплавы с хорошей однородностью.
  • Экологическая безопасность. Внешняя среда не подвергается никакому вредному воздействию печи. Плавка также не оказывает вреда природе.
Недостатки тигельных печей
  • Малая температура шлаков, применяющихся для обработки зеркала расплава.
  • Малая стойкость футеровки при резких температурных перепадах.

Несмотря на имеющиеся недостатки, тигельные индукционные печи получили большую популярность на производстве и в других областях.

Индукционные печи для отопления помещения

Чаще всего такая печь устанавливается в помещении кухни. В ее конструкции основной частью является сварочный инвертор. Конструкция печи обычно совмещается с водонагревательным котлом, который дает возможность для отопления всех помещений в здании. Также есть возможность подключения подачи горячей воды в здание.

Эффективность работы такого устройства небольшая, однако, нередко такое оборудование все-таки применяется для отопления дома.

Конструкция нагревающей части индукционного котла подобна трансформатору. Наружный контур – это обмотки своеобразного трансформатора, которые подключаются к сети. Второй контур внутренний – это устройство обмена теплом. В нем происходит циркуляция теплоносителя. При подключении питания катушка создает переменное . В итоге внутри теплообменника индуцируются токи, которые осуществляют его нагревание. Металл нагревает теплоноситель, который обычно состоит из воды.

На таком же принципе основана работа бытовых индукционных плит, в которых в качестве вторичного контура выступает посуда из специального материала. Такая плита намного экономичнее обычных плит из-за отсутствия тепловых потерь.

Водонагреватель котла оснащен устройствами управления, которые дают возможность поддержания температуры теплоносителя на определенном уровне.

Отопление электроэнергией является дорогим удовольствием. Оно не может создать конкуренцию с твердым топливом и газом, дизельным топливом и сжиженным газом. Одним из методов снижения расходов является установка теплоаккумулятора, а также подключение котла в ночное время, так как ночью чаще всего действует льготное начисление за электричество.

Для того, чтобы принять решение об установке индукционного котла для дома, необходимо получить консультацию у профессиональных специалистов по теплотехнике. У индукционного котла практически нет преимуществ перед обычным котлом. Недостатком является высокая стоимость оборудования. Обычные котел с ТЭНами продается уже готовым к установке, а индукционный нагреватель требует дополнительного оборудования и настройки. Поэтому, прежде чем приобрести такой индукционный котел, необходимо произвести тщательный экономический расчет и планировку.

Футеровка индукционных печей

Процесс футеровки необходим для обеспечения защиты корпуса печи от воздействия повышенных температур. Она дает возможность значительно сократить потери тепла, увеличить эффективность плавки металла или нагрева материала.

Для футеровки применяют кварцит, являющийся модификацией кремнезема. К материалам для футеровки предъявляются некоторые требования.

Такой материал должен обеспечить 3 зоны состояний материала:
  • Монолитная.
  • Буферная.
  • Промежуточная.

Только наличие трех слоев в покрытии способно защитить кожух печи. На футеровку отрицательно влияет неправильная укладка материала, плохое качество материала и тяжелые условия работы печи.

Индукционные нагреватели работают по принципу “получение тока из магнетизма”. В специальной катушке генерируется переменное магнитное поле высокой мощности, которое порождает вихревые электрические токи в замкнутом проводнике.

Замкнутым проводником в индукционных плитах является металлическая посуда, которая разогревается вихревыми электрическими токами. В общем, принцип работы таких приборов не сложен, и при наличии небольших познаний в физике и электрике, собрать индукционный нагреватель своими руками не составит большого труда.

Самостоятельно могут быть изготовлены следующие приборы:

  1. Приборы для нагрева в котле отопления.
  2. Мини-печи для плавки металлов.
  3. Плиты для приготовления пищи.

Индукционная плита своими руками, должна быть изготовлена с соблюдением всех норм и правил для эксплуатации данных приборов. Если за пределы корпуса в боковых направлениях будет выделяться опасное для человека электромагнитное излучение, то использовать такой прибор категорически запрещается.

Кроме этого большая сложность при конструировании плиты заключается в подборе материала для основания варочной поверхности, которое должно удовлетворять следующим требованиям:

  1. Идеально проводить электромагнитное излучение.
  2. Не являться токопроводящим материалом.
  3. Выдерживать высокую температурную нагрузку.

В бытовых варочных индукционных поверхностях используется дорогая керамика, при изготовлении в домашних условиях индукционной плиты, найти достойную альтернативу такому материалу – довольно сложно. Поэтому, для начала следует сконструировать что-нибудь попроще, например, индукционную печь для закалки металлов.

Инструкция по изготовлению

Чертежи


Рисунок 1. Электрическая схема индукционного нагревателя
Рисунок 2. Устройство. Рисунок 3. Схема простого индукционного нагревателя

Для изготовления печи понадобятся следующие материалы и инструменты:

  • припой;
  • текстолитовая плата.
  • мини-дрель.
  • радиоэлементы.
  • термопаста.
  • химические реагенты для травления платы.

Дополнительные материалы и их особенности:

  1. Для изготовления катушки , которая будет излучать необходимое для нагрева переменное магнитное поле, необходимо приготовить отрезок медной трубки диаметром 8 мм, и длиной 800 мм.
  2. Мощные силовые транзисторы являются самой дорогой частью самодельной индукционной установки. Для монтажа схемы частотного генератора необходимо приготовить 2 таких элемента. Для этих целей подойдут транзисторы марок: IRFP-150; IRFP-260; IRFP-460. При изготовлении схемы используются 2 одинаковых из перечисленных полевых транзисторов.
  3. Для изготовления колебательно контура понадобятся керамические конденсаторы ёмкостью 0,1 mF и рабочим напряжением 1600 В. Для того, чтобы в катушке образовался переменный ток высокой мощности, потребуется 7 таких конденсаторов.
  4. При работе такого индукционного прибора , полевые транзисторы будут сильно разогреваться и если к ним не будут присоединены радиаторы из алюминиевого сплава, то уже через несколько секунд работы на максимальной мощности, данные элементы выйдут из строя. Ставить транзисторы на теплоотводы следует через тонкий слой термопасты, иначе эффективность такого охлаждения будет минимальна.
  5. Диоды , которые используются в индукционном нагревателе, обязательно должны быть ультрабыстрого действия. Наиболее подходящими для данной схемы, диоды: MUR-460; UF-4007; HER – 307.
  6. Резисторы, которые используются в схеме 3: 10 кОм мощностью 0,25 Вт – 2 шт. и 440 Ом мощностью – 2 Вт. Стабилитроны: 2 шт. с рабочим напряжением 15 В. Мощность стабилитронов должна составлять не менее 2 Вт. Дроссель для подсоединения к силовым выводам катушки используется с индукцией.
  7. Для питания всего устройства понадобится блок питания мощностью до 500. Вт. и напряжением 12 – 40 В. Запитать данное устройство можно от автомобильного аккумулятора, но получить наивысшие показания мощности при таком напряжении не получится.


Сам процесс изготовления электронного генератора и катушки занимает немного времени и осуществляется в такой последовательности:

  1. Из медной трубы делается спираль диаметром 4 см. Для изготовления спирали следует медную трубку накрутить на стержень с ровной поверхностью диаметром 4 см. Спираль должна иметь 7 витков, которые не должны соприкасаться. На 2 конца трубки припаиваются крепёжные кольца для подключения к радиаторам транзистора.
  2. Печатная плата изготавливается по схеме. Если есть возможность поставить полипропиленовые конденсаторы, то благодаря тому, что такие элементы обладают минимальными потерями и устойчивой работой при больших амплитудах колебания напряжений, устройство будет работать намного стабильнее. Конденсаторы в схеме устанавливаются параллельно образуя с медной катушкой колебательный контур.
  3. Нагрев металла происходит внутри катушки, после того как схема будет подключена к блоку питания или аккумулятору. При нагреве металла необходимо следить за тем, чтобы не было короткого замыкания обмоток пружины. Если коснуться нагреваемым металлом 2 витка катушки одновременно, то транзисторы выходят из строя моментально.

Нюансы


  1. При проведении опытов по нагреву и закалке металлов , внутри индукционной спирали температура может быть значительна и составляет 100 градусов Цельсия. Этот теплонагревательный эффект можно использовать для нагрева воды для бытовых нужд или для отопления дома.
  2. Схема нагревателя рассмотренного выше (рисунок 3) , при максимальной нагрузке способна обеспечить излучение магнитной энергии внутри катушки равное 500 Вт. Такой мощности недостаточно для нагрева большого объёма воды, а сооружение индукционной катушки высокой мощности потребует изготовление схемы, в которой необходимо будет использовать очень дорогие радиоэлементы.
  3. Бюджетным решением организации индукционного нагрева жидкости , является использование нескольких устройств описанных выше, расположенных последовательно. При этом, спирали должны находиться на одной линии и не иметь общего металлического проводника.
  4. В качестве используется труба из нержавеющей стали диаметром 20 мм. На трубу «нанизываются» несколько индукционных спиралей, таким образом, чтобы теплообменник оказался в середине спирали и не соприкасался с её витками. При одновременном включении 4 таких устройств, мощность нагрева будет составлять порядка 2 Квт, что уже достаточно для проточного нагрева жидкости при небольшой циркуляции воды, до значений позволяющих использовать данную конструкцию в снабжении тёплой водой небольшого дома.
  5. Если соединить такой нагревательный элемент с хорошо изолированным баком , который будет расположен выше нагревателя, то в результате получится бойлерная система, в которой нагрев жидкости будет осуществляться внутри нержавеющей трубы, нагретая вода будет подниматься вверх, а её место будет занимать более холодная жидкость.
  6. Если площадь дома значительна , то количество индукционных спиралей может быть увеличено до 10 штук.
  7. Мощность такого котла можно легко регулировать путём отключения или включения спиралей. Чем больше одновременно включённых секций, тем больше будет мощность работающего таким образом отопительного устройства.
  8. Для питания такого модуля понадобится мощный блок питания. Если есть в наличии инверторный сварочный аппарат постоянного тока, то из него можно изготовить преобразователь напряжения необходимой мощности.
  9. Благодаря тому, что система работает на постоянном электрическом токе , который не превышает 40 В, эксплуатация такого устройства относительно безопасна, главное обеспечить в схеме питания генератора блок предохранителей, которые в случае короткого замыкания обесточат систему, там самым исключив возможность возникновения пожара.
  10. Можно таким образом организовать “бесплатное” отопление дома , при условии установки для питания индукционных устройств аккумуляторных батарей, зарядка которых будет осуществляться за счёт энергии солнца и ветра.
  11. Аккумуляторы следует объединить в секции по 2 шт., подключённые последовательно. В результате, напряжение питания при таком подключении будет не менее 24 В., что обеспечит работу котла на высокой мощности. Кроме этого, последовательное подключение позволит снизить силу тока в цепи и увеличить срок эксплуатации аккумуляторов.


  1. Эксплуатация самодельных устройств индукционного нагрева , не всегда позволяет исключить распространение вредного для человека электромагнитного излучения, поэтому индукционный котёл следует устанавливать в нежилом помещении и экранировать оцинкованной сталью.
  2. Обязательно при работе с электричеством следует соблюдать правила техники безопасност и, особенно это касается сетей переменного тока напряжением 220 В.
  3. В качестве эксперимента можно изготовить варочную поверхность для приготовления пищи по схеме указанной в статье, но эксплуатировать данный прибор постоянно не рекомендуется по причине несовершенства самостоятельного изготовления экранирования данного устройства, из-за этого возможно воздействие на организм человека вредного электромагнитного излучения, способного негативно сказаться на здоровье.

Бытовая индукционная печь способна с легкостью обогреть жилище. В промышленности данные устройства задействованы в плавке различных металлов. Дополнительно они могут участвовать в термообработке деталей, а также их закалке. Основным преимуществом печи индукционного типа является простота использования. Вдобавок, они просты в обслуживании и не требуют периодических осмотров, что очень важно.

Для установки данного устройства абсолютно не нужно выделять отдельное помещение. Производительность у этих приборов очень хорошая. Во многом это связано с тем, что в конструкции отсутствуют детали, которые подвержены механическому износу. В целом печи индукционного типа являются безопасными для здоровья человека и опасности во время эксплуатации не представляют.

Как это работает?

Работа индукционной печи начинается с подачи переменного тока на генератор. При этом он проходит через специальный индуктор, который находится внутри конструкции. Далее в устройстве задействуется конденсатор. Его основной задачей является образование колебательного контура. При этом вся система настраивается на рабочую частоту. Индуктор в печи занимается созданием переменного магнитного поля. В это время напряжение в устройстве возрастает до 200 В.

Для замыкания цепи в системе имеется феромагнитный сердечник, однако он устанавливается не во всех моделях. Впоследствии магнитное поле взаимодействует с заготовкой и создает мощный поток. Далее происходит индуцирование электропроводящего элемента и возникает вторичное напряжение. При этом в конденсаторе образуется вихревой ток. Согласно закону Джоуля-Ленца он отдает свою энергию индуктору. В результате заготовка в печи нагревается.

Самодельные печи индукционного типа

Индукционная печь своими руками делается строго по чертежам с соблюдением правил безопасности. Корпус устройства следует подбирать из алюминиевого сплава. В верхней части конструкции должна быть предусмотрена большая площадка. Ее толщина обязана составлять не менее 10 мм. Для набивки тигля чаще всего используют шаблон из стали. Для слива расплавленного металла потребуется полость футеровки в виде носика. При этом в конструкции должна иметься площадка для набивки.

Для секций над шаблоном устанавливают изолирующую подставку. Непосредственно под ней будет располагаться шарнирная опора. С целью охлаждения индуктора в печи должен иметься штуцер. Напряжение на прибор подается через мост, который находится в нижней части устройства. Для наклона емкости индукционная печь, своими руками сделанная, должна иметь отдельный редуктор. При этом лучше всего сделать рукоять, чтобы была возможность сливать металл вручную.

Печи компании “Термолит”

Индукционные печи для плавки металла данной торговой марки имеют приемлемую мощность преобразователя. При этом емкость камер в моделях может сильно отличаться. Средняя скорость плавления металла составляет 0.4 т/ч. При этом номинальное напряжение питающей сети колеблется в районе 0.3 В. Расход воды в печи индукционного типа зависит от системы охлаждения. Обычно данный параметр составляет 10 куб.м/ч. При этом удельный расход электроэнергии довольно высокий.

Характеристики печи “Термолит ТМ1”

Данная печь для плавки (индукционная) имеет общую емкость 0.03 тонны. При этом мощность преобразователя составляет только 50 кВт, а средняя скорость плавления – 0.04 тонны в час. Напряжение питающей среды должно быть не менее 0.38 В. Расход воды для охлаждения в этой модели незначительный. Во многом это связано с малой мощностью устройства.

Из недостатков следует выделить большой расход электроэнергии. В среднем за час работы печи потребляется примерно 650 кВт. Преобразователь частоты в данной модели имеется класса “ТПЧ-50”. В целом “Термолит ТМ1” является оборудованием экономным, но со слабой производительностью.

Печь индукционного типа “ТГ-2”

Индукционные плавильные печи серии “ТГ” выпускаются с емкостью камеры 0.6 тонны. Номинальная мощность устройства составляет 100 кВт. При этом за час непрерывной работы есть возможность расплавить 0.16 тонны цветных металлов. Питается данная модель от сети с напряжением 0.3 В.

Расход воды у печи “ТГ-2” индукционного типа довольно значительный и за час работы в среднем расходуется до 10 кубических метров жидкости. Все это связано с необходимостью интенсивного охлаждения редуктора. Положительной стороной является умеренное потребление электроэнергии. Обычно за час эксплуатации потребляется до 530 кВт электричества. Преобразователь частоты в модели “ТГ-2” установлен класса “ТПЧ-100”.

Печи “Термо Про”

Основными модификациями оборудования от данной компании являются индукционные плавильные печи “САТ 05”, “САК-1”, и “СОТ 05”. Средняя номинальная температура плавления составляет у них 900 градусов. При этом мощность устройств колеблется в районе 150 кВт. Дополнительно следует отметить хорошую их производительность. За час работы цветных металлов можно расплавить 80 кг. При этом многие модели “Термо Про” изготавливаются для узконаправленного использования. Некоторые из них предназначены исключительно для работы с алюминием, в то время как другие модификации служат для расплавления свинца или олова.

Модификация “САТ 05”

Данная индукционная печь предназначена для расплава алюминия. Мощность этого устройства составляет ровно 20 кВт. При этом за час работы можно пропускать до 20 кг металла. Емкость камеры в модели “САТ 05” составляет 50 кг, а преобразователь частоты имеется класса “ТПЧ”.

Батареи в устройстве установлены конденсаторного типа. В нижней части конструкции производителем проведен специальный водоохлаждаемый кабель. Пульт управления в данной модели имеется. Среди прочего следует отметить большой комплект печи “САТ 05”. Включает он в себя все монтажные принадлежности, а также эксплуатационные документы.

Параметры печи “САК-1”

Данная индукционная печь чаще всего используется для плавки свинца, а также олова. В отдельных случаях разрешается закладывать медь, однако производительность значительно падает. Средняя температура плавления колеблется в районе 1000 градусов, мощность данное устройство имеет в 250 кВт. За час непрерывной работы есть возможность пропустить до 400 кг цветных металлов. При этом емкость оборудования позволяет загружать до 1000 кг материала. Напряжение питающей сети составляет 0.3 кВ.

Расход воды для охлаждения модели “САК-1” незначительный. За час печью потребляется примерно 10 кубических метров жидкости. Удельный расход электроэнергии также небольшой и составляет 530 кВт. Преобразователь частоты в данной конструкции предусмотрен марки “ТПЧ-400”. В целом модель “САК-1” получилась экономичной и простой в использовании.

Обзор модели “САК 05”

Индукционные печи для плавки металла “САК 05” отличаются большой емкостью – 0.5 т. При этом мощность питающего преобразователя составляет 400 кВт. Рабочая скорость расплавления в данной печи довольно высокая. Номинальное напряжение устройства равняется 0.3 кВ. За час работы воды для охлаждения системы расходуется примерно 11 кубических метров. Также следует отметить, что расход электроэнергии немалый и составляет 530 кВт. Преобразователь частоты в устройстве имеется класса “ТПЧ-400”. При этом он способен нагнетать предельную температуру до 800 градусов. Предназначена индукционная печь “САК 05” исключительно для расплава алюминия и бронзы. Теплообменный шкаф установлен производителем марки “ИМ”. Еще следует отметить удобный пульт для управления. Сигнализация и гидростанция в системе имеются.

Помимо прочего, в стандартный комплект включается набор турбошин и монтажных принадлежностей. В целом модель “САК 05” получилась довольно защищенной, и пользоваться ей можно без риска для здоровья. Во многом это было достигнуто за счет штоков, которые крепятся на гидроцилиндрах. При этом металл практически не брызгает. Непосредственно подстройка частоты во время работы происходит в автоматическом режиме. Конденсаторы применяются в этой модели среднего напряжения.

Индукционная печь своими руками: схема, как собрать?

Домашняя индукционная печь справляется с плавкой относительно небольших порций металла. Однако такой горн не нуждается ни в дымоходе, ни в мехах, подкачивающих воздух в зону плавки. А всю конструкцию подобной печи можно разместить на письменном столе. Поэтому разогрев с помощью электрической индукции является оптимальным способом плавки металлов в домашних условиях. И в этой статье мы рассмотрим конструкции и схемы сборки подобных печей.

Как устроена индукционная печь – генератор, индуктор и тигель

В заводских цехах можно встретить канальные индукционные печи для плавки цветных и черных металлов. У этих установок очень высокая мощность, задаваемая внутренним магнитопроводом, который повышает плотность электромагнитного поля и температуру в тигле печи.

В промышленных масштабах производятся канальные индукционные печи для плавки цветных и черных металлов

Однако канальные конструкции расходуют большие порции энергии и занимают много места, поэтому в домашних условиях и небольших мастерских применяется установка без магнитопровода – тигельная печь для плавки цветного/черного металла. Такую конструкцию можно собрать даже своими руками, ведь тигельная установка состоит из трех основных узлов:

  • Генератора, выдающего переменный ток с высокими частотами, которые необходимы для повышения плотности электромагнитного поля в тигле. Причем, если диаметр тигля можно будет сопоставить с длинной волны частоты переменного тока, то такая конструкция позволит трансформировать в тепловую энергию до 75 процентов электричества, потребляемого установкой.
  • Индуктора – медной спирали, созданной на основе точного просчета не только диаметра и количества витков, но и геометрии проволоки, используемой в этом процессе. Контур индуктора должен быть настроен на усиление мощности в результате возникновения резонанса с генератором, а точнее с частотой питающего тока.
  • Тигля – тугоплавкого контейнера, в котором и происходит вся плавильная работа, инициируемая за счет возникновения в структуре металла вихревых токов. При этом диаметр тигля и прочие габариты этого контейнера определяются строго по характеристикам генератора и индуктора.

Такую печь может собрать любой радиолюбитель. Для этого ему нужно найти правильную схему и запастить материалами и деталями. Перечень всего этого вы сможете найти ниже по тексту.

Из чего собирают печи – подбираем материалы и детали

В основе конструкции самодельной тигельной печи лежит простейший лабораторный инвертор Кухтецкого. Схема этой установки на транзисторах имеет следующий вид:

Схема установки на транзисторах

На основе этого рисунка-схемы вы сможете собрать индукционную печь, используя следующие компоненты:

  • два транзистора – желательно полевого типа и марки IRFZ44V;
  • медный провод диаметром 2 миллиметра;
  • два диода марки UF4001, еще лучше — UF4007;
  • два дроссельных кольца – их можно извлечь из старого блока питания от десктопа;
  • три конденсатора емкостью по 1 мкФ каждый;
  • четыре конденсатора емкостью по 220нФ каждый;
  • один конденсатор с емкостью 470 нФ;
  • один конденсатор с емкостью 330 нФ;
  • один резистор на 1 ватт (или 2 резистора по 0,5 ватта каждый), рассчитанный на сопротивление 470 Ом;
  • медный провод диаметром 1,2 миллиметра.

Кроме того, вам понадобится пара радиаторов – их можно снять со старых материнских плат или кулеров для процессоров, и аккумуляторная батарея емкостью не менее 7200 мАч от старого источника бесперебойного питания на 12 В. Ну а емкость-тигель в данном случае фактически не нужна – в печи будет плавиться прутковый металл, который можно удерживать за холодный торец.

Пошаговая инструкция для сборки – несложные операции

Распечатайте и повесьте над рабочим столом чертеж лабораторного инвертора Кухтецкого. После этого разложите все радиодетали по сортам и маркам и разогрейте паяльник. Закрепите два транзистора на радиаторах. А если вы будете работать с печью дольше 10-15 минут подряд, закрепите на радиаторах кулеры от компьютера, подключив их к рабочему блоку питания. Схема распиновки транзисторов из серии IRFZ44V выглядит следующим образом:

Схема распиновки транзисторов

Возьмите медную проволоку на 1,2 миллиметра и намотайте на ее на ферритовые кольца, сделав по 9-10 витков. В итоге у вас получатся дроссели. Расстояние между витками определяется диаметром кольца, исходя из равномерности шага. В принципе все можно сделать «на глаз», варьируя число витков в пределах от 7 до 15 оборотов. Соберите батарею из конденсаторов, соединяя все детали параллельно. В итоге у вас должна получиться батарея на 4,7 мкФ.


Теперь сделайте индуктор из медной 2-миллиметровой проволоки. Диаметр витков в этом случае может равняться диаметру фарфорового тигля или 8-10 сантиметрам. Число витков не должно превышать 7-8 штук. Если в процессе испытаний мощность печи покажется вам недостаточной – переделайте конструкцию индуктора, меняя диаметр и число витков. Поэтому на первых парах контакты индуктора лучше сделать не паянными, а разъемными. Далее соберите все элементы на плате из текстолита, опираясь на чертеж лабораторного инвертора Кухтецкого. И подключите к контактам питания аккумулятор на 7200 мАч. Вот и все.

Теперь вы можете проводить испытания печи, подбирая правильные параметры индуктора для каждой разновидности металла или тигля. Однако во время испытаний или плавки нужно помнить о мерах безопасности при работе с электропечами.

Меры безопасности при плавке металла

Индукционная установка генерирует очень высокую температуру, достаточную для расплавления металла массой до 10-20 грамм. Поэтому при работе  с тиглем нужно использовать фартук из плотного материала и такие же рукавицы. Они уберегут вас от ожогов при случайном пролитии металла из емкости.


Собранную конструкцию печи лучше упрятать в изолированный корпус, оставив за его стенами только индуктор. Это убережет и пользователя, и хрупкие радиодетали. А для вентиляции в корпусе необходимо нарезать или насверлить несколько отверстий, обеспечив приток и отток воздуха.

Остаточное магнитное поле может нагреть металлические детали на одежде пользователя, которые обожгут кожу. Поэтому к тиглю лучше подходить в простой одежде, без молний или металлических пуговиц. Кроме того, все электроприборы лучше удалить от индуктора, как минимум, на метровое расстояние.

Левитационная плавка своими руками

Индукционная печь уже давно не новинка — это изобретение существует еще с го века, однако лишь в наше время, с развитием технологий и элементной базы, оно наконец-то начинает повсеместно входить в быт. Раньше в тонкостях работы индукторных печей было множество вопросов, не все физические процессы были до конца понятны, а сами агрегаты имели массу недостатков и использовались только в промышленности, в основном для плавки металлов. Теперь же, с появлением мощных высокочастотных транзисторов и дешевых микроконтроллеров, совершивших прорыв во всех сферах науки и техники, появились и по-настоящему эффективные индукционные печи, которые можно свободно использовать для бытовых нужд готовка еды, подогрев воды, отопление и даже собрать своими руками. Прежде чем выбрать или изготовить индукторный нагреватель, следует разобраться, что это такое.


Поиск данных по Вашему запросу:

Левитационная плавка своими руками

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам. ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Левитационная all-audio.pro

Индукционная печь для плавки металла своими руками


Наиболее востребованными печами для плавления металлов на небольших производствах являются индукционные плавильные печи. Данные печи применяют для плавки …. Соответственно, для этих печей применяются графитовые тигли различной конструкции.

В частности, графитовые тигли с донным способом разливки требуют использования дополнительной Лабораторный практикум. Для составления схемы необходимы: 4 электронные лампы — тетрода, можно использовать 6l6, 6П3 или Г; Индукционная печь для плавки металлов в домашних условиях может использоваться также Сушка и спекание кислой футеровки индукционных печей для плавки чёрных металлов Сушку и спекание тигля производят способом индукционного нагрева.

Газовая горелка работает от центральной газовой магистрали и баллонов. Российские заводы успешно эксплуатируют печи на газе, они Печи для плавки алюминия и его сплавов Особенности канальных печей для плавки алюминия и его сплавов рис.

Индукционная печь используется для плавки цветных и черных металлов. Агрегаты такого принципа действия применяют в следующих сферах: от тончайшего ювелирного дела до промышленной плавки металлов в крупных размерах.

Моделирование и исследование индукционных систем для плавки металлов в проводящих и непроводящих тиглях тема диссертации и автореферата по ВАК РФ Индукционная тигельная печь для плавки черных и цветных металлов.

Ёмкость 0, 5Т. Корпус плавильного узла использует толстый алюминиевый лист. Сейчас печи с индукционной системой повсеместно используются в процессе плавки металлов.

Ток, производимый в поле индуктора, способствует нагреву вещества, и эта особенность таких устройств является не только Индукционная печь для плавки металлов в домашних условиях может использоваться также для быстрого нагрева металлических элементов, например, при их лужении. Мне пришла в голову идея собрать печь используя тэны от Разработана малогабаритная индукционная электрическая печь для плавления металлов в домашних условиях.

Проведен анализ составных частей схемы и монтаж установки для плавки металла в домашних условиях. Так называемый эффект раскачки напряжения особенно проявляется при значительном отклонении нагрузки инвертора от номинальной величины, характерном для плавки металлов в …. В таблице 1 приве-дены параметры модельного ряда однопостовых индукционных плавильных. Компактная индукционная печь для плавки металла. Индукционные печи — не единственное изобретение, используемое для плавления металлов.

Есть ещё знаменитые мартены, домны и …. Как сделать печь для плавки металла. Даже нетугоплавкие металлы плавятся при довольно высоких температурах: например, алюминий – выше , латунь – выше градусов Цельсия. Чтобы сделать простую плавильную печь в Тигельная плавка металла в домашней мастерской может оказаться очень выгодным делом. Как своими руками сделать тигель для плавки драгоценных, цветных и черных металлов. Общий вид высокочастотной установки для плавки металлов.

Катушка б- бескаркасная, состоит из 10 витков провода ПЭВ 0,8, внутренний диаметр витка 12 мм. Электропечь для плавки металлов самоделки своими руками. Схема индукционная плавка металла. Высокочастотная установка для плавки металлов в Перми с информацией о цене.

Для левитационной плавки металлов схема может быть разной, поэтому в домашних условиях заниматься этим процессом достаточно просто. Способы плавки цветных металлов. Для плавки сплавов на основе меди применяют графитовые тигли. Канальные индукционные печи используют для непрерывной ….

Плавильные печи — индукционные, дуговые, вакуумные печи Графитовые тигли для индукционных установок Соответственно, для этих печей применяются графитовые тигли различной конструкции. Способ и технология для плавки металла в индукционной … Для составления схемы необходимы: 4 электронные лампы — тетрода, можно использовать 6l6, 6П3 или Г; Сушка и спекание кислой футеровки индукционных печей для Особенности канальных печей для плавки различных металлов Печи для плавки алюминия и его сплавов Особенности канальных печей для плавки алюминия и его сплавов рис.

Принцип индукционной печи для плавки различных металлов Индукционная печь используется для плавки цветных и черных металлов. Моделирование и исследование индукционных систем для Индукционные печи-редуктор 1. Печь индукционная своими руками: схема, сборка Сейчас печи с индукционной системой повсеместно используются в процессе плавки металлов. Самодельная индукционная печь для плавки металла Индукционная печь для плавки металлов в домашних условиях может использоваться также для быстрого нагрева металлических элементов, например, при их лужении.

Tool Electric: Схема преобразователя для индукционного Плавка металла в домашних условиях в индукционной Проектирование малогабаритного тиристорного Индукционная печь для плавки металла своими руками Компактная индукционная печь для плавки металла.

Как сделать печь для плавки металла Как сделать печь для плавки металла. Тигель для плавки металла своими руками для свинца Индукционная печь для плавки металлов, изготовленная Самодельный прибор для плавки металлов индукционными Platinumdywity Электропечь для плавки металлов самоделки своими руками.

Левитационная плавка металлов своими руками Для левитационной плавки металлов схема может быть разной, поэтому в домашних условиях заниматься этим процессом достаточно просто. Связаться с нами. Карта сайта.


Левитационная плавка металлов своими руками

Левитационная плавка Образец алюминия массой 2. Мощность инвертора 1. Частота кГц. Всем привет.

Левитационная плавка металла схема. Самодельная индукционная печь для плавки металла своими руками. Простой лабораторный инвертор для.

Индукционный нагреватель Low ZVS 12-48 В 20 A

Индукционная печь хорошо знакома тем, чья профессия или хобби связаны с плавкой, обработкой металла. Их повсеместно используют на металлургических предприятиях. Но при этом такие печки вполне можно использовать для хозяйственных нужд. Скажем больше, данное оборудование при правильном подходе изготавливается своими руками. Однако сперва разберемся в принципе работы и конструкции. Каждая индукционная печь основана на индукционном нагреве. Если говорить более простым языком, то тепло получается за счет электрического тока, который создает электромагнитное поле. При этом не стоит путать понятия индукционная печка и электрокотел. Хотя в обоих случаях используется электричество, приборы совершенно различны между собой, используется разная схема и пр.

Плавка металла в домашних условиях

Забыли пароль? Изменен п. Расшифровка и пояснения – тут. Автор: a , 31 октября в Литейных цех.

Содержание1 Печь индукционная для плавки металла своими руками Компоненты индукционной печи Устройство тигельной печи Как сделать индукционную печь2 Индукционные нагреватели своими руками — как сделать? Индукционная печь своими руками – инструкция!

Простой лабораторный инвертор для индукционного нагрева. Часть 1.

Перспективными применениями технологии индукционной плавки являются производство высокочистых металлов, таких как титан и его сплавы, в индукционных печах с холодным тиглем и плавка Плавка стали в индукционной печи. В индукционных печах для выплавки металла используется тепло, которое выделяется в металле за счет возбуждения в нем электрического тока переменным магнитным полем. Содержание1 Индукционный нагрев или левитационная плавка1. Или между крошками шихты возникнут дуговые разряды, и вся плавка просто взорвется.

Индукционная печь своими руками

Войти через. На AliExpress мы предлагаем тысячи разновидностей продукции всех брендов и спецификаций, на любой вкус и размер. Если вы хотите купить Diy co2 брага и подобные товары, мы предлагаем вам 3, позиций на выбор, среди которых вы обязательно найдете варианты на свой вкус. Кроме того, если вы ищите Diy co2 брага, мы также порекомендуем вам похожие товары, например сварка скруток своими руками , аргона сварка своими руками , левитационная плавка металлов своими руками , вентиляторный опрыскиватель своими руками , co2 своими руками , анодирование алюминия своими руками , анализатор металлов своими руками , капельное орошение своими руками , плавка меди своими руками. Приходите к нам на AliExpress, у нас вы найдете все! Защита Покупателя. Помощь Служба поддержки Споры и жалобы Сообщить о нарушении авторских прав.

Для плавки металла в малых масштабах бывает необходимо какое то приспособление. Особенно это остро ощущается в мастерской или при малом.

Как выбрать индукционную печь

Левитационная плавка своими руками

Плавка металлов — это достаточно специфический и сложный процесс. Он должен выполняться только на специализированном оборудовании, причем процедура реализуется исключительно профессионалами, чтобы не возникало возможности для нанесения значительных повреждений. Металлы могут плавиться разными способами.

Индукционные нагреватели своими руками

ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Взрыв печи во время плавки металла

По медной петле – индуктору – пропускается электрический ток большой силы сотни ампер и большой частоты десятки – сотни кГц. В результате в металлической заготовке, стоящей внутри индуктора или рядом с ним, наводятся токи Фуко, тоже большой силы и частоты. Высокочастотный ток в заготовке под действием скин-эффекта вытесняется в тонкие поверхностные слои, в результате чего его плотность резко возрастает. Слой заготовки, по которому протекают большие токи, начинает быстро разогреваться.

Плавка металла методом индукции широко применяется в разных отраслях: металлургии, машиностроении, ювелирном деле. Простую печь индукционного типа для плавки металла в домашних условиях можно собрать своими руками.

Плавка алюминия в индукционных печах

Нашел пост дневной давности. Извините, но блин.. Дубликаты не найдены. Все комментарии Автора. Самый популярный комментарий на Ютюбе понравился. Осторожно, стереотипы!

Индукционная плавка металлов своими руками

Существует мнение, что изготовить самодельную индукционную печь невозможно. Если не верите, спросите у специалистов в этом деле и девять из десяти согласятся с вышесказанным мнением. И так и так невозможно!


Индукционная печь для плавления: изготовление своими руками

В этой статье предлагаю вам ознакомится с индукционными печами, которые применяют в промышленности для плавки металлов, с их видами и конструкциями.

Если необходимо расплавить цветной или драгоценный металл, то для этого лучше применить индукционную печь, она имеет очень много преимуществ по сравнению с другими видами устройств. А также вы сможете узнать как сделать индукционную печь своими руками и их каких материалов.

Содержание статьи

Индукционная печь и сфера её применения

Индукционные печи применяются для выплавки металлов и отличаются тем, что нагрев в них происходит посредством электрического тока. Возбуждение тока происходит в индукторе, а точнее в непеременном поле.

Плавление металлов в индукционных плавильных печах на сегодняшний день получило широкое распространение за счет их энергоэффективности, надежности, простоты в обслуживание, универсальности, возможности получения высококачественных отливок, а также относительно низкой стоимости.

Для нагрева и плавки железной руды и металлов сталелитейная промышленность применяет различные типы печей для переработки металла.

По виду применяемого топлива индукционные печи бывают – пламенные, к ним относятся мартеновские, доменные, шахтные, газовые тигельные, и печи для плавки металла с электрическим нагревом.

Электропечи имеют классификацию, которая зависит от метода конвертации электрической энергии в тепловую.

Одним из таких методов является плавка металлов в среде индуктивного магнитного поля.

К основным характеристикам индукционных печей относятся:

  • название металла, подлежащего плавлению;
  • емкость в тоннах;
  • мощность в киловаттах;
  • напряжение и частота питающей сети, номинальное значение тока и число фаз.

Преимущества индукционных печей

  • Высокая чистота получаемого расплава.

    В других типах металлоплавильных термопечей обычно имеется прямой контакт теплоносителя с материалом, и, как следствие, — загрязнение последнего.

    В индукционных печах нагрев производится поглощением внутренней структурой проводящих материалов электромагнитного поля индуктора. Поэтому такие печи идеальны для ювелирных производств.

  • Для термических печей главной проблемой является уменьшение содержания в расплавах черных металлов фосфора и серы, ухудшающих их качество.
  • Высокий кпд индукционно плавильных устройств, доходящий до 98%.
  • Большая скорость плавки благодаря нагреву образца изнутри и, как следствие высокая производительность ИПП, особенно для маленьких рабочих объемов до 200 кг.
  • Разогревание муфельной электропечи с загрузкой 5 кг происходит в течение нескольких часов, индукционной печи — не более часа.
  • Аппараты с загрузкой до 200 кг просты в размещении, монтаже и эксплуатации.

Разновидности индукционных печей

В группе производственного металлургического оборудования можно выделить несколько разновидностей печей:

  1. Тигельные.

    Один из самых распространенных в металлургии видов.

    В конструкции таких агрегатов отсутствует сердечник. Подобные устройства могут применяться для плавки и обработки любых металлов. Хорошо зарекомендовали себя не только в металлургии, но и в других отраслях, например, в ювелирном деле.

    Важнейшими элементами тигельной печи индукционного типа являются:

    • индуктор;
    • генератор напряжения питания.

    Достоинства тигельных плавильных печей:

    • Выделение энергии непосредственно в загрузке, без промежуточных нагревательных элементов;
    • Интенсивная электродинамическая циркуляция расплава в тигле, обеспечивающая быстрое плавление мелкой шихты, отходов, выравнивание температуры по объёму ванны и отсутствие местных перегревов, гарантирующая получение многокомпонентных сплавов, однородных по химическому составу;
    • Принципиальная возможность создания в печи любой атмосферы (окислительной, восстановительной или нейтральной) при любом давлении;
    • Высокая производительность, достигаемая благодаря высоким значениям удельной мощности, особенно на средних частотах;
    • Возможность полного слива металла из тигля и относительно малая масса футеровки печи, что создаёт условия для снижения тепловой инерции печи благодаря уменьшению тепла, аккумулируемого футеровкой. Печи этого типа удобны для периодической работы с перерывами между плавками и обеспечивают возможность быстрого перехода с одной марки сплава на другую;
    • Простота и удобство обслуживания печи, управления и регулировки процесса плавки, широкие возможности для механизации и автоматизации процесса;
  2. Канальные.

    По конструкции напоминают трансформатор.

  3. Вакуумные.

    Используются в том случае, если необходимо обеспечить удаление из расплава примесей.

Конструкция индукционного нагревателя представляет собой многовитковую катушку цилиндрической формы, которая называется индуктором, через него пропускается электрическое напряжение переменного тока, вследствие чего возникают магнитные поля, возбуждающие вихревые токи.

Во внутреннее пространство индуктора помещается сосуд, или емкость, в которой находится металл или руда. Под воздействием магнитного поля и вихревых токов в металле повышается сопротивление, что по всем законам физики вызывает его нагрев и за счет этого происходит процесс плавки.

Мощность индукционных плавильных печей зависит от величины подаваемого напряжения и частоты электрического тока. Эта зависимость применяется в типах индукционных печей – нагревательные установки для термической обработки и плавильные печи.

Печи промышленного назначения делятся на несколько типов.

  • Конструкции средней частоты обычно используются в машиностроении и металлургии. С их помощью плавится сталь, а при использовании графитовых тиглей и цветные металлы.
  • Конструкции промышленной частоты применяются при выплавке чугуна.
  • Конструкции сопротивления предназначаются для плавки алюминия, алюминиевых сплавов, цинка.

Индукционная печь широко применяется на больших и малых предприятиях для плавки металлов (цветных и черных). В индукционных литейных печах металл или сплав нагревается до изменения своего агрегатного состояния.

При этом, канальные печи, несмотря на более высокий КПД используются гораздо реже — в основном, для получения чугуна высокого качества и сплавов, температура плавления которых является относительно низкой, а также для плавления цветных металлов.

Для стали такие печи не используются, так как температура ее плавления способствует сильному снижению стойкости футеровки (защитной отделки). Также нельзя плавить низкосортную породу, стружку и мелкую породу.

Тигельные печи применяются гораздо чаще из-за простоты эксплуатации и более широких возможностей управления процессом, включая возможность нерегулярного и прерывистого режима работы. Они хороши как для производства большого количества литья в несколько десятков тонн, так и для небольших порций, измеряющихся десятками грамм.

С помощью тигельных печей осуществляется плавка легированных сталей и прочих сплавов, для которых нужна особая чистота химического состава и однородность.

Особенности применения индукционных печей

Индукционная печь — часть индукционной установки, включающая в себя индуктор, каркас, камеру для нагрева или плавки, вакуумную систему, механизмы наклона печи или перемещения нагреваемых изделий в пространстве и др.

Индукционная тигельная печь (индукционная печь без сердечника), представляет собой плавильный тигель цилиндрической формы, выполненный из огнеупорного материала и помещённый в полость индуктора, подключенного к источнику переменного тока.

Футеровка индукционной плавильной печи должна обладать следующими свойствами:

  • высокой огнеупорностью и шлакоустойчивостью;
  • высокой термостойкостью;
  • высокой механической прочностью;
  • минимальной толщиной.

Конструктивная схема индукционных печей имеет свои особенности, которых нет в других конструкциях печей.

Передача электрической энергии к нагреваемому объекту происходит без контакта с электроустановкой.

Выделение тепла происходит непосредственно в месте нагрева, что позволяет максимально использовать энергию образующегося тепла.

Высокая скорость нагрева объекта, помещенного в индуктор.


Индукционные печи для плавки металлов значительно меньше потребляют электроэнергию.

Так как этот метод нагрева происходит непосредственно в среде металла, это позволяет получать их сплавы различных марок и свойств фактически не имеющих примесей и получать отливки равномерные по химическому составу.

В индукционных печах можно плавить различные типы металлов, это стали различных марок, высококачественный чугун, цветные металлы.

Особенность конструкции нагревателей, это малая масса футеровки индукционной печи по сравнению с массой металла, в связи, с чем снижается тепловая энергия печи, позволяет производить плавку периодически, что исключается в печах других конструкций.

К недостаткам индукционных печей можно отнести следующие факторы:

  • дорогое и сложное в изготовление электрическое оборудование;
  • наличие «холодных» шлаков, которые затрудняют процесс рафинации металла, этот метод термообработки используется при изготовлении высококачественных сталей;
  • от резкого перепада температур, низкая долговечность футеровки.

Применение индукционных нагревательных печей позволяет автоматизировать процессы плавки, получать высоко легирующие металлы, обеспечивать хорошие условия труда для обслуживающего персонала. К тому же максимально снижается загрязнение окружающей среды.

В индукционных печах выплавляют сталь и сплавы из легированных отходов методом переплава, или из чистого шихтового железа и скрапа с добавкой ферросплавов методом сплавления.

После расплавления шихты на поверхность металла загружают шлаковую смесь для уменьшения тепловых потерь металла и уменьшения угара легирующих элементов, защиты его от насыщения газами.

При плавке в кислых печах, после расплавления и удаления плавильного шлака, наводят шлак из боя стекла (SiO2). Для окончательного раскисления перед выпуском металла в ковш вводят ферросилиций, ферромарганец и алюминий.

В основных печах раскисление проводят смесью из порошкообразной извести, кокса, ферросилиция, ферромарганца и алюминия.

В таких печах выплавляют высококачественные легированные стали с высоким содержанием марганца, титана, никеля, алюминия, а в печах с кислой футеровкой – конструкционные, легированные другими элементами стали.

В печах можно получать стали с незначительным содержанием углерода и безуглеродистые сплавы, так как нет науглероживающей среды.

При вакуумной индукционной плавке индуктор, тигель, дозатор шихты и изложницы, помещают в вакуумные камеры. Получают сплавы высокого качества с малым содержанием газов, неметаллических включений и сплавы, легированные любыми элементами.

Преимущества перед другими видами плавильных печей

Индукционные печи – не единственное изобретение, используемое для плавления металлов.

Есть ещё знаменитые мартены, домны и другие виды. Однако рассматриваемая нами печь имеет перед всеми остальными ряд неоспоримых преимуществ.

Печи, работающие на принципе индукции, могут быть довольно компактными, и их размещение не доставит никаких трудностей.

Высокая скорость плавки. Если другие печи для плавки металла требуют несколько часов только на разогрев, индукционная справляется с этим в несколько раз быстрее.

Коэффициент полезного действия лишь немного не достигает отметки в 100 %.

По чистоте расплава индукционная печь уверенно занимает первое место. В других устройствах приготовленная к расплаву заготовка непосредственно соприкасается с нагревательным элементом, что зачастую приводит к загрязнению. Токи Фуко нагревают заготовку изнутри, воздействуя на молекулярную структуру металла, и побочных элементов в неё не попадает.

Последнее преимущество просто необходимо в ювелирном деле, где частота материала повышает его ценность и уникальность.

Индукционные печи используют при плавке металлов принципиально иной метод нагрева. Благодаря этому, усовершенствовалась и технология плавки, расширились возможности переплавления металлов из лома.

Работа индукционных печей построена на принципе выделения тепла металлом при прохождении через него электрического тока. Таким образом, нагрев происходит не за счет тепловых волн, достигающих металла, а за счет превращения металлической массы в самостоятельный источник выделения тепла.

Для создания электромагнитного поля в печи используется индуктор. В связи с этим применяемый принцип плавки обозначается как индукционный нагрев. Индуктор входит в конструкцию плавильного агрегата.

Обязательное условие эффективной работы печи – продуманная система охлаждения. К печи необходимо одновременно подвести и электроснабжение для нагрева металлов, и воду для охлаждения самого индуктора.

При использовании индукционных печей значительно повышается удобство и качество плавки металлов. Под воздействием электромагнитного потока в расплавленной массе металла усиливается циркуляция.

Это способствует повышению однородности полученного в результате плавки металла.

Кроме того, плавильные печи, использующие принцип индукционного нагрева, дают на выходе металл с более высокими показателями и по чистоте, и по однородности.

Повышение качества металла дополняется снижением себестоимости всего процесса плавки. Достигается это за счет экономии электроэнергии, затрачиваемой на весь процесс переплавки металлов.

Высокий коэффициент полезного действия работы печей подобного типа — еще одно дополнительное условие, приводящее к снижению производственных затрат.

В настоящий момент в промышленности чаще используются индукционные печи высокой частоты.

Однако, среднечастотные печи также имеют свои преимущества. Они позволяют снизить расходы электроэнергии почти в два раза.

Индукционные печи среднего нагрева отличаются сжатым временным циклом плавки (от 40 до 45 минут). Это достигается за счет того, что значительно повышен предел допустимой мощности в таких печах.

При использовании печей этого типа расширяются и возможности усовершенствовать технологию плавки металлов. Например, для производства чугуна можно использовать отходы других производств (кузнечного, токарно-фрезерного, прокатного).

Полученный состав чугуна близок к идеальному. Это достигается за счет того, что печи средней частоты дают возможность активнее управлять химическим составом расплавляемого металла.


В целом преимущества использования индукционной переплавки металла повышаются за счет использования разных типов агрегатов.

Индукционные печи средней частоты создают дополнительные преимущества для использования этого метода плавки.

В настоящее время на российских предприятиях используется порядка 23 % индукционных печей. Еще 76 % приходится на газовые вагранки.

Широкомасштабное внедрение на производствах оборудования для индукционной плавки позволит значительно повысить эффективность всего процесса и его производительность, отразится на качестве получаемого металла.

Индукционная печь своими руками

В повседневную жизнь печи, работающие по принципу электромагнитной индукции, пришли из промышленности.

В металлургической отрасли они применяются для плавки цветных и черных металлов.

Конечно, для того, чтобы индукционные отопительные приборы стали пригодны для использования в бытовых условиях, их конструкция претерпела ряд кардинальных изменений. Неизменным остался только принцип преобразования энергии.

Рассмотрим, как можно сделать простейшую индукционную печь своими руками.

При изготовлении необходимо помнить о некоторых важных моментах, влияющих на скорость правления металла.

Это:

  • мощность;
  • частота;
  • вихревые потери;
  • интенсивность теплопередачи;
  • потери на гистерезисе.

Конструкция индуктора очень проста.

Центром его является электропроводящая заготовка, как правило, графитовая или металлическая.

Вокруг заготовки наматывается провод. Питание осуществляется от мощного генератора, способного запускать токи разной частоты.

В результате вокруг индуктора образуется электромагнитное поле. Оно, в свою очередь, создает вихревые токи в заготовке. Под воздействием токов графит и металл сильно разогреваются и их тепло передается окружающему воздуху помещения.

Во время работы индукционного нагревателя создается высокая температура. Именно этим и объясняется применение подобных печей в промышленности.

Получаемых температур достаточно для плавки и поверхностной закалки металлов, термической обработки металлических заготовок.

В быту индукторы стали применяться относительно недавно.

Необходимо правильно подобрать все необходимые детали схемы для получения достаточных условий для плавки в мастерской.

Если агрегат собирают своими руками, частота генератора должна составлять 27,12 МГц. Катушку следует делать из провода или тонкой медной трубки, при этом не должно быть больше 10 витков.

Мощность электронных ламп должна быть большая.

Схема предусматривает установку неоновой лампы, которая будет использоваться в качестве индикатора готовности устройства. В схеме также предусмотрено применение дросселей и керамических конденсаторов.

К домашней розетке подключение осуществляется через выпрямитель.


Индукционная печь, изготовленная своими руками, выглядит следующим образом: небольшая подставка на ножках, к которой крепится генератор со всеми необходимыми деталями схемы. А уже к генератору подключается индуктор.

Самодельная индукционная печь не таит в себе никаких сложностей, чтобы её не смог собрать обычный человек, хоть немного знакомый с электротехникой.

У неё всего три основных блока:

  • Генератор.
  • Индуктор.
  • Тигель.


Индуктор – медная обмотка, которую можно смастерить самостоятельно. Тигель придётся искать или в соответствующих магазинах, или доставать иными способами. А в качестве генератора могут быть использованы: сварочный инвертор, собственноручно собранная транзисторная или ламповая схема.

Самодельные индукционные печи чаще всего применяются для обогрева помещений.

Небольшие тигельные конструкции хорошо подходят для плавки и обработки металлов в небольших объемах, например, при самостоятельном изготовлении ювелирных украшений или бижутерии.

Индукционная плита – идеальное решение для дачного домика. Даже в городской квартире самоделки нашли свое применение. Их можно применять в качестве дополнительного нагревателя, на случай сбоев в центральной системе отопления.

Промышленные плавильные установки оснащены системой принудительного охлаждения на воде или антифризе.

Выполнение водяного охлаждения в домашних условиях потребует дополнительных затрат, сопоставимых по цене со стоимостью самой установки для плавки металла.

Выполнить воздушное охлаждение с помощью вентилятора можно при условии достаточно удаленного расположения вентилятора.

В противном случае металлическая обмотка и другие элементы вентилятора будут служить дополнительным контуром для замыкания вихревых токов, что снизит эффективность работы установки.


Важным вопросом использования печи индукционного типа является безопасность.При эксплуатации изготовленной своими руками индукционной печи необходимо принимать меры для защиты пользователя печью от возможного высокочастотного излучения и учитывать возможность ожога индуктором.

Индукционная печь на сварочном инверторе

Самый простой и широко распространённый вариант. Усилия придётся затратить лишь на сооружения индуктора.

Берётся медная тонкостенная трубка 8-10 см в диаметре, и загибается по нужному шаблону. Витки должны располагаться на расстоянии 5-8 мм, а их количество зависит от характеристик и диаметра инвертора.

Закрепляется индуктор в текстолитовом или графитовом корпусе, а внутрь установки помещается тигель.

Индукционная печь, созданная на основе инвертора, не обладает какими-либо установками, которые позволяли бы людям устанавливать нужную температуру воды. Поэтому можно говорить о том, что данное оборудование не является совершенно безопасным для постоянного использования.

Поэтому лучше всего во время процесса формирования индукционной печи предусматривать установку автоматики и устройства контроля. В этом случае можно не только повысить безопасность устройства, но и упростить его использование, а ремонт будет требоваться очень редко.


Чтобы во время использования оборудования не возникало перегрева, необходимо выполнить установку элемента аварийного отключения, которым можно управлять с помощью термостата.

Может быть установлен терморегулятор, оснащенный датчиком температуры.

Можно смонтировать реле, которое обеспечивает размыкание цепи в том случае, если температура теплоносителя достигает определенного уровня.

Индукционная печь на транзисторах

В этом случае придётся поработать не только руками, но и головой. И побегать по магазинам в поисках нужных запчастей. Ведь понадобятся транзисторы разной ёмкости, парочка диодов, резисторы, плёночные конденсаторы, два разных по толщине медных провода и парочка колец от дросселей.

  1. Перед сборкой необходимо учитывать, что полученная в итоге схема во время работы будет сильно нагреваться. Поэтому необходимо использовать довольно большие радиаторы.
  2. Конденсаторы параллельно собираются в батарею.
  3. На дроссельные кольца наматывается медная проволока диаметром 1,2 мм. В зависимости от мощности, витков должно быть от 7 до 15.
  4. На цилиндрический предмет, подходящий по диаметру к размерам тигля, наматывают 7-8 витком медной проволоки диаметром 2 мм. Концы проволоки оставляют достаточно длинными для подключения.
  5. По специальной схеме всё монтируется на плату.
  6. Источником питания может быть 12-вольтовый аккумулятор.
  7. Если есть необходимость, можно изготовить текстолитовый или графитовый корпус.
  8. Мощность устройства регулируется путём увеличения или уменьшения витков обмотки индуктора.
Собрать такое устройство самостоятельно не просто. И браться за эту работу можно только в том случае, когда есть уверенность в правильности своих действий.

Индукционная печь на лампах

В отличие от транзисторной, ламповая печь получится намного мощнее, а значит, и обращаться и с ней и со схемой придётся осторожнее.

  1. Соединённые параллельно 4 лучевые лампы будут генерировать токи высокой частоты.
  2. Медную проволоку сгибают спиралью. Расстояние между витками 5 и более миллиметров. Сами витки диаметром 8-16 см. Индуктор должен быть такого размера, чтобы внутри легко помещался тигель.
  3. Индуктор помещают в корпус из материала, не проводящего ток (текстолит, графит).
  4. На корпус можно поставить неоновую лампу-индикатор.
  5. Так же можно включить в схему подстроечный конденсатор.
Индукционную печь можно изготовить самостоятельно, но это не всегда целесообразно. Лучше не браться за такую работу, если нет совершенно никаких знаний в области электрооборудования и физики.

Перед тем как приступить к конструированию даже самого простого устройства, его следует разработать, спроектировать и составить схему. Если нет никакого опыта в изготовлении электроприборов, лучше всего приобрести такой агрегат заводского изготовления.

распространенных ошибок индукционного нагрева, которые стоят вам денег

Ваша индукционная печь является жизненно важной частью вашего бизнеса, независимо от того, управляете ли вы литейным заводом или компанией по производству сплавов. Поэтому, когда индукционный нагревательный элемент и другие детали необходимо заменить раньше, чем ожидалось, это может вернуть ваш бизнес на несколько дней назад.

Если срок службы вашего индукционного нагревательного оборудования невелик, а печь нуждается в плановом ремонте, вы не одиноки. Вот некоторые из наиболее распространенных ошибок индукционного нагрева, которые могут повредить вашу плавильную печь.

Вы делаете ремонт, но не звоните в техподдержку

Профилактическое обслуживание жизненно важно для любого типа оборудования, но особенно для индукционной печи. Профилактическое техническое обслуживание продлевает срок службы печи, позволяет выявлять небольшие проблемы до того, как они перерастут в серьезные бедствия, и дольше обеспечивает эффективную работу печи. Вместо того, чтобы обходиться без незапланированных простоев, вы можете спланировать плановое техническое обслуживание.

Ожидая, пока проблема станет серьезной, вы также сокращаете срок службы своих сталеплавильных или медеплавильных печей и причиняете больше вреда своему оборудованию.Кроме того, ремонт индукционной печи после ее поломки занимает намного больше времени, чем ее проверка.

Вы подключаетесь не к тому нейтральному проводу

Важно не только проводить профилактическое обслуживание индукционной печи, но и быть уверенным, что вы нанимаете нужных специалистов. Это связано с тем, что еще одна распространенная ошибка в индукционном нагреве – это когда электрик подключается к неправильному нейтральному проводу.

Если вы или нанятый вами электрик подключитесь к неправильному нейтральному проводу, это может привести к нагреву внешней панели и кабелепровода.Это приводит к перегреву изоляции проводника и повреждению оборудования. Тем не менее, убедитесь, что вы нанимаете профессионального электрика, который раньше работал с индукционными печами.

Ваши методы зарядки неверны

Вы можете нанести большой ущерб своей индукционной печи, если будете использовать неправильные методы загрузки. Неправильные методы загрузки могут привести к растрескиванию футеровки вашей печи, что может привести к серьезным проблемам при плавке стали или других металлов.

Если вы заметили признаки образования мостов и трещин в индукционной или медеплавильной печи, есть вероятность, что вы или ваши сотрудники используете неправильные методы загрузки.

Где я могу купить индукционную печь рядом со мной?

Индукционный нагрев является отраслевым стандартом для плавки стали, меди и золота. Температура плавления стали составляет 1370 градусов по Цельсию или 2500 градусов по Фаренгейту, что делает индукционные плавильные печи оптимальным выбором с точки зрения эффективности.

Если вы ищете печи для плавки стали или меди или запасные части, Amelt — это то, что вам нужно. Чтобы узнать больше о нашем восстановленном оборудовании и оборудовании для индукционного нагрева, свяжитесь с Amelt сегодня.

Самодельные индукционные печи. Индукционная печь для плавки металла. Как собрать индукционную печь

Многие считают, что процесс выплавки металла требует огромных мощностей, практически заводов с большим количеством сотрудников. Но есть еще такая профессия как ювелир и такие металлы, как золото, серебро, платина и другие, используются для изготовления тонких и изысканных украшений, некоторые из которых по праву считаются настоящими произведениями искусства.Ювелирная мастерская – это предприятие, которое не терпит чрезмерных масштабов. И процесс плавления в них просто необходим. Поэтому здесь необходима индукционная печь для плавки металла. Он не большой, но очень эффективный и простой в обращении.

Принцип работы индукционной печи — прекрасный пример того, как нежелательное явление используется с повышенной эффективностью. Так называемые вихревые токи Фуко, которые обычно мешают любой электротехнике, здесь направлены только на положительный результат.

Чтобы металлическая конструкция начала нагреваться, а затем плавиться, ее надо поместить под эти самые токи Фуко, а они формируются в индукционной катушке, которая, по большому счету, и есть печь.

Проще говоря, всем известно, что во время работы любой электроприбор начинает нагреваться. Индукционная печь для плавки металла в полной мере использует этот нежелательный эффект.

Преимущества перед другими типами плавильных печей


Индукционные печи — не единственное изобретение, используемое для плавки металлов.Известны также мартеновские, доменные печи и другие типы. Однако рассматриваемая нами печь имеет ряд неоспоримых преимуществ перед всеми остальными.

  • Индукционные печи могут быть достаточно компактными, а их размещение не вызовет затруднений.
  • Высокая скорость плавления. Если другим металлоплавильным печам только на разогрев требуется несколько часов, то индукционные справляются с этим в несколько раз быстрее.
  • КПД лишь немногим меньше 100%.
  • По чистоте плавки индукционная печь уверенно занимает первое место.В других устройствах подготовленная к плавке заготовка непосредственно контактирует с нагревательным элементом, что часто приводит к ее загрязнению. Токи Фуко разогревают заготовку изнутри, воздействуя на молекулярную структуру металла, и в него не попадают никакие боковые элементы.

Последнее преимущество имеет важное значение в ювелирных изделиях, где частота встречаемости материала повышает его ценность и уникальность.

Размещение печи

Компактная индукционная печь, в зависимости от размера может быть напольной и настольной.Какой бы вариант вы ни выбрали, есть несколько основных правил выбора места для его размещения.

  • Несмотря на простоту обращения с духовкой, это все же электроприбор, требующий мер безопасности. И первое, что нужно учитывать при установке, это наличие правильного источника питания, соответствующего модели устройства.
  • Возможность провести качественное заземление.
  • Обеспечение установки водопроводом.
  • Для настольных печей требуется устойчивое основание.
  • Но главное, ничего не должно мешать работе. Даже если расплав не слишком велик по объему и массе, его температура составляет более 1000 градусов и случайно выплеснуть его из формы – значит нанести очень тяжелую травму либо себе, либо тому, что находится рядом.

О том, что вблизи работающей индукционной печи не должно быть горючих и тем более взрывоопасных материалов, говорить нечего. Но противопожарный щит в пешей доступности абсолютно необходим.

Типы индукционных печей


Широко используются два типа индукционных печей: канальные и тигельные. Они отличаются только тем, как они работают. Во всем остальном, в том числе и в достоинствах, такие плавильные печи очень похожи. Рассмотрим каждый вариант отдельно:

  • Канальная печь. Основным преимуществом этого типа является непрерывный цикл. Вы можете загружать новую порцию сырья и выгружать уже расплавленный металл непосредственно во время нагрева. Единственная трудность может возникнуть при запуске.Канал, по которому жидкий металл будет выводиться из печи, должен быть заполнен.
  • Тигельная печь. В отличие от первого варианта, каждую порцию металла придется загружать отдельно. В этом суть. Сырье помещают в жаропрочный тигель и помещают внутрь индуктора. После расплавления металла его сливают из тигля и только потом загружают следующую порцию. Такая печь идеальна для небольших цехов, где не требуются большие массы расплавленного сырья.

Основным преимуществом обоих вариантов является скорость изготовления. Однако и здесь выигрывает тигельная печь. Кроме того, его вполне реально сделать самостоятельно в домашних условиях.

Самодельная индукционная печь не содержит в себе никаких сложностей, чтобы ее не смог собрать обычный человек, хоть немного знакомый с электротехникой. В нем всего три основных блока:

  • Генератор.
  • Индуктор.
  • Тигель.

Индуктор представляет собой медную обмотку, которую можно изготовить самостоятельно.Вам придется искать тигель либо в соответствующих магазинах, либо добывать его другими способами. А в качестве генератора можно использовать: сварочный инвертор, собственноручно собранную транзисторную или ламповую схему.

Индукционная печь на сварочном инверторе

Самый простой и распространенный вариант. Усилия придется затратить только на сооружение индуктора. Берется медная тонкостенная трубка диаметром 8-10 см и сгибается по нужной схеме. Витки должны располагаться на расстоянии 5-8 мм, а их количество зависит от характеристик и диаметра инвертора.Индуктор закрепляют в текстолитовом или графитовом корпусе, а внутрь установки помещают тигель.

Транзисторная индукционная печь

В этом случае работать придется не только руками, но и головой. И бегать по магазинам в поисках нужных запчастей. Ведь вам понадобятся транзисторы разной емкости, пара диодов, резисторы, пленочные конденсаторы, два медных провода разной толщины и пара колец от дросселей.

  • Перед сборкой необходимо иметь в виду, что полученный контур будет сильно нагреваться в процессе работы. Поэтому необходимо использовать достаточно большие радиаторы.
  • Конденсаторы собраны в батарею параллельно.
  • Медная проволока диаметром 1,2 мм намотана на дроссельные кольца. В зависимости от мощности витков должно быть от 7 до 15.
  • На предмет цилиндрической формы, по диаметру подходящий размеру тигля, наматывают 7-8 витков медной проволоки диаметром 2 мм.Концы провода оставляют достаточно длинными для соединения.
  • По специальной схеме все смонтировано на плате.
  • Источником питания может быть 12-вольтовая батарея.
  • При необходимости можно сделать корпус из текстолита или графита.
  • Мощность устройства регулируется увеличением или уменьшением витков обмотки индуктора.

Самостоятельно собрать такое устройство непросто. И браться за эту работу можно только тогда, когда есть уверенность в правильности своих действий.

Ламповая индукционная печь

В отличие от транзисторной, ламповая печь получится намного мощнее, а значит, и с ней, и со схемой придется быть внимательнее.

  • 4 лампы луча, соединенные параллельно, будут генерировать токи высокой частоты.
  • Медная проволока согнута в спираль. Расстояние между витками 5 мм и более. Сами витки имеют диаметр 8-16 см. Индуктор должен быть такого размера, чтобы тигель мог легко поместиться внутри.
  • Дроссель помещен в корпус из неэлектропроводного материала (текстолит, графит).
  • На корпус можно поставить неоновую сигнальную лампу.
  • Вы также можете включить в схему подстроечный конденсатор.

Изготовление обеих схем требует владения некоторыми знаниями, которые можно получить, но лучше, если этим будет заниматься настоящий специалист.

Охлаждение

Этот вопрос, пожалуй, самый сложный из всех тех, которые ставятся перед человеком, решившим самостоятельно собрать плавильный аппарат по индукционному принципу.Дело в том, что не рекомендуется ставить вентилятор непосредственно возле духовки. Металлические и электрические детали холодильного агрегата могут отрицательно сказаться на работе печи. Вентилятор, расположенный далеко, может не обеспечить необходимого охлаждения, что приведет к перегреву.

Второй вариант – осуществить водяное охлаждение. Однако выполнить его в домашних условиях качественно и правильно не только сложно, но и не выгодно с финансовой точки зрения. В таком случае стоит задуматься: не будет ли экономичнее приобрести промышленный вариант индукционной печи, изготовленный в заводских условиях с соблюдением всех необходимых технологий?

Техника безопасности при плавке металла в индукционной печи

Расширять эту тему нет необходимости, так как основные правила техники безопасности знают практически все.Необходимо остановиться только на тех вопросах, которые характерны только для данного вида оборудования.

  • Начнем с личной безопасности. При работе с индукционной печью следует хорошо понимать, что температуры здесь очень высокие, а это риск получения ожогов. Также устройство электрическое и требует повышенного внимания.
  • Если вы купили готовую печь, то стоит обратить внимание на радиус действия электромагнитного поля. В противном случае часы, телефоны, видеокамеры и другие электронные гаджеты могут начать глючить или даже сломаться.
  • Рабочую одежду следует выбирать с неметаллическими застежками. Их наличие, наоборот, скажется на работе печи.
  • Особое внимание в этом отношении следует уделить ламповой печи. Все элементы с высоким напряжением должны быть спрятаны в корпусе.

Конечно, в городской квартире такое оборудование вряд ли пригодится, но радиолюбителям, постоянно занимающимся лужением и ювелирным мастерам без индукционной печи не обойтись.Для них эта вещь очень полезная, можно сказать незаменимая, а чем она помогает в их работе, лучше спросить у них самих.

Индукционные печи были изобретены еще в 1887 году. А еще через три года появилась первая промышленная разработка, с помощью которой выплавлялись различные металлы. Хочется отметить, что в те далекие годы эти печи были диковинкой. Все дело в том, что ученые того времени не совсем понимали, какие процессы в нем происходили.Сегодня разобрался. В этой статье нас будет интересовать тема – индукционная печь своими руками. Насколько проста его конструкция, можно ли собрать этот агрегат в домашних условиях?

Принцип работы

Приступать к сборке необходимо, разобравшись с принципом работы и устройством устройства. Давайте начнем с этого. Обратите внимание на картинку выше, мы в ней разберемся.

В состав устройства входят:

  • Генератор G, создающий переменный ток.
  • Конденсатор С вместе с катушкой L создает колебательный контур, обеспечивающий высокую температуру установки.

    Внимание! В некоторых конструкциях используется так называемый автоколебательный генератор. Это дает возможность убрать конденсатор из цепи.

  • Катушка в окружающем пространстве образует магнитное поле, в котором присутствует напряжение, обозначенное на нашем рисунке буквой «Н». Само магнитное поле существует в свободном пространстве и может быть замкнуто через ферромагнитный сердечник.
  • Также действует на смесь (W), в которой создает магнитный поток (F). Кстати, вместо заряда можно установить какую-нибудь заготовку.
  • Магнитный поток индуцирует вторичное напряжение 12 В. Но это происходит только в том случае, если W является электропроводящим элементом.
  • Если нагретая заготовка большая и твердая, то внутри нее начинает действовать так называемый ток Фуко. Он вихревого типа.
  • В этом случае вихревые токи передают тепловую энергию от генератора через магнитное поле, тем самым нагревая заготовку.

Электромагнитное поле довольно широкое. И даже многоступенчатое преобразование энергии, которое присутствует в самодельных индукционных печах, имеет максимальный КПД – до 100%.

тигельная печь

Разновидности

Существует две основные конструкции индукционных печей:

Мы не будем здесь описывать все их отличительные особенности. Сразу отметим, что канальный вариант представляет собой конструкцию, похожую на сварочный аппарат. Кроме того, чтобы расплавить металл в таких печах, необходимо было оставить немного расплава, без которого процесс просто не работал.Второй вариант — усовершенствованная схема, использующая технологию без остаточного расплава. То есть тигель просто устанавливается прямо в индуктор.

Как это работает

Зачем нужна дома такая печь?

Вообще вопрос достаточно интересный. Давайте посмотрим на эту ситуацию. Существует довольно большое количество советских электрических и электронных устройств, в которых использовались золотые или серебряные контакты. Эти металлы можно удалить различными способами. Одним из них является индукционная плита.

То есть берешь контакты, кладешь их в узкий и длинный тигель, который устанавливаешь в индуктор. Через 15-20 минут, уменьшив мощность, охладив аппарат и разбив тигель, вы получите стержень, на конце которого найдете золотой или серебряный наконечник. Отрежьте и отнесите в ломбард.

Хотя следует отметить, что с помощью этого самодельного агрегата можно проводить различные процессы с металлами. Например, вы можете закалить или уйти.

Змеевик с аккумулятором (генератор)

Компоненты печи

В разделе «Принцип действия» мы уже упоминали все части индукционной печи. И если с генератором все понятно, то с индуктором (катушкой) надо разбираться. Для него подойдет медная трубка. Если вы собираете устройство мощностью 3 кВт, то вам понадобится трубка диаметром 10 мм. Сама катушка скручена диаметром 80-150 мм, с количеством витков от 8 до 10.

Обратите внимание, что витки медной трубки не должны касаться друг друга. Оптимальное расстояние между ними 5-7 мм. Сама катушка не должна касаться экрана. Расстояние между ними 50 мм.

Обычно промышленные индукционные печи имеют блок охлаждения. В домашних условиях сделать это невозможно. А вот агрегату мощностью 3 кВт работа до получаса ничем не грозит. Правда, со временем на трубке будет образовываться медная накипь, снижающая КПД прибора.Так что периодически катушку придется менять.

Генератор

В принципе сделать генератор своими руками не проблема. Но это возможно только при наличии достаточных знаний в радиоэлектронике на уровне среднего радиолюбителя. Если таких знаний нет, то забудьте об индукционной плите. Самое главное, что нужно еще и уметь умело управлять этим устройством.

Если вы столкнулись с дилеммой выбора схемы генератора, то воспользуйтесь одним советом – у него не должно быть жесткого спектра тока.Для того, чтобы было понятнее, о чем идет речь, предлагаем простейшую схему генератора для индукционной печи на фото ниже.

Цепь генератора

Требуемые знания

Электромагнитное поле действует на все живое. Например, мясо в микроволновке. Поэтому стоит позаботиться о безопасности. И неважно, собираете вы печь и тестируете ее или работаете на ней. Есть такой показатель, как плотность потока энергии. Так что это зависит от электромагнитного поля.И чем выше частота излучения, тем хуже организм человека.

Многие страны приняли меры безопасности, учитывающие плотность энергии. Есть развитые лимиты. Это 1-30 мВт на 1 м² тела человека. Эти показатели действительны, если воздействие происходит не более одного часа в сутки. Кстати, установленный оцинкованный экран снижает плотность потолка в 50 раз.

Не забудьте оценить статью.

Древние гончары, которые обжигали глиняную посуду в печах, иногда находили на дне печи блестящие твердые кусочки с необычными свойствами.С того самого момента, когда стали задумываться о том, что же это за чудесные вещества, как они там появились, а также где их можно с пользой использовать, родилась металлургия – ремесло и искусство обработки металлов.

А основным инструментом для извлечения новых чрезвычайно полезных материалов из руды были термоплавильные горны. Их конструкции прошли долгий путь развития: от примитивных одноразовых глиняных куполов, обогреваемых дровами, до современных электрических печей с автоматическим управлением процессом плавки.

Металлоплавильные агрегаты нужны не только гигантам черной металлургии, использующим вагранки, доменные печи, мартеновские печи и регенераторные конвертеры с производительностью несколько сотен тонн за цикл.
Такие значения характерны для выплавки чугуна и стали, на которые приходится до 90% промышленного производства всех металлов.
В цветной металлургии и вторичной обработке объемы намного меньше. А мировой оборот производства редкоземельных металлов вообще оценивается в несколько килограммов в год.

Но потребность в выплавке металлопродукции возникает не только при ее массовом производстве. Значительный сектор рынка металлообработки занимает литейное производство, где требуются металлоплавильные агрегаты сравнительно небольшой мощности – от нескольких тонн до десятков килограммов. А для штучно-кустарного и декоративно-прикладного производства и ювелирных изделий применяют плавильные машины производительностью в несколько килограммов.

Все типы металлоплавильных установок можно разделить по типу источника энергии для них:

  1. Тепловой.Теплоносителем являются дымовые газы или сильно нагретый воздух.
  2. Электрика. Используются различные тепловые эффекты электрического тока:
    • Муфель. Нагрев материалов, размещенных в теплоизолированном корпусе со спиральным нагревательным элементом.
    • сопротивление
    • . Нагрев образца путем пропускания через него большого тока.
    • Дуга. Используется высокая температура электрической дуги.
    • Индукция. Плавление металлического сырья внутренним теплом от действия вихревых токов.
  3. Потоковое. Экзотические плазменные и электронно-лучевые устройства.

Линейная электронно-лучевая плавильная печь Термическая мартеновская печь Электродуговая печь

При небольших объемах выработки наиболее целесообразным и экономичным является применение электрических, в частности, индукционных плавильных печей (ИПП).

Устройство индукционных электропечей

Короче говоря, их действие основано на явлении токов Фуко — вихревых наведенных токов в проводнике.В большинстве случаев электротехники имеют дело с ними как с вредным явлением.
Например, именно из-за них сердечники трансформаторов делают из стальных пластин или ленты: в цельном куске металла эти токи могут достигать значительных величин, приводя к бесполезным потерям энергии на его нагрев.

В индукционной плавильной печи это явление хорошо используется. По сути, это своеобразный трансформатор, в котором роль короткозамкнутой вторичной обмотки, а в некоторых случаях и сердечника, играет расплавленный металлический образец.Он металлический — в нем могут нагреваться только материалы, проводящие электричество, а диэлектрики останутся холодными. Роль индуктора – первичную обмотку трансформатора выполняют несколько витков свернутой в виток толстой медной трубки, по которой циркулирует теплоноситель.

Кстати, по такому же принципу работают чрезвычайно популярные кухонные плиты с высокочастотным индукционным нагревом. Положенный на них кусочек льда даже не растает, а поставленная металлическая посуда нагреется практически мгновенно.

Конструктивные особенности индукционных термических печей

Существует два основных типа ИЦП:

Для обоих типов металлоплавильных агрегатов принципиальных отличий по виду рабочего сырья нет: они успешно плавят как черные, так и цветные металлы. Необходимо только выбрать соответствующий режим работы и тип тигля.

Опции выбора

Таким образом, основными критериями выбора того или иного типа термической печи являются объем и непрерывность производства.Для небольшого литейного производства, например, в большинстве случаев подойдет тигельная электропечь, а для перерабатывающего предприятия – канальная печь.

Кроме того, одним из основных параметров тигельной термической печи является объем одной плавки, исходя из которого следует выбирать конкретную модель. Важными характеристиками также являются максимальная рабочая мощность и род тока: однофазный или трехфазный.

Выбор места установки

Размещение индукционной печи в цехе или мастерской должно обеспечивать свободный подход к ней для безопасного выполнения всех технологических операций в процессе плавки:

  • погрузка сырья;
  • манипуляций за рабочий цикл;
  • выгрузка готовой плавки.

Место установки должно быть обеспечено необходимыми электрическими сетями с требуемым рабочим напряжением и количеством фаз, защитным заземлением с возможностью быстрого аварийного отключения установки. Также установка должна быть обеспечена подводом воды для охлаждения.

Настольные конструкции небольших размеров должны, однако, устанавливаться на прочных и надежных индивидуальных основаниях, не предназначенных для других операций. Напольные блоки также необходимо предусмотреть прочное армированное основание.

Запрещается размещать легковоспламеняющиеся и взрывоопасные материалы в зоне слива расплава. Возле места расположения печи необходимо вывесить пожарный щит с огнетушащими веществами.

Инструкции по установке

Промышленные термоплавильные установки относятся к устройствам с высоким энергопотреблением. Их монтаж и подключение должны производить квалифицированные специалисты. Подключение небольших блоков с нагрузкой до 150 кг может выполнять квалифицированный электрик, соблюдая обычные правила электромонтажных работ.

Например, печь ИПП-35 мощностью 35 кВт при объеме производства черных металлов 12 кг, а цветных металлов – до 40 имеет массу 140 кг. Соответственно его установка будет состоять из следующих шагов:

  1. Выбор подходящего места с прочным основанием для установки термоклея и водоохлаждаемой высоковольтной индукционной установки с конденсаторной батареей. Расположение агрегата должно соответствовать всем эксплуатационным требованиям и нормам по электро- и пожаробезопасности.
  2. Предусмотрена установка с линией водяного охлаждения. Описываемая электрическая плавильная печь не комплектуется охлаждающим оборудованием, которое необходимо приобретать отдельно. Лучшим решением для этого будет двухконтурная градирня замкнутого цикла.
  3. Защитное заземление.

    Эксплуатация любых электроплавильных печей без заземления категорически запрещена.

  4. Соединение отдельной электрической линии кабелем, сечение которого обеспечивает соответствующую нагрузку.Силовой щит также должен обеспечивать требуемую нагрузку с запасом по мощности

Для небольших мастерских и домашнего использования выпускаются мини-печи, например, УПИ-60-2, мощностью 2 кВт с объемом тигля 60 см³ для плавки цветных металлов: меди, латуни, бронзы ~ 0,6 кг, серебро ~ 0,9 кг, золото ~ 1,2 кг. Вес самой установки 11 кг, габариты – 40х25х25 см. Его установка заключается в размещении на металлическом верстаке, подключении проточного водяного охлаждения и включении в розетку.

Технология использования

Перед началом работы с тигельной электропечью необходимо обязательно проверить состояние тиглей и футеровки – внутренней защитной теплоизоляции. Если он рассчитан на использование двух типов тиглей: керамического и графитового, необходимо выбрать соответствующий загружаемый материал согласно инструкции.

Обычно для черных металлов применяют керамические тигли, для цветных – графитовые.

Порядок работы:
  • Вставьте тигель внутрь индуктора и, загрузив рабочий материал, накройте его теплоизолирующей крышкой.
  • Включить водяное охлаждение. Многие модели электроплавильных агрегатов не запустятся, если нет необходимого давления воды.
  • Процесс плавки в тигле ИПП начинается с его включения и выхода на рабочий режим. Если есть регулятор мощности, установите его в минимальное положение перед включением.
  • Медленно увеличьте мощность до рабочей мощности, соответствующей загруженному материалу.
  • После расплавления металла уменьшите мощность до четверти от рабочей, чтобы поддерживать материал в расплавленном состоянии.
  • Перед заливкой поверните регулятор на минимум.
  • По окончании плавки – обесточить установку. Отключите водяное охлаждение после того, как оно остынет.

Все время плавки установка должна находиться под присмотром. Любые манипуляции с тиглями следует производить щипцами и в защитных перчатках. В случае возникновения пожара установку следует немедленно обесточить, а пламя потушить брезентом или любым другим огнетушителем, кроме кислотного.Заливать водой категорически запрещается.

Преимущества индукционных печей

  • Высокая чистота получаемого расплава. В других типах металлоплавильных термических печей обычно имеет место непосредственный контакт теплоносителя с материалом и, как следствие, загрязнение последнего. В ИПП нагрев производится за счет поглощения электромагнитного поля индуктора внутренней структурой проводящих материалов. Поэтому такие печи идеально подходят для производства ювелирных изделий.

    Для термических печей основной проблемой является снижение содержания фосфора и серы в расплавах черных металлов, ухудшающих их качество.

  • Высокий КПД индукционно-плавильных аппаратов, доходящий до 98%.
  • Высокая скорость плавления за счет нагрева образца изнутри и, как следствие, высокая производительность ИПП, особенно при малых рабочих объемах до 200 кг.

    Нагрев муфельной электропечи с загрузкой 5 кг происходит в течение нескольких часов, ИПП – не более часа.

  • Устройства с нагрузкой до 200 кг просты в размещении, установке и эксплуатации.

Основным недостатком электроплавильных устройств, и индукционные не являются исключением, является относительная дороговизна электроэнергии как теплоносителя. Но, несмотря на это, высокий КПД и хорошие характеристики ИПП во многом окупают их при эксплуатации.

На видео показана работающая индукционная печь.

Индукционные нагреватели работают по принципу «получения тока из магнетизма».В специальной катушке создается мощное переменное магнитное поле, которое порождает вихревые электрические токи в замкнутом проводнике.

Замкнутым проводником в индукционных плитах является металлическая посуда, которая нагревается вихревыми электрическими токами. В целом принцип работы таких устройств не сложен, и при небольших познаниях в физике и электротехнике собрать индукционный нагреватель своими руками не составит труда.

Следующие устройства могут быть изготовлены самостоятельно:

  1. Устройства для нагрева в отопительном котле.
  2. Мини-печи для плавки металлов.
  3. Тарелки для приготовления пищи.

Плита индукционная своими руками должна быть изготовлена ​​с соблюдением всех норм и правил эксплуатации этих устройств. Если опасные для человека электромагнитные излучения выбрасываются за пределы корпуса в боковых направлениях, то использовать такое устройство категорически запрещается.

Кроме того, большая сложность при проектировании печи заключается в подборе материала для основания варочной панели, который должен соответствовать следующим требованиям:

  1. Идеально подходит для проведения электромагнитного излучения.
  2. Непроводящий.
  3. Выдерживают воздействие высоких температур.

В бытовых индукционных плитах используется дорогая керамика; при изготовлении индукционной плиты в домашних условиях найти достойную альтернативу такому материалу достаточно сложно. Поэтому для начала следует сконструировать что-нибудь попроще, например, индукционную печь для закалки металлов.

Производственные инструкции

Чертежи


Рисунок 1.Электрическая схема индукционного нагревателя
Рис. 2. Устройство. Рисунок 3. Схема простого индукционного нагревателя

Для изготовления печи потребуются следующие материалы и инструменты:

  • припой;
  • Текстолитовая плата
  • .
  • Мини-дрель
  • .
  • радиоэлементов.
  • Термопаста
  • .
  • химические реактивы для травления плат.

Дополнительные материалы и их характеристики:

  1. Для изготовления катушки , которая будет излучать переменное магнитное поле, необходимое для нагрева, необходимо подготовить кусок медной трубки диаметром 8 мм и длиной 800 мм.
  2. Мощные силовые транзисторы – самая дорогая часть самодельной индукционной установки. Для монтажа схемы генератора частоты необходимо подготовить 2 таких элемента. Для этих целей подходят транзисторы марок: ИРФП-150; ИРФП-260; ИРФП-460. При изготовлении схемы использованы 2 одинаковых из перечисленных полевых транзисторов.
  3. Для изготовления колебательного контура потребуются керамические конденсаторы емкостью 0.1 мФ и рабочее напряжение 1600 В. Чтобы в катушке образовался переменный ток большой мощности, необходимо 7 таких конденсаторов.
  4. При работе такого индукционного устройства полевые транзисторы будут сильно нагреваться и если к ним не прикрепить радиаторы из алюминиевого сплава, то через несколько секунд работы на максимальной мощности эти элементы выйдут из строя. Транзисторы следует размещать на теплоотводах через тонкий слой термопасты, иначе эффективность такого охлаждения будет минимальной.
  5. Диоды , которые используются в индукционном нагревателе, должны быть сверхбыстродействующими. Наиболее подходящие для этой схемы диоды: МУР-460; УФ-4007; ГЕР-307.
  6. Резисторы, применяемые в схеме 3: 10 кОм мощностью 0,25 Вт – 2 шт. и мощностью 440 Ом – 2 Вт. Стабилитроны: 2 шт. с рабочим напряжением 15 В. Мощность стабилитронов должна быть не менее 2 Вт. Дроссель для подключения к силовым выводам катушки используется с индукцией.
  7. Для питания всего устройства потребуется блок питания мощностью до 500. Вт и напряжением 12 – 40 В. Запитать данное устройство можно от автомобильного аккумулятора, но не получится получить самые высокие показания мощности при этом напряжении.


Сам процесс изготовления электронного генератора и катушки занимает немного времени и осуществляется в следующей последовательности:

  1. Из медной трубы делается спираль диаметром 4 см.Для изготовления спирали на стержень с плоской поверхностью диаметром 4 см следует намотать медную трубку. Спираль должна иметь 7 витков, которые не должны соприкасаться. К 2 концам трубки припаяны монтажные кольца для соединения с радиаторами транзисторов.
  2. Печатная плата выполнена по схеме. Если есть возможность поставить полипропиленовые конденсаторы, то за счет того, что такие элементы имеют минимальные потери и стабильную работу при больших амплитудах колебаний напряжения, устройство будет работать намного стабильнее.Конденсаторы в цепи установлены параллельно, образуя колебательный контур с медной катушкой.
  3. Нагрев металла происходит внутри катушки, после подключения схемы к источнику питания или аккумулятору. При нагреве металла необходимо следить за тем, чтобы не было короткого замыкания витков пружины. Если коснуться нагретым металлом 2-х витков катушки одновременно, то транзисторы мгновенно выходят из строя.

Нюансы


  1. При проведении опытов по нагреву и закалке металлов внутри индукционной катушки температура может быть значительной и составлять 100 градусов Цельсия.Этот эффект нагрева можно использовать для нагрева воды для бытовых нужд или для обогрева дома.
  2. Схема рассмотренного выше нагревателя (рисунок 3) , при максимальной нагрузке он способен обеспечить излучение магнитной энергии внутри катушки равной 500 Вт. Такой мощности недостаточно для нагрева большого объема воды, а конструкция индукционной катушки большой мощности потребует изготовления схемы, в которой придется использовать очень дорогие радиоэлементы.
  3. Бюджетным решением организации индукционного нагрева жидкости является использование нескольких вышеописанных устройств, расположенных последовательно.При этом спирали должны находиться на одной линии и не иметь общего металлического проводника.
  4. Как и , используется труба из нержавеющей стали диаметром 20 мм. На трубу «нанизывают» несколько индукционных спиралей, так что теплообменник находится в середине спирали и не соприкасается с ее витками. При одновременном включении 4-х таких устройств мощность нагрева составит около 2 кВт, что уже достаточно для проточного нагрева жидкости при небольшой циркуляции воды, до значений, позволяющих использовать данную конструкцию в подаче теплая вода в небольшой дом.
  5. Если подключить такой нагревательный элемент к хорошо изолированному баку , который будет располагаться над нагревателем, то в результате получится котельная система, в которой нагрев жидкости будет осуществляться внутри нержавеющей трубы, нагреваемая вода поднимется вверх, а ее место займет более холодная жидкость.
  6. Если площадь дома значительная , количество индукционных катушек можно увеличить до 10 шт.
  7. Мощность такого котла легко регулируется путем отключения или включения спирали.Чем больше одновременно включенных секций, тем больше будет мощность работающего таким образом отопительного прибора.
  8. Для питания такого модуля нужен мощный блок питания. Если в наличии инверторный сварочный аппарат постоянного тока, то из него можно сделать преобразователь напряжения нужной мощности.
  9. В связи с тем, что система работает от постоянного электрического тока , напряжение которого не превышает 40 В, работа такого устройства относительно безопасна, главное предусмотреть в цепи питания генератора блок предохранителей, который, в случае короткого замыкания обесточит систему, тем самым исключив возможность возгорания.
  10. Таким способом можно организовать «бесплатное» отопление дома , при условии установки аккумуляторов для питания индукционных приборов, которые будут заряжаться с помощью солнечной и ветровой энергии.
  11. Батареи должны быть объединены в секции по 2, соединенные последовательно. В результате напряжение питания при таком подключении будет не менее 24 В., что обеспечит работу котла на большой мощности. Кроме того, последовательное соединение уменьшит ток в цепи и увеличит срок службы батареи.


  1. Эксплуатация самодельных индукционных нагревательных приборов , не всегда позволяет исключить распространение вредных для человека электромагнитных излучений, поэтому индукционный котел следует устанавливать в нежилом помещении и экранировать оцинкованной сталью.
  2. Обязательно при работе с электричеством Необходимо соблюдать правила техники безопасности и, особенно для сетей 220 В переменного тока.
  3. В качестве эксперимента можно изготовить варочную панель для приготовления пищи по схеме указанной в статье, но постоянно эксплуатировать данное устройство не рекомендуется из-за несовершенства самостоятельного изготовления экранирования данного устройства, т.к. из-за этого организм человека может подвергаться вредному электромагнитному излучению, которое может отрицательно сказаться на здоровье.

В мире уже сформировались отработанные технологии производства металла и стали, которые сегодня используются металлургическими предприятиями. К ним относятся: конвертерный способ получения металла, прокатка, волочение, литье, штамповка, ковка, прессование и др. Однако наиболее распространенным в современных условиях является переплав металла и стали в конвекторах, мартеновских печах и электропечах. Каждая из этих технологий имеет ряд недостатков и преимуществ.Однако самой передовой и новейшей технологией на сегодняшний день является производство стали в электропечах. Основными преимуществами последней перед другими технологиями являются высокая производительность и экологичность. Рассмотрим, как собрать устройство, где будет плавиться металл в домашних условиях своими руками.

Малогабаритная индукционная электропечь для плавки металлов в домашних условиях

Плавка металлов в домашних условиях возможна при наличии электропечи, которую можно сделать своими руками.Рассмотрим создание индукционной малогабаритной электропечи для производства гомогенных сплавов (ОС). По сравнению с аналогами созданная установка будет отличаться следующими особенностями:

  • низкая стоимость (до 10 000 руб.), тогда как стоимость аналогов от 150 000 руб.;
  • возможность регулирования температуры;
  • возможность высокоскоростной плавки металлов в малых объемах, что позволяет использовать установку не только в научной сфере, но и, например, в ювелирной, стоматологической областях и т.д.
  • равномерность и скорость нагрева;
  • возможность размещения рабочего органа в печи в вакууме;
  • относительно небольшие размеры;
  • низкий уровень шума, практически полное отсутствие дыма, что повысит производительность труда при работе с установкой;
  • возможность работы как от однофазной, так и от трехфазной сети.

Выбор типа схемы

Чаще всего при построении индукционных нагревателей используются три основных типа схем: полумостовая, асимметричная мостовая и полномостовая.При проектировании данной установки использовались два типа схем – полумостовая и полная мостовая с частотной регулировкой. Этот выбор был обусловлен необходимостью контроля коэффициента мощности. Возникла проблема поддержания режима резонанса в схеме, так как именно с его помощью можно регулировать требуемое значение мощности. Существует два способа управления резонансом:

  • изменением емкости;
  • путем изменения частоты.

В нашем случае резонанс поддерживается регулировкой частоты.Именно эта особенность обусловила выбор типа схемы с частотным регулированием.

Анализ элементов схемы

Анализируя работу индукционной печи для плавки металла в домашних условиях (ИП), можно выделить три основные части: генератор, блок питания и блок питания. Для обеспечения необходимой частоты при работе установки используется генератор, который во избежание помех от других узлов установки подключается к ним через гальваническое решение в виде трансформатора.Для обеспечения цепи силового напряжения необходим блок питания, обеспечивающий безопасную и надежную работу силовых элементов конструкции. Собственно, именно блок питания вырабатывает необходимые мощные сигналы для создания нужного коэффициента мощности на выходе схемы.

На рис. 1 показана общая схема индукционной установки.

Создать схему соединений

На схеме соединений (монтажных) показаны соединения составных частей изделия и определены провода, кабели, осуществляющие эти соединения, а также места их соединения.

Для удобства дальнейшего монтажа установки была разработана схема подключения, отражающая основные контакты между функциональными блоками печи (рис. 2).

Генератор частоты

Наиболее сложным блоком IP является генератор. Он обеспечивает нужную частоту работы установки и создает начальные условия для получения резонансного контура. В качестве источника колебаний используется специализированный регулятор электронных импульсов типа КР1211ЕУ1 (рис.3). Такой выбор был обусловлен способностью данной микросхемы работать в достаточно широком диапазоне частот (до 5 МГц), что позволяет получить высокое значение мощности на выходе силового блока схемы.

На рис. 4.5 показана принципиальная схема генератора частоты и схема электрощита.

Микросхема КР1211ЕУ1 формирует сигналы заданной частоты, которую можно изменять с помощью управляющего резистора, установленного вне микросхемы.Далее сигналы попадают на транзисторы, работающие в ключевом режиме. В нашем случае применены кремниевые полевые транзисторы с изолированным затвором типа КП727. Их преимущества заключаются в следующем: максимально допустимый импульсный ток, который они могут выдержать, составляет 56 А; максимальное напряжение 50 В. Диапазон этих показателей нас полностью устраивает. Но, в связи с этим, возникла проблема значительного перегрева. Именно для решения этого вопроса и нужен ключевой режим, который уменьшит время нахождения транзисторов в рабочем состоянии.

Блок питания

Блок обеспечивает электропитание исполнительных органов установки. Главной его особенностью является возможность работы от однофазной и трехфазной сети. Источник питания 380 В используется для улучшения коэффициента мощности, рассеиваемой в катушке индуктивности.

Входное напряжение подается на выпрямительный мост, который преобразует переменное напряжение 220 В в пульсирующее постоянное напряжение. К выходам моста подключены накопительные конденсаторы, поддерживающие постоянный уровень напряжения после снятия нагрузки с установки.Для обеспечения надежности установки агрегат оборудован автоматическим выключателем.

Силовой блок

Этот блок обеспечивает прямое усиление сигнала и создание резонансного контура, путем изменения емкости круга. Сигналы от генератора поступают на транзисторы, работающие в режиме усиления. Таким образом, они, открываясь в разное время, возбуждают соответствующие электрические цепи, проходящие через повышающий трансформатор, и пропускают через него силовой ток в разных направлениях.В результате на выходе трансформатора (Тр1) получаем повышенный сигнал с заданной частотой. Этот сигнал подается на установку с индуктором. Установка с индуктором (Тр2 на схеме) состоит из индуктора и набора конденсаторов (С13 – Сп). Конденсаторы имеют специально подобранную емкость и создают колебательный контур, позволяющий регулировать уровень индуктивности. Эта схема должна работать в резонансном режиме, что вызывает быстрое увеличение частоты сигнала в индукторе, и увеличение индукционных токов, за счет чего и происходит собственно нагрев.На рис. 7 представлена ​​электрическая схема силового агрегата индукционной печи.

Индуктор и особенности его работы

Индуктор – специальное устройство для передачи энергии от источника питания к изделию, его нагреванию. Катушки индуктивности обычно изготавливают из медных трубок. В процессе работы охлаждается проточной водой.

Плавка цветных металлов в домашних условиях с использованием индукционной печи заключается в проникновении в середину металлов индукционных токов, возникающих вследствие высокой частоты изменения напряжения, подаваемого на выводы индуктора.Мощность установки зависит от величины приложенного напряжения и от его частоты. Частота влияет на интенсивность индукционных токов и соответственно на температуру в середине индуктора. Чем больше частота и время работы установки, тем лучше смешиваются металлы. Сам индуктор и направления протекания индукционных токов показаны на рисунке 8.

Для однородного перемешивания и во избежание загрязнения сплава посторонними элементами, например электродами из бака сплава, используется индуктор с обратной катушкой как показано на рисунке 9.Именно благодаря этой катушке создается электромагнитное поле, удерживающее металл в воздухе, превосходящее силу притяжения Земли.

Окончательная сборка установки

Каждый из блоков крепится к корпусу индукционной печи с помощью специальных стоек. Это делается для того, чтобы избежать нежелательных контактов токоведущих частей с металлическим покрытием самого корпуса (рис. 10).


Для безопасной работы с установкой она полностью закрыта прочным корпусом (рис.11), с целью создания барьера между опасными элементами конструкции и телом работающего с ней человека.

Для удобства настройки индукционной установки в целом изготовлена ​​панель индикации для размещения метрологических приборов, с помощью которых контролируются все параметры установки. К таким метрологическим приборам относятся: амперметр, показывающий силу тока в дросселе, вольтметр, подключенный к выходу дросселя, указатель температуры, регулятор частоты формирования сигналов.Все вышеперечисленные параметры позволяют регулировать режимы работы индукционной установки. Также конструкция оснащена системой ручной активации, и системой индикации процессов нагрева. С помощью отпечатков на устройствах фактически контролируется работа установки в целом.

Проектирование малогабаритной индукционной установки – достаточно сложный технологический процесс, так как он должен обеспечивать соблюдение большого количества критериев, таких как: удобство конструкции, малогабаритность, портативность и др.Эта установка работает по принципу бесконтактной передачи энергии нагреваемому объекту. В результате целенаправленного движения индукционных токов в индукторе происходит непосредственно сам процесс плавления, продолжительность которого составляет несколько минут.

Создание данной установки достаточно выгодно, так как область ее применения неограниченна, от использования для рутинных лабораторных работ до получения сложных однородных сплавов из тугоплавких металлов.

Индукционная печь для плавки металла

Среднечастотные индукционные плавильные машины в основном используются для плавки стали, нержавеющей стали, меди, латуни, серебра, золота, свинца, цинка, алюминиевых материалов и т. д.Мощность плавки может быть от 1 кг до 50 000 кг.

Основные модели Применение: Максимальная емкость плавления один раз:

3 кг

10 кг

3

модели

Максимальная плавленая емкость черных металла

Максимальная целевая емкость alumnium

Максимальная плавленая емкость меди, золота, Серебряная бронза, свинец, цинк

7

4 кг

3 кг

10 кг

3

7

8 кг

6Kg

20Kg

DFTZ-35 35KW печь

12кг

12кг

40Kg

DFTZ-45 45KW печь

18 кг

21 кг

70 кг

DFTZ-70 70кВт Печь

28кг

30 кг

100Kg

DFTZ-90 90KW Печь

45 кг

40Kg

120кг

DFTZ-110 110кВ печи

60Kg

50Кг

150Kg

DFTZ-160 160кВт печь

100Kg

75кг

250 кг

DFTZ-240 240кВт печи

150Kg

150Kg

400кг

DFTZ-300 300KW печь

200кг

200кг

500 кг

9092 6 Срок доставки:  в течение 3 рабочих дней.
Срок доставки : по морю, по воздуху, экспресс.

Дополнительные аксессуары можно выбрать,  
1>Чиллер, Градирня, Насос
2>Катушка по индивидуальному заказу
3>Инфракрасный термометр
4>Резервные электронные платы
5>Кузнечная печь (зависит от размера заготовки, индивидуального дизайна)

Видео-шоу о плавке (только для справки) 

Среднечастотная индукционная плавильная печь Пункт продажи:

1.Примите силовое устройство Simens IGBT.

2. Быстрый нагрев: самый быстрый нагрев составляет менее 1 секунды, скорость нагрева можно регулировать и контролировать;

3. Обладает хорошим электромагнитным перемешивающим эффектом, что способствует повышению температуры плавящегося металла и однородности структуры, что способствует образованию пены и уменьшению примесей;

 4. Диапазон частот может составлять от 1 кГц до 20 кГц, а индукционная катушка и согласующий блок конденсаторов могут быть спроектированы в соответствии с конкретными требованиями в зависимости от количества плавления;

5.Высокая эффективность нагрева и низкий уровень шума при работе;

6. Энергосбережение и защита окружающей среды: тепловой КПД достигает более 95%, идеальная замена тиристора, газа, ацетилена, кокса, электропечи;

7. Максимальная температура печи может достигать 1000-1700℃ градусов;

8. Безопасность машины надежна: машина оснащена функциями автоматической защиты, такими как перегрузка по току, обрыв фазы, нехватка воды, перенапряжение, короткое замыкание и перегрев;

9.Машина проста в установке и эксплуатации. Он профессионально отлаживается перед отправкой с завода. Его не нужно заказывать дверью.

Сертификаты

Часто задаваемые вопросы

01.Как выбрать ваши модели?

Сначала предоставить мне размеры, изображения и технологические требования. Наши инженеры с более чем 12-летним опытом работы порекомендуют вам подходящий станок в соответствии с вашими заготовками.Мы предоставляем подробные оценочные планы для бесплатно! ( Добавить мой WhatsApp: +8613113688127, говорить сейчас)

02.Можете ли вы производить по образцам?

Да, пожалуйста, отправьте нам свои образцы экспресс-почтой, мы можем оценить ваши образцы или технические чертежи. Мы можем построить формы и приспособления. Мы предоставляем вам бесплатных тестовых видеороликов и отчетов,

03. Как насчет стандартной даты доставки?

Для небольших партий заказов доставка на склад осуществляется в течение трех дней.Крупные партии заказов, доставка в течение 7-12 дней, наша компания обеспечивает доставку точно в срок.

04. Есть ли у вас сертификат CE, ISO9001?

Да, есть.

05. Где находится ваш завод?

Наша фабрика расположена в городе Шэньчжэнь, рядом с Гонконгом, удобна в воздушном и морском транспорте.

06. Если я куплю у вас машину, как установить и эксплуатировать?

наши машины имеют руководство и принципиальную схему установки.При необходимости я также могу отправить вам видео для установки, мы также можем предоставить услуги по установке на месте, но вам необходимо оплатить сервисный сбор,

07. Есть ли риск повреждения во время доставки?

Машина обернута в полиэтиленовую пленку для защиты от влаги, а затем помещена в стандартный деревянный ящик для экспорта с пеной для защиты от ударов и, наконец, прибита гвоздями. Риск его повреждения невелик.

08. Как насчет вашего MOQ?

Минимальный заказ: 1 комплект

09.Проверяете ли вы все свои товары перед доставкой?

Да, мы подтверждаем 100% проверку перед доставкой.

Наши услуги

1. Запрос и консультационная поддержка, ответ на ваш запрос в течение 24 рабочих часов. (бесплатно)

2. Поддержка  бесплатно тестирование образцов.

3. Опытный персонал ответит на все ваши вопросы на свободном английском языке

4. Возможен индивидуальный дизайн

5. Эксклюзивное и уникальное решение может быть предоставлено нашим клиентам нашими инженерами, есть обученные и профессиональные инженеры и сотрудники

6.Специальная скидка и защита весов разработана для нашего дистрибьютора.

Послепродажное обслуживание:

1. Один год бесплатной замены компонентов

2. Пожизненная техническая поддержка и руководство по установке

3. Единственная плата за небольшую плату за замену компонентов в течение гарантийного срока.

Почему вы?

 1. Более 20 лет опыта работы в области индукционного нагрева.

2. Отопительная печь это безопасность и надежность, долгий срок службы.

3. Наше отопительное оборудование экспортируется в Италию, Мексику, Турцию, Словакию, Пакистан, Иран, Вьетнам, Индию, Малайзию, Бразилию, Индонезию, Южную Африку и т.д. И пользуется большой популярностью.

4. Один год гарантии и пожизненная техническая поддержка.

5. Быстрая и своевременная доставка и надежное послепродажное обслуживание.

6. Запасные части и инструменты, поставляемые с комбайном для ежедневного обслуживания.

7. Первое и надежное качество клиентов.

Почему вы все еще колеблетесь и ждете? Свяжитесь со мной и немедленно получите бесплатный и профессиональный план оценки заготовки!

Свяжитесь с нами сейчас!

E: [Email Protected]

PLS Добавить мой Skype ID: Andrew6682527

WhatsApp: +8613113688127

QQ: 2996496980

Мы можем общаться в Интернете!

Отсканируйте QR-код и добавьте меня в WeChat

Процессы | Бесплатный полнотекстовый | Прогноз остаточного ресурса индукционной печи с помощью последовательного энкодера с s-Convolutional LSTM

1.Введение

Печь — это устройство, используемое для плавки металла с помощью тепла. Стабильные условия и техническое обслуживание во избежание отказов являются ключевыми элементами промышленного использования печей. Методы технического обслуживания печи зависят от ее типа, и существует множество классификаций печей. Общее описание и классификация [1] печей приведены в таблице 1. Электрическая печь была разработана в 19 веке. Такие печи делятся на электродуговые печи, которые вырабатывают электричество непосредственно через металл, и индукционные печи, которые вырабатывают тепло косвенно, индуцируя электричество.Электрическая печь имеет цилиндрическую форму для энергоэффективности, и нет необходимости поддерживать стабильное состояние, в отличие от доменной печи. Электрические печи подходят для мелкосерийного производства, производства специальных видов стали и сплавов, а не для крупнотоннажного производства чугуна. В электродуговой печи металл плавится за счет энергии, генерируемой дугой между электродами. Напротив, индукционная печь производит тепло, индуцируя ток высокой частоты. Конфигурации электрических частей системы представляют собой преобразователь, инвертор и индукционную катушку (печь).Внешний ток протекает в виде переменного тока. Затем переменный ток из схемы выпрямителя в преобразователе преобразуется в сглаженный постоянный ток. Впоследствии инвертор повторно преобразует постоянный ток в переменный ток с высокой частотой. Наконец, в индукционную катушку подается ток высокой частоты. Весь процесс подачи электроэнергии показан на рисунке 1.

Известно, что скорость и эффективность индукционной печи выше и лучше, чем у доменной печи.Индукционные печи широко используются на небольших литейных производствах.

Техническое обслуживание печи необходимо для ее эффективности и эксплуатационных характеристик. Техническое обслуживание доменной печи проводится для предотвращения остановки работы. Поэтому поддержание стабильного состояния во время процесса перегрузки или непрерывной работы имеет решающее значение. В исследованиях, связанных с техническим обслуживанием доменной печи, прогнозировалось состояние такой печи на основе мониторинга в режиме реального времени [2] или состояния печи [3].Напротив, электрические печи в основном ориентированы на предотвращение трещин или паровых взрывов. Техническое обслуживание включает в себя регулярный осмотр, мониторинг и прогнозирование взрывов. Эти различия в обслуживании вытекают из схемы электрической печи, состоящей из электрической и охлаждающей частей. Для предотвращения выделения тепла в электропечи (индукционная катушка или электроды) от тепла теплоноситель должен циркулировать в теплогенераторе. На рисунке 2 индукционная печь состоит из трех частей: огнеупорного цемента, медных индукционных катушек, шлангов водяного охлаждения.Медная индукционная катушка работает как генератор тепла. Для охлаждения индукционных катушек шланги водяного охлаждения покрывают индукционные катушки. Огнеупорный цемент защищает индукционные катушки и шланги водяного охлаждения. Однако после некоторых плавильных операций стенки печи трескаются или разрушаются. Расплавленный металл стекает по щелям и в итоге встречается со шлангами водяного охлаждения, расплавляя их. Контакт теплоносителя с расплавленным металлом приводит к паровому взрыву. Известно, что такие взрывы случаются редко.Однако такой взрыв будет иметь фатальные последствия как для предприятий, так и для рабочих. Известным ранее решением этой проблемы является регулярное техническое обслуживание. Тем не менее, решение имеет грубую точность для прогнозирования взрыва и нечувствительно к быстрому переходу печи. По этой причине во многих исследованиях вводилось прогностическое обслуживание машины или системного компонента на основе данных для предотвращения неисправности заранее [4] . Аналогичные исследования были проведены методом диагностики неисправностей [5,6].Например, методы диагностики на основе сигналов имеют широкое применение для мониторинга и диагностики электронных устройств или механических компонентов в режиме реального времени [5]. Наша статья посвящена сигналу от электрической системы. Эти методы можно разделить на три категории: метод, основанный на сигнале во временной области, метод, основанный на сигнале в частотной области, и метод, основанный на частотно-временном сигнале [5]. Среди этих категорий метод, основанный на сигналах во временной области, наиболее похож на наш подход. Статистический подход [5] часто используется для метода, основанного на сигналах во временной области.Недавно был предложен двумерный подход [7]. Что касается индукционных печей, то исследований по-прежнему недостаточно. Мы начали с прогнозирования остаточного срока службы печи на основе данных об эксплуатации и техническом обслуживании, чтобы разработать новый подход на основе сигналов во временной области, основанный на данных. Эта статья является продолжением нашей предыдущей статьи [8], в которой описывалось прогнозирование остаточного ресурса индукционной печи на основе репрезентативных значений с использованием многослойного персептрона (MLP), рекуррентной нейронной сети (RNN) и длинного короткого замыкания. временная память (LSTM).В нашей предыдущей статье мы провели два эксперимента, т. е. выбрав наилучшее репрезентативное значение из четырех статистических данных (1Q, среднее, медиана и 3Q), выбрав наилучшее целевое значение (оставшееся время и оставшееся количество обслуживания) и сравнив производительность нейронных сетей (MLP, RNN и LSTM). Как показали результаты, 3Q, RT и MLP продемонстрировали наилучшую производительность. В этой статье мы предлагаем последовательный кодировщик и s-Convolutional LSTM. Предлагаемый метод прогнозирует остаточный срок службы путем преобразования данных n-датчиков в n-канальную 2D-матрицу и ввода их в сверточный LSTM.Методология состоит из предварительной обработки, s-кодировщика и моделей прогнозирования данных. Вклад этого исследования заключается в следующем: (1) мы предлагаем основанный на данных метод прогнозирования остаточного ресурса, который отражает работу индукционных печей, в которых несколько атрибутов датчика и рабочие данные записываются независимо; (2) Мы предоставляем метод предварительной обработки данных для долгосрочных данных датчиков временных рядов. В миллионах данных, собранных из индукционной печи, мы зафиксировали работу и спрогнозировали долгосрочные условия печи; (3) Мы предлагаем новую двумерную последовательную матрицу для прогнозирования независимых операций, а также правильную модель прогнозирования; (4) Наконец, мы повысили безопасность индукционной печи, чтобы предотвратить паровой взрыв для безопасности рабочих в литейном цехе.Оставшаяся часть этой статьи организована следующим образом. В разделе 2 представлены соответствующие исследования по диагностическому обслуживанию на основе данных. Предлагаемая идея представлена ​​в разделе 3. В разделе 4 рассматриваются результаты экспериментов и дается описание реальной индукционной печи. В разделе 5 обсуждаются методология и экспериментальные результаты. Наконец, в разделе 6 даются некоторые заключительные замечания относительно этого исследования.

2. Сопутствующие работы

Техническое обслуживание определяется как работа, необходимая для поддержания дороги, здания и машины в хорошем состоянии.Сусто и др. [9] разделил техническое обслуживание на четыре категории: (1) работа до отказа; (2) профилактическое обслуживание; (3) техническое обслуживание по состоянию; и (4) профилактическое обслуживание. Среди этих четырех категорий многообещающим результатом стало прогностическое техническое обслуживание. Профилактическое обслуживание определит, потребуется ли техническое обслуживание в будущем. Существует два метода профилактического обслуживания для методологий профилактического обслуживания. Во-первых, это статистическое прогностическое обслуживание [10]. Второй — прогнозное обслуживание на основе данных [11].Прогностическое техническое обслуживание на основе статистики использует информацию из системы, т. е. разработку статистических моделей для прогнозирования отказов и позволяет принимать превентивные меры с помощью политики планового технического обслуживания [12]. Однако в случае недостаточности информации или выборок требуется другой тип обслуживания — профилактическое обслуживание на основе данных. Прогностическое обслуживание на основе данных включает в себя сбор сведений о состоянии компонентов системы во время работы. Из-за более широкого использования устройств IoT и аналитики больших данных прогностическое обслуживание на основе данных с использованием данных стало основной темой исследований.Многие исследователи использовали методы машинного обучения [4] на основе большого количества данных. В этом исследовании мы занимаемся прогностическим обслуживанием на основе данных с использованием метода машинного обучения. Кроме того, мы обобщаем прогностическое обслуживание на основе данных с использованием метода машинного обучения. Обобщенные результаты соответствующих исследований сводятся к следующему.
(1)
Профилактическое обслуживание механических компонентов. Это наиболее распространенная тема профилактического обслуживания. Были проведены исследования подшипников [13], двигателей [14], турбин [15], вентиляторов [16], насосов [17], редукторов [18], фрезерных станков [19] и центробежных насосов [18].Обычно неисправность механического компонента включает в себя вибрацию, звук или ненормальные данные датчика. Эти данные имеют большое временное окно. Такие методологии, как логистическая регрессия [13], машины опорных векторов [17,18], искусственные нейронные сети [14,15] и сверточные нейронные сети [19,20], используются для профилактического обслуживания механического компонента.
(2)
Профилактическое обслуживание для систематического компонента: Система представляет собой комбинацию подсистем или компонентов.В этом случае несколько компонентов или атрибутов работают одновременно. Данные, такие как исторические операции [21,22], процессы [23] и данные датчиков [24,25], анализируются в объединенной форме. Многомерные характеристики приводят к использованию случайного леса [25] и DNN [23,24]. В таблице 2 приведены результаты исследований профилактического обслуживания.
Среди связанных исследований метод, наиболее похожий на наш подход, был разработан Wen et al. [20], которые предоставили диагностику неисправности на основе сверточной нейронной сети.Для входных данных они преобразуют сигнал во временной области в изображение серого пикселя и импортируют его в сверточную нейронную сеть. Следовательно, нейронная сеть выводит классификацию неисправностей. Другой аналогичный подход был разработан Zhao et al. [19], которые применили сверточный слой и двунаправленный LSTM для прогнозирования износа станка. Собирая данные с фрезерного станка с ЧПУ, они объединяют данные о силе, вибрации и направлении и извлекают признаки с помощью сверточной модели.Кроме того, выходные данные сверточной модели передаются слоям LSTM. Наконец, двунаправленный LSTM и полносвязные слои предсказывают износ инструмента.

Эти похожие исследования имеют общие характеристики, в которых признаки извлекаются с помощью сверточного слоя, а остаточный срок службы прогнозируется с использованием 2D-матрицы. Несмотря на схожесть общей концепции, в данном исследовании присутствуют три разные части из похожих работ.

(1)

Конфигурация канала: влияет на размерность входных данных.Для более высокой размерности наш подход разделяет атрибуты данных датчика на несколько каналов сверточного слоя. В предыдущих исследованиях был настроен один канал.

(2)

Преобразование данных: Форма входных данных определяет структуру нейронной сети. В исследовании Вэня данные датчика были преобразованы в изображение, тогда как в подходе Чжао движение машины и данные датчика были импортированы без преобразования. В нашем исследовании данные, преобразованные в 2D-представление, отражают последовательность операций.

(3)

Цель: Аналогичные документы касались механических компонентов. Однако в нашем исследовании индукционные печи работают в шумной среде. Это отличает наш подход от предыдущих исследований.

Для аналогичного исследования технического обслуживания индукционной печи был предпринят статистический подход. Кристер и др. [26] предложил техническое обслуживание на основе состояния путем прогнозирования эрозии индукционной печи. Условия печи были основаны на работе (температура, скорость плавления, время работы и механические характеристики), и эти условия использовались для построения модели в пространстве состояний с использованием фильтра Кармана.Наше исследование преследует ту же цель. Несмотря на то, что в этой области были проведены различные виды исследований, исследования по диагностическому обслуживанию индукционных печей на основе данных не были полностью охвачены. Наше исследование уникально тем, что позволяет прогнозировать остаточный срок службы стенки печи с помощью матрицы последовательных признаков и метода, основанного на данных.

3. Предлагаемый метод

В этом исследовании мы предлагаем прогностический подход с использованием данных, полученных от электрической системы индукционной печи.Необработанные данные записывались 3 раза в секунду, а данные записывались непрерывно даже при остановке работы. Во время работы компоненты системы генерировали данные, следуя последовательности. Каждая операция была независимой и могла быть ограничена с помощью последовательности операций. В зависимости от последовательности операций данные о состоянии ожидания могут быть исключены во время предварительной обработки. После нескольких операций оператор выполнил техническое обслуживание в зависимости от состояния стенки печи. Этот процесс был определен как цикл технического обслуживания.Краткая схема процесса технического обслуживания выглядит следующим образом.

Из-за отсутствия конкретных записей об обслуживании (дата, время, продолжительность) в необработанных данных мы проанализировали шаблон частоты и журналы рабочих событий, чтобы извлечь такую ​​информацию. В частотных данных из необработанных данных мы смогли выделить техническое обслуживание и закономерности, которые показаны на рисунке 3. Мы рассчитали остаточный срок службы в конкретной операции до последнего технического обслуживания. Затем рассчитанное остаточное время жизни использовалось в качестве метки в обучающих данных для моделей нейронных сетей.Рисунок 4 представляет собой общий поток предложенной идеи. Предлагаемый метод состоит из трех этапов, и компоненты каждого этапа и подробное объяснение приведены ниже.
(1)

Предварительная обработка данных: Активные рабочие данные извлекаются из необработанных данных, а шум удаляется из данных датчика. Необработанные данные разбиваются на отдельные операции.

(2)

Последовательный кодировщик: Отдельные операции преобразуются в две матрицы, смежную матрицу и матрицу признаков.Данные последовательности операций используются для смежной матрицы, а данные датчиков используются для матриц признаков. Каждая матрица признаков отражает атрибут одного датчика. Матрицы последовательных признаков получаются путем деления соседней матрицы на матрицу признаков.

(3)
Модель прогнозирования (s-convLSTM): Матрицы последовательных признаков распределяются и вводятся по n каналам. Модель прогнозирования состоит из сверточного слоя и слоя LSTM [27]. После завершения прогноза модель экспортирует остаточный срок службы индукционной печи.В полевых условиях менеджер может планировать оптимальный график обслуживания, используя результаты этого прогноза. Эти действия поддерживают работоспособность системы. В качестве приложения в полевых условиях менеджер может легко спланировать оптимальный график обслуживания, используя результаты прогноза. Эти процессы могут помочь менеджеру отслеживать работоспособность системы. Дальнейшее объяснение методологии состоит в следующем.
3.1. Предварительная обработка данных
Предварительная обработка — это процесс удаления шума из необработанных данных и разделения операций.Индукционные печи генерируют шум при получении электричества и шум, возникающий во время работы. Удаление шума и извлечение оперативных данных являются обязательными. Рисунок 5 иллюстрирует процедуру предварительной обработки. Предварительная обработка включает следующие процедуры: (1) выбор параметра, (2) индексация последовательности и (3) извлечение операции. Ниже приведены подробные пояснения:
(1)
Выбор параметров: Были выбраны действительные параметры печи. Чтобы выбрать действительные параметры, мы рассмотрели закономерности и корреляции данных.Схема необработанных данных описана в таблице 3.
Необработанные данные содержали недопустимые или похожие параметры. На следующем рисунке без учета времени и последовательности показаны четыре атрибута датчика: (1) напряжение (D04, D05, D08 и D24), (2) мощность или ток (D03, D12, D22 и D25), (3) выход. (D26 и D27) и (4) другие атрибуты (D23, частота и D30, время нагрева). Каждая категория (кроме частоты и времени нагревания) показала высокую корреляцию в своей группе. Учитывая корреляцию в категории, мы убрали повторяющиеся параметры в каждой группе и выбрали валидные параметры.Выбраны следующие параметры: D03, D08, D23, D26, D27 и D30, как показано на рисунке 6. текстовый формат. Для дальнейшей обработки последовательность операций была преобразована в числовую форму. Таблица 4 представляет собой индекс последовательности событий:

Мы определили условия, которые существовали в начале или в конце операции, обратившись к частотному шаблону и последовательности событий.Обычно записывалась определенная комбинация последовательностей событий (например, начало: 1-2-7, 1-6-7). Индекс данных, которые запускают и заканчивают операцию, был сохранен из необработанных данных. Этот индекс подсчитывает и разграничивает отдельные операции.

(3)

Извлечение операции: операция была извлечена из необработанных данных с использованием частоты и последовательностей событий. Последовательность событий была разделителем между активным и резервным. Частота отражала рабочее состояние печи.Используя частотную характеристику, мы могли различать техническое обслуживание и эксплуатацию. Алгоритм извлечения начинается с индексации событий. После извлечения шум от работы убрался. Удаление шума после разделения произошло из-за потери ограничительной точки при удалении. После этапа предварительной обработки отдельные операции готовятся без шума.

3.2. Sequential Encoder

В процессе предварительной обработки отдельные операции имеют разную длину и значение.Поэтому их нельзя обобщать и использовать в качестве входных данных нейронной сети. В этой статье мы предлагаем последовательный кодировщик и структуру данных, так называемую матрицу последовательных признаков, которая может выдавать значение отдельной операции без потерь. Матрица последовательных признаков представляет собой двумерную форму n атрибутов.

На рисунке 7 последовательный энкодер состоит из трех частей. Во-первых, это активная работа с входными данными. Второй генератор матриц. И третье — матричный калькулятор. Процедура преобразования выглядит следующим образом: Сначала генератор матриц определяет размер матрицы.Количество оперативных событий определяет размер матрицы. Во-вторых, калькулятор матриц вычисляет смежные матрицы и матрицы признаков и выводит матрицу последовательных признаков. В рабочих данных последовательность преобразуется в смежную матрицу, а другие атрибуты преобразуются в матрицы признаков на основе смежной матрицы. Матрицы последовательных признаков, полученные с помощью этого процесса, отражают как длину, так и значения атрибутов каждой операции и атрибута. В-третьих, соседняя матрица и матрица признаков разделены.Псевдокод для матричного преобразования выглядит следующим образом: с помощью алгоритма 1 мы можем содержать несколько признаков атрибутов в каждой последовательной матрице признаков. После этого шага для каждой операции были сгенерированы N последовательных матриц признаков. Алгоритм 1 рабочих данных; N,
 номер атрибута датчика), матрица Z[D][D] (матрица NULL размера D × D)
Выход: матрица SF N [D][D](матрица последовательных признаков С N Channel)
для N: = 1 по N DO
SF N : = Z
для I: = 1 I-1 DO
ADZ N : = Z
FEA N : = Z
Если E [I] = E [I + 1] , затем
SP: = E [I]
ADZ N [SP] [SP]: = ADZ N [SP] [SP] +1
FEA N [SP] [SP]: = FEA N [SP] [SP] + S N [I]
ELVE
SP: = = E[i]
    EP :=E[i+1]
    ADZ n [SP][EP] := ADZ n [SP][EP] +1
    FEA n [SP][EP] := FEA n [SP][EP] + S n [I]
для K: = 1 до D DO
для L: = 1 D DO
SF N [K] [L]: = FEA N [K] [L] / ADZ N [K] [L]
END для
Конец для
End для
конец для
возврат SF N
3.3. Модель прогнозирования и уровень нейронной сети
На рисунке 8 модель прогнозирования сконфигурирована с двумя типами уровней: CNN и LSTM. CNN преобразует многоканальную последовательную матрицу признаков в карту признаков, а LSTM позволяет прогнозировать с помощью карты признаков. Описания каждого уровня и модели предсказания следующие:
3.3.1. LSTM Layer
LSTM — это тип рекуррентной нейронной сети (RNN) [28]. Представленная Хопфилдом [29], RNN представляет собой архитектуру нейронной сети, которая в основном имеет дело с последовательными данными, включая данные временных рядов.Отличительной чертой RNN от нейронных сетей с прямой связью является петля в слое. Это заставляет RNN запоминать предыдущие данные во время обучения. Непрерывное умножение в RNN вызывает проблемы исчезновения градиента [30]. Для решения этой проблемы был разработан LSTM. Слой LSTM генерирует обратную связь посредством операции суммирования и решает проблему исчезновения градиента [30]. Общая структура LSTM показана на рисунке 9. Уровень LSTM состоит из блока памяти и трех вентилей (ввод, вывод и забвение).На Рисунке 9 ворота забывания решают, следует ли забыть состояние ячейки. Входной вентиль решает, обновлять ли ввод до состояния ячейки. Наконец, выходной вентиль определяет, добавляется ли состояние ячейки к скрытому состоянию. В этом исследовании слой LSTM получил конкатенированные рабочие характеристики из сверточный слой и спрогнозировал остаточный срок службы печи.
3.3.2. Сверточный слой
Сверточная нейронная сеть (CNN) — это нейронная сеть, которая в основном используется для обработки изображений.Впервые он был предложен LeCun et al. в 1989 г. [31] и определен в LeCun et al., 1998 г. [32] как нынешняя широко известная форма. CNN состоит в основном из трех типов слоев: свертки, объединения и многослойного персептрона [33]. Операции свертки относятся к выводу изображений или матриц с высотой и шириной, умноженными на каждое изображение и значение ядра, перемещаясь шаг за шагом к ядру определенного размера. Карта объектов получается в результате операции свертки. Когда эта карта объектов проходит через функцию активации, эта комбинация называется слоем свертки.Слой объединения уменьшает размер карты объектов, созданной в операции свертки. В общем, сверточная нейронная сеть состоит из объединения слоев свертки и объединения, а затем прогнозирование выполняется с использованием многослойного персептрона с картой признаков с пониженной дискретизацией. В нашей модели прогнозирования сверточный слой преобразовывал отдельные операции в карты объектов и уменьшал выборку данных многоканального датчика.
3.3.3. Модель прогнозирования
В этом исследовании прогнозы временных рядов проводились с использованием двумерной матрицы.Были рассмотрены два метода сверточного LSTM-подхода. Один был разработан Донахью и др. [27], и представляет собой так называемую долгосрочную рекуррентную свертка (LRCN). Во-вторых, Xingjian et al. [34] вставил операцию свертки в операцию ворот LSTM. Если мы адаптируем подход Xingjian к нашим данным, выходные данные модели не будут интерпретироваться для маркировки из-за несогласованности данных. В нашем исследовании мы использовали подход LRCN. Подобно подходу LRCN, слой CNN был вставлен перед слоем LSTM для обработки 2D-данных с несколькими каналами, а карта объектов была введена в слой LSTM.Была применена пакетная нормализация, и между слоями LSTM были вставлены выпадающие слои. Адам использовался как оптимизатор. Конфигурация модели прогнозирования описана на рисунке 10:

4. Эксперимент

Вычислительной средой была Windows 10, работающая на графическом процессоре GTX2070 и Python 3.7. Модели нейронных сетей были настроены с использованием фреймворка Keras.R. В эксперименте использовались данные, полученные в течение примерно 24 месяцев производственного периода с октября 2017 года по сентябрь 2019 года в индукционной плавильной печи мощностью 3000 кВт.Необработанные данные индукционной печи генерировались три раза в секунду. Данные включали 181 производственный и 13 циклов технического обслуживания. Среди этих данных были исключены неполные циклы обслуживания (три цикла обслуживания). Набор данных разделен на три части: 70 % данных в качестве обучающего набора, 15 % в качестве проверочного набора и 15 % в качестве тестового набора. Каждый набор экспериментальных данных настраивается случайным образом. Матрица последовательных признаков имела размер 8 × 8 с 6 каналами. Шум был отфильтрован от 5-го до 95-го процентиля.

Для оценки модели для проверки производительности нейронной сети использовались среднеквадратическая ошибка (RMSE) и коэффициент корреляции Пирсона (PCC) (таблица 5 и таблица 6). В эксперименте сравнивались три методологии: многослойная модель персептрона, модель LSTM и свертка с последовательными признаками-LSTM. Первая и вторая модели используют репрезентативные значения каждой операции, упомянутые в нашем предыдущем исследовании [8]. Репрезентативное значение захватывает третий квантиль из каждой операции.Опыты повторяли 10 раз. Экспериментальные результаты следующие: RMSE является мерой разницы между фактическими и прогнозируемыми значениями [35]. Из таблицы результатов среднее значение предложенного метода было самым низким среди трех моделей нейронных сетей. LSTM немного уступает предлагаемому методу. MLP достиг самого высокого RMSE. Независимо от RMSE стандартное отклонение было минимальным в модели LSTM. PCC представляет собой тенденцию между фактическими и прогнозируемыми значениями.Чем выше значение PCC, тем выше производительность нейронной сети. Предлагаемая методология в среднем показала лучшие результаты, за ней следуют MLP и LSTM. Таким образом, хотя предложенная методология в среднем показала наилучшие результаты как для RMSE, так и для PCC, но LSTM для стандартного отклонения показала предельные или лучшие результаты. Ниже приведен график таблицы результатов. На рисунке 11 s-convLSTM демонстрирует наилучшую производительность для обеих метрик.

5. Обсуждение

В этом исследовании эффективность предложенной методологии была подтверждена экспериментально для прогнозирования точек обслуживания на основе данных, полученных от индукционной печи мощностью 3000 кВт.Предлагаемый метод показал хорошую производительность на основе результатов эксперимента, и мы подтвердили, что точность предложенной методологии действительна для обеих метрик (RMSE и PCC). Есть два момента для обсуждения: переход производительности через входное измерение и количество данных. Подробное содержание для обсуждения выглядит следующим образом:

Во-первых, производительность изменяется по мере увеличения входного измерения. В наших экспериментальных данных отдельные операции имели разную продолжительность и независимые значения.В среднем в день регистрировалась одна операция. Таким образом, количество операций, включенных в данные, было относительно небольшим и уникальным. В нашем предыдущем исследовании [8] частично использовались данные отдельных операций. Поэтому повысить производительность моделей нейронных сетей сложно. Мультисенсорные атрибуты импортируются в отдельные каналы, а матрица изменяется в структурированную форму. Эта процедура увеличивает размерность входных данных. Хотя данные сжимаются путем прохождения через сверточный слой, увеличение размерности приводит к улучшению.Аналогичный результат был получен Liu et al. [33]. Сверточный слой используется для сжатия и повышения производительности алгоритма для нескольких атрибутов. Второй — это производительность алгоритма, которая зависит от количества данных. В наши данные было включено относительно небольшое количество операций и технического обслуживания. В Таблице 5 и Таблице 6 стандартные отклонения обоих показателей относительно малы. Мы предполагаем, что характеристики стандартного отклонения LSTM и сверточной LSTM получены из-за недостаточности.В этой области пока неизвестны метрики и изменения производительности в зависимости от объема данных. До сих пор существует предел обобщения предлагаемого нами метода. Необходимо наблюдать за накоплением данных и выявлять эти изменения посредством последующих исследований. Наше исследование достигло точных результатов благодаря уникальной структуре данных для индукционной печи, а также правильному количеству и размерности входных данных, необходимых для нашего подхода, которые также будут рассмотрены в наших будущих исследованиях.

6. Выводы

Предыдущий метод обслуживания индукционной печи основывался на диапазоне тока утечки или частоте инвертора. Действия по техническому обслуживанию выполняются пассивно (превышение диапазона, отключение, техническое обслуживание), без учета работоспособности системы. В этой статье мы предложили подход к прогнозированию для индукционных печей с использованием новой многоканальной матрицы последовательных признаков на основе сверточной LSTM. Этот метод изменяет каналы, импортированные в сверточную модель LSTM.Индивидуальные атрибуты датчиков работы были стандартизированы с использованием этой процедуры без потерь. Предлагаемый метод показал лучшую производительность в RMSE и PCC по сравнению с MLP и LSTM. Как метод диагностики неисправностей на основе сигналов во временной области, наш метод уникален тем, что использует многоканальность для множественных атрибутов. Независимый канал обеспечивает сохранение функций, а структурированные данные IoT обеспечивают стандартизированную форму для различных операций. С учетом этих особенностей предлагаемый метод может быть использован в разных предметных областях и на разных объектах.По мере увеличения использования лома и специальных стальных изделий будет увеличиваться использование индукционных печей. Необходимо обеспечить основанные на данных подходы для безопасного использования индукционных печей. Предлагаемый метод позволяет получить высокую прогностическую эффективность в условиях недостаточности и независимости данных.

Будущие исследования будут сосредоточены на двух факторах. Первая — это модель нейронной сети без поезда для индукционных печей. В зависимости от размера работа индукционных печей занимает длительное время.Сложно получить обученную модель нейронной сети. Для решения этой проблемы необходима генеративная модель для создания данных или передачи обучения. Соответствующие исследования могут ускорить практический подход к профилактическому обслуживанию индукционных печей. Второй является дополнительным методом во время операции. В нашем случае отдельная операция занимала в среднем 4 часа. Предложенный способ показал хорошую эффективность для полной операции. Однако он не распространяется на текущие операции. Необходимы исследования, чтобы различать и прогнозировать статус текущих исследований.Хотя такие исследования не должны быть сложными, важно повысить безопасность индукционных печей за счет двойной конфигурации. Наши будущие исследования будут сосредоточены на общем применении индукционных печей. Более того, они будут иметь ключевое значение для практического применения таких печей.

(PDF) Индукционная печь – Обзор

Вивек Р. Гандевар и др. / International Journal of Engineering and Technology Vol.3(4), 2011, 277-284

за счет чего требуется меньше времени для полной плавки и в конечном итоге уменьшается время цикла.Предварительный нагрев металлолома

потенциально может снизить затраты энергии на плавку. Системы предварительного нагрева, такие как вторая печь

, являются наиболее перспективными. Необходимы дополнительные исследования для разработки комплексной модели передачи энергии

, связывающей работу печи с образованием газа и подогревом металлолома.

E. Минимальное время выдержки

Энергетическая эффективность плавки стали может быть повышена, если нет временной задержки выдержки расплавленного металла, когда

требуется дополнительная энергия для поддержания температуры расплавленного металла до момента его разливки.

F. Надлежащее планирование печи

Если печь может быть спланирована так, чтобы она могла работать на постоянной полной мощности,

потребности в энергии для плавки стали могут быть существенно снижены.

G. Качество лома

Для лучшего плавления сырья в индукционную печь следует подавать плотную шихту. например для

увеличение плотности М.С. Можно использовать машины для измельчения лома, а также пресс для обвязки

для изготовления пачек легковесного лома, тюнинга и хрящения.

VII.ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основе исчерпывающего обзора литературы изучены основные операции индукционной печи и важность ее отдельных параметров. Пилотное исследование проводится в нескольких отраслях промышленности Индии для проверки рабочих методов и параметров индукционных печей

. Наблюдениями установлено, что существует много различий в операциях в разных отраслях. В единичных случаях также наблюдается отсутствие стандартизации процесса.

В этой статье мы сосредоточимся на повышении эффективности процессов плавки стали. После собственно

наблюдения за всем процессом плавки стали мы узнали, что такое различные потери и где теряется тепло.

Следовательно, для повышения его эффективности и снижения потерь мы дали рекомендации, такие как планирование

операций, подача расплавленного металла, предварительный нагрев, отсутствие временной задержки при выдержке расплавленного металла, повторное использование горячих газов,

использование сырья хорошего качества материал, Правильная практика зарядки.Если это происходит в регулярной практике, очевидно, что

помогает повысить его эффективность. Потери материала и энергии на этих стадиях процесса представляют собой неэффективность

, которая приводит к растрате энергии и увеличению затрат на операции плавки. Изменение конструкции и/или работы любого этапа

в процессе плавки может повлиять на последующие этапы. Поэтому важно изучить влияние всех предлагаемых модификаций на весь процесс плавки, чтобы гарантировать, что улучшение энергопотребления на одном этапе не приведет к увеличению

энергопотребления на другом этапе.

Несмотря на то, что эти технологии не требуют больших капиталовложений для развертывания, необходима инженерная помощь, чтобы

объект мог извлечь максимальную выгоду. Например,

энергетическая эффективность плавки стали может быть повышена, если нет временной задержки при выдержке расплавленного металла, когда требуется дополнительная энергия для поддержания температуры расплавленного металла до его разливки. Если печь может быть спланирована так, чтобы она могла работать на постоянной полной мощности,

потребности в энергии для плавки стали могут быть существенно снижены.При обзоре литературы было замечено, что до сих пор концернами не предпринимались попытки изучить влияние изменения одного параметра на другие. Благодаря запланированному дизайну эксперимента можно

изучить влияние отдельных параметров и выяснить их общее влияние на производительность.

ССЫЛКИ

1. Обращение президента по случаю хх годового общего собрания и интерактивного семинара 16 ноября 2005 г. в Нью-Дели обзор

рынков стали черной металлургии Азия 2005.

2. Икбал Натани (15 ноября 2005 г.) Важность переработки и текущий сценарий лома черных металлов. Посол, Индийский субконтинент

бюро международной утилизации Брюссель.

3. www.steelworld.com

4. Передовые технологии плавки: (ноябрь 2005 г. Концепции и возможности энергосбережения в металлургической литейной промышленности BCS,

Incorporated 5550 Sterrett Place, Suite 306 Columbia, MD 21044 www.bcs-hq .com

5. Информационная брошюра с информацией о безопасности Inductotherm: компания группы Inductotherm.

6. С.К. Датта, А.Б. Леле и Н.К. Панчоли (октябрь 2004 г.) «Исследования плавки железа прямого восстановления в индукционной печи» Пер. Индийский инст.

Мет. Vol.57, No. 5, October 2004, pp. 467-473 TP 1904.

7. www.steel.nic.in

8. Каталог продукции Adore Multilane: Производитель трамбовочной массы.

9. RL (Род) Наро (4 ноября 2003 г.) «Контроль шлака и нерастворимых отложений в плавильных печах» Международная конференция по плавке железа

Орландо, Флорида.

10. Дункан, Джордж, Р., Электросталеплавильное производство, Общество железа и стали, Inc., Book Crafters, Inc., Челси, Мичиган, США, 1985, стр. 161-166.

11. www.dsir.gov.in

Посещенный URL:

http://www.steelworld.com/smii.htm

http://www.steel.nic.in/annual report(2002- 03)

http://www.dsir.gov.in/reports/techreps/tsr154.pdf

Индукционная печь на продажу | Плавильная печь для всех металлов

Chapter1:


Что такое индукционный нагрев?

1.1 Принцип индукционного нагрева

Индукционный нагрев, также известный как электромагнитный индукционный нагрев, представляет собой метод нагрева проводящих материалов, таких как металлические материалы. Он в основном используется для плавки металлов, термической обработки, сварки и ковки.
Электромагнитная индукция, открытая Майклом Фарадеем, начинается с катушки из проводящих материалов (например, медных индукционных катушек). Когда ток течет через катушку, создается магнитное поле внутри и вокруг катушки. Способность магнитного поля действовать зависит от конструкции катушки и величины тока, протекающего через катушку


Направление магнитного поля зависит от направления тока, поэтому переменный ток через катушку вызывает магнитное поле. поле меняет направление с той же скоростью, что и переменный ток.Переменный ток частотой 60 Гц заставит магнитное поле переключать 60 направлений в секунду. Переменный ток частотой 400 кГц заставит магнитное поле переключаться 400 000 раз в секунду.
Когда проводящий материал (заготовка) помещается в переменное магнитное поле (например, поле, создаваемое переменным током), в заготовке индуцируется напряжение (закон Фарадея). Наведенное напряжение приведет к потоку электронов: ток! Ток, протекающий через заготовку, будет противоположен току в катушке. Это означает, что мы можем контролировать частоту тока в заготовке, контролируя частоту тока в катушке.
Когда ток протекает через среду, он вызывает некоторое сопротивление движению электронов. Сопротивление выражается в виде тепла (тепловой эффект Джоуля). Материалы, которые более устойчивы к потоку электронов, выделяют больше тепла, когда через них проходит ток, но, безусловно, можно нагреть материалы с высокой проводимостью (например, медь) с помощью индукционного тока. Это явление очень важно для индукционного нагрева.
Все это говорит нам о том, что индукционный нагрев требует двух пунктов:
  • Изменение магнитного поля
  • Проводящие материалы, помещенные в магнитное поле.

Индукционная нагревательная печь производства CDOCAST просто использует электромагнитную индукцию для генерации электрического тока внутри нагретого материала и использует энергию этих вихрей для целей нагрева.

Основные компоненты системы индукционного нагрева включают индукционную катушку, источник переменного тока и заготовку. В зависимости от различных объектов нагрева змеевик может иметь различную форму. Катушка подключена к источнику питания, который обеспечивает переменный ток для катушки.Переменный ток, протекающий через катушку, создает переменное магнитное поле через заготовку, что заставляет заготовку генерировать вихревой ток для нагрева.

1.2: что такое индукционная плавильная печь промежуточной частоты?

Среднечастотная индукционная печь (далее именуемая индукционной печью) с рабочей частотой от 50 до 10 Гц, 50 Гц, трехфазная частота переменного тока, проходящая через оборудование выпрямителя SCR, превращается в пульсирующий источник питания постоянного тока, и затем выводит электрическую энергию переменного тока частотой около 1 кГц [средней частоты] в корпус печи посредством инверсии SCR.Когда ток промежуточной частоты проходит через змеевик печи, он преобразует электрическую энергию в магнитную энергию в виде магнитного поля, то есть в теле печи создается переменное магнитное поле. Когда корпус печи загружает сталь, в стали индуцируется вихревой ток. Этот вихревой ток вызывает быстрое повышение температуры стали и преобразует магнитную энергию в тепловую, тем самым завершая преобразование электрической и тепловой энергии. Индукционная плавильная печь средней частоты в основном состоит из:

  • тигля из огнеупорного материала
  • источника питания средней частоты,
  • индукционной катушки

Заряженный металлический материал в тигле эквивалентен вторичной обмотке трансформатора.Когда индукционная катушка подключена к источнику питания переменного тока, в индукционной катушке создается переменное магнитное поле. Индукционная ЭДС возникает в шихте при разрезании металлической шихты в тигле магнитопроводом. Из-за образования замкнутого контура самого шихтового материала характеристика вторичной обмотки всего один виток и является замкнутой. Таким образом, в шихте одновременно возникает индукционный ток.Когда индукционный ток проходит через шихту, шихта нагревается, что способствует ее плавлению.

Среднечастотная индукционная печь использует источник питания средней частоты для создания магнитного поля средней частоты, заставляет внутреннюю часть ферромагнитного материала производить индукционный вихревой ток для нагрева, достигает цели нагрева материала. Индукционный нагрев применяется в индукционных печах средней частоты с электропитанием средней частоты 200-2500 Гц для расплавления и сохранения тепла.

Среднечастотный Плавильщик индукционный широко применяется при выплавке цветных и черных металлов. По сравнению с другим оборудованием для плавки металлов , индукционная печь IF обладает такими преимуществами, как высокая тепловая эффективность, короткое время плавки, меньшие потери при сжигании легирующих элементов, широкий выбор материалов для плавки, меньшее загрязнение окружающей среды, точный контроль температуры и состава расплавленного металла. .

1.21 Преимущества индукционной плавильной печи средней частоты

Благодаря преимуществам системы нагрева индукционной печи средней частоты 1: малый объем 2: легкий вес, 3: высокая эффективность, 4: отличное качество термической обработки 5: благоприятная окружающая среда, индукционные печи быстро отказываются от угольных печей, газовых печей, мазутных печей и обычных печей сопротивления, это новое поколение металлоплавильного оборудования.Его наиболее заметными особенностями являются следующие:

  • Высокая скорость плавки, хороший эффект энергосбережения, низкие потери металла и низкое энергопотребление.
  • Функция самосмешивания, температура плавления и однородный состав металла.
  • Отличное рабочее окружение с электрообогревом
  • Идеальные пусковые характеристики, печь с пустой загрузкой и печь с полной загрузкой могут достигать 100% пуска1: Классификация печи для плавки металла

    Печь для плавки металла относится к установке, которая плавит металлические слитки и некоторые виды металлолома, добавляет необходимые компоненты сплава и плавит их в требуемые сплавы с помощью таких операций, как очистка и рафинирование.

    В соответствии с различными источниками тепловой энергии печи для плавки металлов можно разделить на три типа:

    • Топливное отопление : (включая природный газ, сжиженный нефтяной газ, газ, дизельное топливо, мазут, кокс и т. д.), реактивное тепло, выделяемое при сгорании топлива, используется для нагрева заряженного металла.
    • Среднечастотная индукционная плавильная машина , переменное магнитное поле создается переменным током через катушку, а металл в магнитном поле нагревается индукционным током.
    • Электрическая плавильная печь для металлов , металл нагревается с помощью элемента сопротивления, который обычно применяется при плавке цветных металлов

    Мы выбираем различные печи в соответствии с различными выплавляемыми металлами и конечными продуктами, которые мы хотим получить.

    2.2 Классификация плавильных печей

    В зависимости от плавки металлов, плавильные печи можно разделить на 3 основных типа.

    • Медная плавильная печь
    • алюминиевая плавильная печь
    • сталь / железоплавильная печь
    • Preating Preating металла

    6 Глава3:


    3.Коппер / из латуни / бронзовая плавка

    медь -черный металл, который очень тесно связан с человеком и широко используется.Он используется в областях электротехники, легкой промышленности, машиностроения, строительства, национальной оборонной промышленности и т. Д., Уступая только алюминию по потреблению материалов из цветных металлов в Китае. Медь — это красный металл и зеленый металл. Говорят, что это зеленый металл, в основном потому, что он имеет низкую температуру плавления и легко переплавляется и переплавляется, поэтому переработка довольно дешева. В древности его использовали в основном для литья посуды, предметов искусства и оружия. Медные руды из медных рудников обогащаются для получения медных концентратов или рудных песков с более высоким содержанием меди.Медные концентраты должны быть очищены и переплавлены в плавильной печи, чтобы стать медными изделиями. Например, медная проволока, медный слиток, медная пластина и т. д.

    Таким образом, медеплавильная печь играет важную роль в производстве меди. На рынке представлены в основном три типа медеплавильных машин:

    • медеплавильная печь, работающая на природном газе
    • индукционная медеплавильная печь
    • карбидокремниевая плавильная печь
    3.1 медеплавильная печь, работающая на природном газе

    газовое плавление -максимальная температура может достигать 2400 градусов по Фаренгейту.Работа на природном газе или пропане – отрегулируйте смесь газа с воздухом соответствующим образом (отверстие для замены отсутствует). Газовая плавильная печь чистая и безопасная, что сделает мастерскую чистой и аккуратной, простой в управлении, в основном используется для плавки, литья -черные металлы, такие как алюминий, цинк, серебро, свинец, олово, медь и т. д.

    Преимущества печи для плавки меди, работающей на природном газе:

    • Высокая тепловая эффективность при низких эксплуатационных расходах, большая производительность по сравнению с электрическим нагревом по сравнению с тигельной печью, высокая эффективность, низкое энергопотребление, что полностью исключает затраты на замену электрических нагревательных элементов.
    • Использование высококачественной горелки, полное сгорание дизельного топлива, полное отсутствие загрязнения выхлопными газами, конструкция с несколькими каналами теплового потока, полное использование энергии, вырабатываемой горелкой, значительное повышение теплового КПД, заметный эффект энергосбережения
    • Газовая медеплавильная машина особенно подходит для районов с дефицитом электроэнергии, чтобы не беспокоиться об увеличении мощности из-за расширения производства.
    3.2 Индукционная плавильная печь для меди

    Индукционная печь для плавки меди в основном делится на (индукционная печь с сердечником линейной частоты и индукционная печь средней частоты).

    Индукционная печь с сердечником линейной частоты может плавить и нагревать металл, нагрев происходит равномерно без потерь, что удобно для регулировки состава расплавленного металла. Однако индукционная печь с сердечником сетевой частоты плавит холодный материал с низкой скоростью, не способствует образованию шлака и требует пускового блока для запуска холодной печи. Производство недостаточно гибкое, поэтому в основном используется для переплавки и нагрева металлов и сплавов. Кроме того, электрическая печь промышленной частоты имеет низкий коэффициент мощности, поэтому требуется большое количество компенсационных конденсаторов, что также увеличивает инвестиции в пространство и оборудование.

    Разница в производительности между печью промежуточной частоты и индукционной печью линейной частоты:

    1: печь средней частоты имеет более высокую удельную мощность и более высокую производительность. Другими словами, размер тигля той же печи средней мощности составляет только одну треть от размера тигля печи промышленной частоты.

    2: Во-вторых, индукционная печь промежуточной частоты может опорожнять печь каждый раз, когда она плавится, поэтому легко изменить сорта расплавленного металла, который может плавиться быстро, в то время как для печи промышленной частоты требуется некоторое количество расплавленного металла в печи. тело.это означает, что использование печи промышленной частоты может плавить только один вид металла.

    3: При тех же условиях производительности среднечастотная индукционная печь имеет меньшую мощность, поэтому она покрывает небольшую площадь, более того, среднечастотная индукционная печь потребляет меньше футеровочных материалов, поэтому имеет низкие эксплуатационные расходы.

    4: Повышена надежность печи промежуточной частоты и улучшен коэффициент использования оборудования.

    5: По сравнению с печью промышленной частоты индукционная печь промежуточной частоты имеет меньшую силу перемешивания, что означает меньшую эрозию металлической футеровки и более длительный срок службы футеровки.

    Видео о среднечастотной индукционной печи без сердечника:

    3.3 Печь для плавления карбида кремния

    Печь для плавления карбида кремния является одним из видов плавильных печей сопротивления. Плавильная печь сопротивления представляет собой промышленную печь, которая использует электрический ток для нагрева электрического нагревательного элемента или теплоносителя в печи, чтобы нагреть загружаемый материал. Это нагревательная печь, которая использует ток для выработки тепловой энергии через резистивный материал.

    Плавильные печи сопротивления широко применяются в машиностроении для нагрева металлов перед ковкой, термической обработки металлов, пайки, порошковой металлургии, спекания, прокаливания и отжига стекла и керамики, плавки легкоплавких металлов, сушки песчаных форм и краски покрытия и т. д.

    В целом, электрическая плавильная печь основана на различных температурах, которые требуются для выбора различных нагревательных элементов, в настоящее время наиболее широко используемыми нагревательными элементами являются печи из железо-хром-алюминиевой проволоки с температурой нагрева ниже 1200, в то время как печь с кремний-углеродным стержнем можно использовать до 1400 градусов, если требуется более высокая температура, мы предлагаем кремний-молибденовый стержень, нагревательные элементы ZrO2, печь для плавки кремний-углеродного стержня наиболее популярна на рынке с преимуществом простоты использования, стабильная и надежная

    Преимущества печи для плавления карбида кремния

    • Легко получить высокую температуру при по сравнению с топливной печью.
    • Можно нагревать изнутри материала, чтобы он нагрелся.
    • Печь для плавления карбида кремния доступна для использования в печи с контролируемой атмосферой и вакуумной печи.
    • Плавильная печь сопротивления не имеет потери тепла отходящих газов топливной печи, поэтому термический КПД высок.
    • легко контролировать температуру, система контроля температуры может быть легко установлена ​​
    • быстрый нагрев.
    • хорошие рабочие характеристики, отсутствие загрязнения окружающей среды.

    После плавления лома меди или латуни в плавильной печи большинство людей предпочтут отливать латунные стержни, латунные стержни, медный лист, медную проволоку и т. д. и другие продукты, соответственно, мы выберем другую машину непрерывного литья заготовок отливайте типы медных изделий, которые вы хотите, таким образом, на рынке в основном есть два типа машин непрерывного литья заготовок: горизонтальная машина непрерывного литья заготовок из латуни и машина непрерывного литья заготовок меди вверх .

    3.4 Горизонтальная / бронзовая машина непрерывного литья заготовок

    Горизонтальная / бронзовая машина непрерывного литья заготовок в основном используется для производства медных латунных / бронзовых стержней, труб, листов. Материалы могут быть из чистой меди / латуни / бронзы, лома меди / латуни / бронзы и другие материалы из меди/латуни/бронзы.


    Принцип горизонтального литья заключается в плавильной выдерживающей нагревательной печи с графитовым тиглем, обогреваемом очень эффективными нагревательными элементами, невосприимчивыми к графиту, системой нагрева с охладителем, вместе с графитовой матрицей и охладителем в сборе, а также выходной дорожкой с отводным оборудованием, а также отсекающее устройство.Расплавленный металл вытекает из тигля прямо в графитовую литейную форму, которая охлаждается с помощью исключительно надежной охлаждающей рубашки.

    Графитовые фильеры с водяным охлаждением присоединены горизонтально к выдерживающему тиглю. На протяжении всей процедуры непрерывного распределения сталь перемещается прямо в графитовую литейную форму, где она затвердевает. Укрепленные пряди периодически выводятся в серии «тяни-пауза» через вытяжную технику. После выхода из графита, который находится в ключевом охладителе, нити актеров проходят через вторичный охладитель в виде водяного «барботажа», который устраняет избыточное тепло, содержащееся в затвердевшей заготовке.Водяное «барботажное охлаждение» на выходе из головки является намного более термически эффективным по сравнению с использованием графитового охладителя рукава с водяным охлаждением.

    Основные составные части :

    • Индукционная печь
    • Тяговая машина
    • Автоматическая машина для резки
    • Очищающая машина (окорочная машина)
    • Электрическая система управления
    • 8 Электрическая система управления

      8

    3,5 машина непрерывного литья заготовок из бескислородной меди в вертикальном направлении

    Машина непрерывного литья заготовок в бескислородном исполнении в основном используется для производства блестящих и бескислородных медных стержней и медных плоских полос.Сырье расплавляют в плавильной печи, а медная жидкость покрывается коксом и чешуйчатым графитом, чтобы избежать окисления. После процесса плавки в раздаточной печи поддерживается температура медной жидкости около 1150 ℃. Литейная машина быстро кристаллизует жидкую медь в кристаллизаторе и непрерывно выпускает медные стержни (медные плоские полосы). Непрерывное литье вверх — это новый процесс производства длинных блестящих бескислородных медных стержней. Он имеет характеристику высокой проводимости, низкого содержания кислорода и т. Д.После дальнейшей обработки эти стержни могут быть использованы в качестве токопроводящего материала для электрических проводов и кабелей, магнетизма и эмалированных проводов, а также могут использоваться в других электронных электрических изделиях.


      • Главная состоит из частей
      • Плавитная печь
      • Станок непрерывного литья
      • стойку директирующих колес
      • Контроллер скорости
      • Двухтактный катушка
      • Система охлаждения
      • Тестовая система охлаждения
      • Тестовая система
      • Катодная система зарядки
      • Электрический контроль система.

      Технический процесс

      Поместите медный катод над печью с помощью подъемной системы для обжига → Отрегулируйте скорость подачи в соответствии со скоростью разливки. Подайте медный катод в плавильную печь для плавления (используется древесный уголь для предотвращения окисления) → жидкая медь поступает в переходную часть (древесный уголь все еще необходим для предотвращения окисления) → жидкая медь поступает в печь для выдержки → жидкая медь поступает в кристаллизатора в виде медных стержней → медные стержни входят в тяговое устройство для движения вверх → проходят через выходную раму → медные стержни проходят через распределительную раму (для разделения каждого стержня) → медные стержни проходят через натяжную раму (для контроля натяжения скорость) → медные стержни проходят через приемную машину для намотки → Следующий процесс

      Глава 4:


      Плавильная печь для алюминия

      Алюминий является самым распространенным металлом в земной коре, за ним следует железо.Алюминий составляет 7,45% от общей массы земной коры, не более чем в два раза уступая железу. Соединения алюминия есть повсюду на земле. Как и в обычной почве, здесь много глинозема Al2O3. Поэтому плавильная печь для алюминия широко используется в промышленном производстве для алюминиевого завода

      4.1 Среднечастотная индукционная плавильная печь для алюминия

      Среднечастотная плавильная печь для алюминия – это новый тип высокоэффективной печи. и энергосберегающая печь, разработанная на основе технологии плавки алюминия.Он может хорошо соответствовать требованиям технологии плавки алюминия, таким как строгий состав сплава, прерывистое производство, большая мощность одной печи и т. Д. Он может снизить потребление, уменьшить потери при горении, улучшить качество продукции, снизить трудоемкость и улучшить трудозатраты. Машина для плавки алюминия со средней частотой подходит для периодической работы с плавлением сплавов и переработанных материалов.

      4.2 Преимущество индукционных печей для плавки алюминия
      • Небольшие размеры, малый вес, высокая эффективность, а также низкое энергопотребление;
      • Низкий уровень температуры окружающей среды, низкий уровень дыма и пыли, а также хорошие условия труда;
      • Простой рабочий процесс и надежная плавка;
      • Температура нагрева одинаковая, потери при горении небольшие, состав металла однородный;
      • Качество литья хорошее, температура плавления высокая, температуру печи легко контролировать, эффективность производства высокая;
      • Высокая доступность, легкость смены сортов.
      4.3 Газовая плавильная печь для алюминия

      Из-за низкой температуры плавления алюминия газовая плавильная печь для алюминия идеально подходит для плавки алюминия, которую можно использовать для плавки, литья и горячего покрытия большинства цветных металлов, таких как алюминий, цинк, серебро, свинец, олово и медь

      Преимущество газовой плавильной печи для алюминия

      • Газовая плавильная печь для алюминия использует природный газ (легкое дизельное топливо) в качестве топлива, чиста и безопасна, делает мастерскую аккуратной и чистый, удобный в управлении.
      • Высокая тепловая эффективность, низкие эксплуатационные расходы и электрический нагрев тигельной печи по сравнению с плавильной мощностью, высокая эффективность, низкое энергопотребление, что полностью исключает затраты на замену электрического нагревателя.
      • Принять горелки всемирно известного бренда, так что сжигание дизельного топлива, выбросы выхлопных газов полностью свободны от загрязнения, конструкция с несколькими каналами теплового потока, полное использование энергии, вырабатываемой горелкой, значительно повысить тепловую эффективность, энергосберегающий эффект замечательный.
      • Избегайте беспокойства за исключением уровня мощности.
      4.4 Сопротивление Плавильная печь для алюминиевого тигля

      Машина для плавки алюминиевого тигля в настоящее время является одной из самых популярных печей, этот тип печи имеет преимущество хорошей изоляции, быстрой плавки, низкой себестоимости, загрязнения и других характеристик.
      Эксплуатационные характеристики тигельной алюминиевой плавильной печи:

      1. Тигельная алюминиевая плавильная печь обладает хорошими теплоизоляционными характеристиками, высокой скоростью плавки, низкой себестоимостью, низким уровнем загрязнения, что соответствует требованиям защиты окружающей среды.

      2. Примите метод нагрева резистивной проволоки, примите высокотемпературный нагрев проволоки сопротивления железа, хрома и алюминия, самая высокая температура может выдерживать 1400 C, потому что печь сопротивления в основном оснащена тиглем (графитовый тигель или чугунный тигель, графитовый тигель в основном используется для плавки алюминия, чугунный тигель для плавки цинка, свинца, олова, магния и др.), поэтому печи сопротивления еще называют тигельными электролитическими печами.

      3. Печь для плавки алюминия CDOCAST изготовлена ​​из высококачественных огнеупоров и изоляционных материалов, что обеспечивает максимальный эффект теплоизоляции и срок службы печи.Это самый прямой способ снизить себестоимость продукции для клиентов. Эффект экономии электроэнергии очевиден.

      4. В печах сопротивления оборудуются полностью функциональные шкафы распределения электроэнергии. Распределительный шкаф имеет функции перегрева и отключения печной проволоки, перегрева и отключения питания жидкого алюминия, управление модулем SCR, стабильная работа, безопасная и надежная, для контроля температуры используется ПИД-система.

      5: Подходит для плавления цветных металлов и сплавов с низкой температурой плавления, таких как алюминий, цинк, свинец, олово, магний и т. д.Изоляционная печь может использоваться для различных видов машин для литья под давлением и механического ручного производственного оборудования.

      4.5 Машина для литья алюминиевых/цинковых слитков

      Машина для литья алюминиевых слитков изначально была установлена ​​на нашем собственном литейном заводе в основном для работы с алюминием. Машина для литья слитков должна быть исключительно качественной, чтобы обеспечить долгий срок службы в условиях цеха, а также быть быстрой, эффективной и на 100% надежной. Это тяжелая борьба, поэтому мы используем только самые эффективные распорки и элементы и разрабатываем рамы дома из высококачественной стали.Наши системы разливки были разработаны таким образом, чтобы свести к минимуму образование окалины, что впоследствии значительно улучшает качество производимых слитков. Гибкая система скорости позволяет правильно управлять количеством металла, заливаемого в каждую форму, создавая слитки одинакового веса и размера. По мере того, как изложницы поднимаются по склону и вокруг главных звездочек, они переворачиваются, позволяя слиткам падать с помощью двух молотков.

      Существует ряд стандартных моделей, которые производят конусы, кубики или длинные слитки с производительностью от 5 до 10 тонн в час.Машины для литья алюминиевых слитков Cdocast также могут быть специально разработаны для удовлетворения потребностей вашего собственного завода.

      Глава 5:


      Плавильная печь для стали и чугуна

      Металлы глянцевые, имеют хорошую проводимость, теплопроводность и механические свойства, обычно в зависимости от цвета и свойств металлов и других характеристик, делятся на черные металлы и цветные металлы две основные категории. Черный металл в основном относится к железу и его сплавам, таким как сталь, чугун, ферросплав, чугун и так далее.Металлы, кроме черных металлов, называются цветными металлами. Черные металлы в промышленности называются железом, хромом и марганцем. Он также включает сплавы этих трех металлов, особенно легированную черную металлическую сталь и железо и сталь. Цветные металлы относятся к черным металлам.

      Вот два основных типа печей для выплавки черных металлов.
      1: среднечастотная индукционная печь
      2: электродуговая печь

      5.1 Индукционная печь для выплавки стали и железа

      Сталь/железо Индукционные плавильные печи очень популярны на сталелитейных и литейных заводах.Они используются для выдержки, а затем плавки черных металлов, губчатого железа, цветных металлов и многих других стальных отходов. Они используются для замены вагранок, так как вагранки заканчиваются выбросом большого количества пыли и других опасных загрязнителей. Изготовлена ​​среднечастотная печь для плавки чугуна COOLDO, имеют идеальные множественные функции защиты – от перегрузки по току; от перенапряжения; недостаточное давление воды; высокая температура воды; низкое напряжение и обрыв фазы. Преимущества нашего плавильного оборудования: высокая экономия электроэнергии; низкое воздействие на сеть; высокая скорость плавления; небольшие потери на окисление; однородность металлического состава; легко контролируемая температура; отличные изоляционные качества и т. д., и есть следующие типы корпуса плавильной печи на ваш выбор.

      5.2 Классификация корпусов печей

      Сталь/железо Индукционные плавильные печи очень популярны на сталелитейных и литейных заводах. Они используются для выдержки, а затем плавки черных металлов, губчатого железа, цветных металлов и многих других стальных отходов. Они используются для замены вагранок, так как вагранки заканчиваются выбросом большого количества пыли и других опасных загрязнителей

      1. Как правило, корпус печи может быть разделены на два вида: алюминиевый корпус
      и стальной корпус. По форме корпуса печи с алюминиевым кожухом ее можно разделить на круглую и квадратную формы (известную как малая печь)

      2.Общая вместимость печи со стальным кожухом составляет 0,3–60 т, вместимость печи с круглым алюминиевым кожухом составляет 0,15–5 т, емкость печи с квадратным алюминиевым кожухом составляет 0,01–0,15 т. Производительность агрегата рассчитана на плотность стали 7,8.

      3-1. Печь со стальным кожухом в основном состоит из корпуса печи (стальной конструкции), горловины печи, операционного стола, гидравлического цилиндра, индукционной катушки, магнитного ярма, кирпичей и т. д. См. ниже:

      3-2. По сравнению с печью с алюминиевым кожухом печь со стальным кожухом имеет следующие преимущества:

      ① Энергосбережение 5% на тонну
      ② Более прочный и долговечный
      ③ Положение заливки расплавленной стали практически не изменилось、
      ④ Индукционная катушка не легко деформируется в защите магнитного ярма.

      Круглая печь с алюминиевым кожухом в основном состоит из корпуса печи с алюминиевым кожухом, кирпичей (вверху), кирпичей (внизу), асбестовой плиты, индукционной катушки, винта из нержавеющей стали и т. д., см. ниже:

      Внутренняя структура печи с квадратным алюминиевым кожухом и Круглая печь с алюминиевым кожухом почти такая же, отличается только внешней формой и устройством наклона. Круглая печь с алюминиевым кожухом широко используется в редукторе с наклоняемыми ножками печи; печь с квадратным алюминиевым корпусом наклоняется вручную в целом, маховиком или рычагом.

      Нажмите здесь, чтобы узнать разницу между корпусом печи с алюминиевым каркасом и корпусом печи со стальным каркасом.

      5.3 Система водяного охлаждения для индукционных печей

      Система охлаждения в основном состоит из двух частей: водяного охлаждения источника питания и водяного охлаждения корпуса печи. Блок питания включает в себя различные устройства питания в силовом шкафу и группу электрических нагревательных конденсаторов.
      Обычно мы предлагаем, чтобы корпус печи и источник питания использовали независимое охлаждающее устройство.В среднечастотном источнике питания используется полностью закрытая водяная градирня, а в корпусе печи используется водяная градирня открытого типа.
      Целью использования двух независимых охлаждающих устройств является избежание взаимного влияния. вода (чистая вода), температура воды на выходе должна контролироваться в пределах 55 градусов C, но температура охлаждающей воды индукционной катушки может быть немного выше, что может улучшить тепловой КПД печи, более того, это может уменьшить объем охлаждающего устройства, тем самым снижая стоимость.


      Охлаждающие трубы Подробную схему конфигурации

      7180
      модели
      Spary Pumption (кг)
      KW м3 / ч кВт м³ / ч Впускной Выход л Вт Н Холостой ход Под нагрузкой
      НЧ-5 1.1 × 2 15000 × 2 1,5 45 DN80 DN65 2800 1940 2200 1050 1880
      NCH-6 1.1 × 2 15000 × 2 1,5 45 DN80 DN65 2900 1940 2200 1100 2050
      NCH-7 1.1 × 2 15000 × 2 1.5 45 DN80 DN80 2900 1940 2200 1150 2150
      NCH-8 1.1 × 3 15000 × 3 2,2 60 DN80 DN80 3300 1940 2200 1320 2450
      NCH-10 1,1 × 3 15000 × 3 2,2 60 DN100 DN100 3300 1940 2610 1480 3050
      НЧ-13 1.5 × 3 18500 × 3 2,2 60 DN100 DN100 3300 1940 2780 1480 3080
      NCH-16 1,5 × 4 18500 × 4 2,2 114 DN125 DN125 4400 2240 2780 2080 4080
      NCH-18 1,5 × 4 18500 × 4 2.2 114 DN125 DN125 4400 2240 2780 2150 4280
      NCH-20 1,5 × 4 18500 × 4 2,2 114 DN125 DN125 4400 2240 2940 2180 4480
      NCH-22 1,5 × 4 18500 × 4 2,2 114 DN125 DN125 4400 2240 2940 2240 4780
      НЧ-25 1.5 × 4 18500 × 4 4 140 DN150 DN150 4800 2240 3100 2520 5080
      NCH-30 2,2 × 4 25000 × 4 4 140 DN150 DN150 5440 2240 3100 3080 6980
      NCH-35 2,2 × 4 25000 × 4 4 140 DN200 DN200 5440 2240 2240 3100 3100 7180
      NCH-40 4 × 4 46000 × 4 5.5 160 DN200 DN200 5900 2600 3669 4980 9080
      NCH-45 4 × 4 46000 × 4 5,5 160 DN200 DN200 5900 2600 3669 5380 10050
      NCH-50 4 × 4 46000 × 4 7,5 240 DN200 DN200 6600 2900 3989 6530 11200 11200
      NCH-55 4 × 4 46000 × 4 75 240 DN200 DN200 6600 2900 3989 6680 12100
      NCH-60 4 × 4 46000 × 4 7,5 240 DN200 DN200 6600 2900 3989 7220 13200
      NCH-65 5,5 × 5 55000 × 5 5,5 × 2 160 × 2 DN200 × 2 DN200 × 2 7400 3 3 3400 3639 9980 15890
      Nch-70 5.5 × 5 55000 × 5 55000 × 5 5.5 × 2 160 × 2 DN200 × 2 7400 3400 3639 10500 16500 16560
      Nch-75 5,5 × 5 55000 × 5 5,5 × 2 160 × 2 DN200 × 2 DN200 × 2 7400 3400 3639 11400 17530
      NCH -80 5,5×5 55000×5 5.5 × 2 160 × 2 DN200 × 2 DN200 × 2 7400 3639 3639 12600 12600 18540
      NCH-85 5.5 × 6 55000 × 6 7,5 × 2 240 × 2 DN200 × 2 DN200 × 2 8200 3400 3989 15900 20590
      NCH-90 5,5 × 6 55000 × 6 70727 70727 240 × 2 DN200 × 2 8200 3900 3989 16400 16400 21680
      NCH-95 5.5 × 6 55000 × 6 70 DN200 × 2 DN200 × 2 8200 8200 3989 3989 17690 22860
      Nch-100 5,5 × 6 55000 × 6 7,5 × 2 240 × 2 DN200 × 2 DN200 × 2 8200 3400 3989 18640 23780

      Стандартная конфигурация источника питания KGPS:

      • Плавильная печь легко включается и выключается, а сбой питания не повлияет на срок службы электропечи.
      • Установите постоянную мощность для управления цепью, поддержания постоянной мощности во время плавления и поддержания более высокой скорости плавления.
      • Установите в системе устройство защиты от перенапряжения, перегрузки по току и недостатка воды для контроля работы.
      • Электрическая материнская плата использует технологию САПР, интегральную плату, низкий уровень отказов, простоту в управлении, меньшее техническое обслуживание.
      • Мягкий пуск при нулевом напряжении, высокая начальная мощность, не влияет на электрическую сеть.
      • Применяется для плавки черных и цветных металлов, таких как медь, алюминий, цинк, сталь, железо, нержавеющая сталь и т. д.
      5.4 Плавка в электродуговой печи

      Конструкция и принцип работы электродуговой печи

      Дуговая плавильная печь для плавки руды и металла при высокой температуре с использованием электродной дуги. Когда дуга создается газовым разрядом, энергия фокусируется, а также температура в зоне дуги выше 3000. Для нагрева металла система дугового нагрева более адаптируема по сравнению с другими процессами производства стали, может успешно удалять серу, фосфор и другие загрязняющие вещества, уровень температуры в печи легко контролировать, инструменты покрывают небольшую площадь, подходят для нагрева легированной стали высшего качества.Дуговые печи отличаются от индукционных нагревателей тем, что загружаемый материал непосредственно подвергается воздействию электрической дуги, а ток на клеммах системы нагрева проходит через загружаемый металлический продукт.

      5.5 Машина непрерывного литья заготовок стальных заготовок

      Машина непрерывного литья заготовок

      Расплавленная сталь из сталеплавильного цеха предназначена для подачи материала на машину непрерывного литья заготовок заготовок, блюмов, а также кругов. После этого они отправляются на различные прокатные заводы для последующего использования. Remso предлагает индивидуальную машину непрерывного литья заготовок в соответствии с запросом клиента и используется для непрерывного литья простой углеродистой стали, низкоуглеродистой, инструментальной и высокоуглеродистой, легированной стали, а также нержавеющей стали прямо в квадратная заготовка, блюм, пруток, образцов 80×80, 100×100 или 120×120, 150×150 мм длиной 6м/11м управляется автоматизированной системой управления.Мы можем поставлять одинарные, двойные и многоручьевые МНЛЗ, а также оборудование для выпрямления, автоматический станок для резки, блок кондиционирования воздуха для заготовок, разбрасыватель заготовок, разбрасыватель жидкой стали и различные другие вспомогательные устройства, а также такие средства, как терапия мягкой водой и вода. кондиционер.

      Функции:

      Минимальное время перехода от существующего производства слитков к производству заготовок почти без влияния на производительность существующего завода
      Требуемый размер литейной платформы составляет 6 м x 9 м для одиночного ручья, а также подходит для существующих заводов по производству слитков
      Гибкость прокатки каждой ручья по отдельности для максимального использования колеса в зависимости от доступности жидкого металла
      Адаптируемая установка с возможностью повышения ранга, а также расширения за счет включения компонентов
      Значительная экономия за счет снижения образования окалины
      Полная поддержка прямой прокатки
      Основное оборудование непрерывного литья заготовок Машина:

      Platface Platform
      Hot Metal LOWLE SWENT
      Теплый металлический ковш
      Tundish
      Tandish Car
      пресс-формы сборка
      SLAG Box
      Сборная
      SLAG
      Крышка
      ZoShilator
      ногой ролик и распылитель CAGE
      Unite и блок выпрямления

      ХРАНЕНИЕ МАКАНОВ 9000 3 промежуточный роликовый стол
      роликовый ролик
      Torach режущий ролик таблицы
      релиз роликовый стол
      подвижная остановка
      стеллаж от осаждения
      укладка и толкатель
      автоматический факел режущий станок
      легкий весовой алюминиевый подадитель проволоки

      . Оборудование непрерывное кастинг заготовки может быть сконструирована как согнутыми, а также вертикальный -изгиб в соответствии с индивидуальными требованиями.Он может отливать углеродистую сталь, легированную сталь, а также специальную сталь, такую ​​как нержавеющая сталь. Стальное постоянное колесо обычно состоит из центрального контейнера, кристаллизатора, вибрационного устройства, штифтового стержня, дополнительного охлаждающего канала, устройства для коррекции натяжения, а также редукционного механизма. COOLDO может изготовить CCM на заказ для различных требований в металлургии


      Плавильная печь для драгоценных металлов

      К драгоценным металлам в основном относятся восемь металлических элементов, таких как золото, серебро и металлы платиновой группы (рутений, родий, палладий, иридий, осмий, платина).Большинство этих металлов имеют красивый цвет, высокую химическую стабильность и не легко вступают в химическую реакцию с другими химическими веществами в нормальных условиях. Печи для плавки драгоценных металлов играют важную роль в очистке драгоценных металлов

      Печи для плавки драгоценных металлов, обычно небольшие по размеру и Привлекательная по дизайну печь для плавки редкометаллов нашей компании в основном включает в себя следующее.

      6.1 Плавильная печь для золота

      Индукционная плавильная печь для золота
      Запатентованная Cdocast печь для плавки золота имеет мощность плавления от 1 кг до 100 кг, что является стабильным и надежным.Он применяется при плавке цветных металлов, особенно для плавки драгоценных металлов, таких как золото, серебро, платина. Система управления Simens PLC не является обязательной для удовлетворения ваших строгих требований. Вы также можете оборудовать контроллер температуры, выдувание рта, переключатель хода и т. Д.

      Cdocast Плавильная печь для золота имеет стабильную работу с невероятной скоростью плавления.

      Для вместимостью 1-10 кг мы рекомендуем нашу малую плавильную печь интегрированного типа, эта модель специально разработана для начинающих или ювелирных мастерских, которые хотят начать бизнес по переработке золота, эта мини-печь для плавки золота с диапазоном мощности от 5 кВт до 15 кВт, источник питания использует технологию IGBT из Германии, это новейшая технология с энергосбережением 30% по сравнению с другим методом плавки.графитовые или керамические тигли будут выбраны для соответствия различным типам металла, для золота, серебра, меди мы предлагаем использовать графит, а при плавке платины, стали, нержавеющей стали мы предлагаем использовать керамический тигель. Система контроля температуры не является обязательной для этого небольшого золотоплавильного завода.

      для емкости 20-80 кг. Золотоплавильный завод мощностью 15 кВт, а также 70 кВт может работать с автоматической системой наклона двигателя. Это будет вашим идеальным решением, этим золотоплавильным заводом можно управлять удаленно, рабочие просто должны нажать на кнопку в силовом щите, который мог точно регулировать весь процесс укладки плитки.весь процесс опрокидывания безопасен и контролируем. Эти виды могут быть рассчитаны на нагрузку 100-500 кг с материалами мощностью от 100 кВт до 300 кВт. Плавильные печи Tilt оснащены гидравлическими системами наклона, которые могут легче гарантировать наклон большой мощности, система управления Simens PLC, дополнительно оборудовать температуру Контроллер, выдувная горловина, переключатель хода могут быть опциональными для идеального выполнения всей операции.

      6.2 Плавильная печь для платины

      CDOCAST Плавильная машина для платины – это совершенно новый продукт, специально созданный нашей компанией, который в основном применяется для плавки драгоценных металлов, таких как золото, платина, палладий или сплавы этих сталей. Эта печь для плавки драгоценных металлов может достигать температуры около 2600 градусов за очень короткое время (около 900 градусов по Цельсию сверх температуры редкоземельного элемента). Он включает в себя самый прочный и долговечный кварцевый котел на рынке с быстрым временем плавки (в течение нескольких минут).

      6.3 Плавильная печь для серебра

      Для плавки серебра мы предлагаем нашу цепную наклонную электрическую индукционную печь

      Печь для плавки серебра Cdocast разработана специально для плавки цветных металлов, таких как золото и серебро, медь, емкостью 20-100 кг.
      Находчивое строительство и конструкция приносят пользу контроллеру наклона. В устройстве установлен джойстик наклона с регулировкой скорости поворота.

      Power использует передовые технологии IGBT для экономии энергии и быстрого плавления.Она варьируется от 15кВт до 90кВт. Управление Simens PLC не является обязательным, чтобы удовлетворить ваши строгие требования. Высококвалифицированная электрическая машина для плавки серебра с цепным наклоном с более низким энергопотреблением, инновация IGBT экономит 15-30% энергии, чем KGPS, 100% полная полная загрузка. Настройка и обслуживание удобны, эту печь для плавки серебра  можно закончить с помощью видеоклипа или нашего практического руководства. Это снижает стоимость, которую вам нужно заплатить инженерам за границей в рассрочку.

      Машина для плавки серебра Cdocast разработана с многофункциональными функциями защиты от перенапряжения, перегрузки по току, меньшего количества воды, перегрева с уменьшенной частотой ошибок, а также без риска и с хорошей репутацией.Чистый графитовый тигель используется для плавки серебра, и замена графитового тигля занимает 1 минуту, что очень удобно в использовании.

                     
      6.4 Машина для вакуумного литья золотых и серебряных слитков

      Оборудование для вакуумного литья слитков CDOCAST разработано для изготовления слитков любых размеров от 100 г до 15 кг бар из золота или серебра. Вам просто нужно поместить предварительно взвешенные золотые / серебряные зерна или порошок в нашу изготовленную на заказ графитовую форму, а затем поместить в вакуумную плавильную камеру, во время стадии затвердевания слиток будет охлаждаться соответствующим образом с помощью индивидуальной схемы водяного охлаждения. индукционная катушка в плавильной камере.

      На протяжении всей процедуры литья весь процесс плавления, а также охлаждения будет происходить в закрытой камере, у нас есть схема автоматической программы, которая может автоматически вакуумировать плавильную камеру, вы просто нажимаете постоянно низкий уровень вакуума, вакуум Процесс очистки, безусловно, будет выполнен автоматически в течение 5 минут, более того, инертный газ, такой как аргон или азот, обязательно будет заполнен в плавильной камере, что может предотвратить окисление серебра или золота.

      Катушки индукционного нагрева — компоненты индукционного нагрева

      Элементы индукционного нагрева

      Типичная система индукционного нагревателя включает в себя источник питания, цепь согласования импеданса, цепь резервуара и аппликатор.Аппликатор, представляющий собой индукционную катушку, может быть частью контура бака. Баковая цепь обычно представляет собой параллельный набор конденсаторов и катушек индуктивности. Конденсатор и катушка индуктивности в цепи бака являются резервуарами электростатической энергии и электромагнитной энергии соответственно. На резонансной частоте конденсатор и катушка индуктивности начинают передавать накопленную энергию друг другу. В параллельной конфигурации это преобразование энергии происходит при высоком токе. Высокий ток через катушку способствует хорошей передаче энергии от индукционной катушки к заготовке.

      Нажмите здесь, чтобы узнать о том, что такое индукционные катушки и как они работают, а также о различных типах катушек .

       

       

      а) Блок питания

      Источники питания являются одной из наиболее важных частей системы индукционного нагревателя. Обычно они оцениваются по диапазону рабочих частот и мощности. Существуют различные типы индукционных источников питания, которые представляют собой источники линейной частоты, умножители частоты, мотор-генераторы, преобразователи с искровым разрядником и полупроводниковые инверторы.Твердотельные инверторы имеют наибольшую эффективность среди источников питания.

      Типичный твердотельный инверторный источник питания состоит из двух основных частей; Выпрямитель и инвертор. Линейный переменный ток преобразуется в постоянный в секции выпрямителя с помощью диодов или тиристоров. Постоянный ток поступает в инвертор, где полупроводниковые переключатели, такие как IGBT или MOSFET, преобразуют его в ток, на этот раз с высокой частотой (обычно в диапазоне 10–600 кГц). Согласно диаграмме ниже, IGBT могут работать при более высоком уровне мощности и более низкой частоте по сравнению с MOSFET, работающими при более низком уровне мощности и более высоких частотах.

       

        b) Согласование импеданса

      Блоки питания индукционного нагрева, как и любое другое электронное устройство, имеют максимальные значения напряжения и тока, которые не должны превышаться. Чтобы передать максимальную мощность от источника питания к нагрузке (заготовке), импеданс источника питания и нагрузки должен быть как можно ближе. Таким образом, значения мощности, напряжения и тока могут одновременно достигать максимально допустимых пределов. Для этой цели в индукционных нагревателях используются цепи согласования импеданса.В зависимости от применения могут использоваться различные комбинации электрических элементов (например, трансформаторы, переменные катушки индуктивности, конденсаторы и т. д.).

       

      в) Резонансный бак

      Резонансный резервуар в системе индукционного нагрева обычно представляет собой параллельный набор конденсатора и индуктора, который резонирует на определенной частоте. Частота получается из следующей формулы:

      , где L — индуктивность индукционной катушки, а C — емкость.Согласно анимации ниже явление резонанса очень похоже на то, что происходит в качающемся маятнике. В маятнике кинетическая и потенциальная энергии преобразуются друг в друга, пока он качается с одного конца на другой. Движение демпфируется за счет трения и других механических потерь. В резонансном резервуаре энергия, обеспечиваемая источником питания, колеблется между катушкой индуктивности (в виде электромагнитной энергии) и конденсатором (в виде электростатической энергии). Энергия затухает из-за потерь в конденсаторе, индукторе и изделии.Потери в заготовке в виде тепла являются желательными и целью индукционного нагрева.

      Сам резонатор включает в себя конденсатор и катушку индуктивности. Батарея конденсаторов используется для обеспечения необходимой емкости для достижения резонансной частоты, близкой к возможностям источника питания. На низких частотах (ниже 10 кГц) используются маслонаполненные конденсаторы, а на более высоких частотах (более 10 кГц) используются керамические конденсаторы или конденсаторы с твердым диэлектриком.

       

      d) Индукторы индукционного нагревателя

      Что такое индукционные катушки и как они работают?

      Катушка индукционного нагрева представляет собой медную трубку особой формы или другой проводящий материал, через который проходит переменный электрический ток, создавая переменное магнитное поле.Металлические детали или другие проводящие материалы помещаются внутри, через или вблизи катушки индукционного нагрева, не касаясь катушки, и создаваемое переменное магнитное поле вызывает трение внутри металла, вызывая его нагрев.

      Как работают индукционные катушки?

      При проектировании катушки необходимо учитывать некоторые условия:

      1. Для повышения эффективности индукционных нагревателей расстояние между катушкой и заготовкой должно быть минимальным.Эффективность связи между катушкой и заготовкой обратно пропорциональна квадратному корню из расстояния между ними.

      2. Если деталь расположена в центре спиральной катушки, она будет лучше всего связана с магнитным полем. Если он смещен от центра, область заготовки ближе к виткам получит больше тепла. Этот эффект показан на рисунке ниже.

       

      3. Кроме того, положение, близкое к соединению выводов с катушкой, имеет более слабую плотность магнитного потока, поэтому даже центр внутреннего диаметра спиральной катушки не является центром индукционного нагрева.

      4. Следует избегать эффекта отмены (рисунок слева). Это происходит, когда отверстие катушки очень маленькое. Введение петли в катушку поможет обеспечить необходимую индуктивность (рисунок справа). Индуктивность индуктора определяет способность этого индуктора накапливать магнитную энергию. Индуктивность можно рассчитать как:

      , где ε — электродвижущая сила, а dI/dt — скорость изменения тока в катушке. ε сама по себе равна скорости изменения магнитного потока в катушке (- dφ/dt), где магнитный поток φ можно рассчитать из NBA, где N — число витков, B — магнитное поле, а A — площадь индуктор.Поэтому индуктивность будет равна:

      Очевидно, что величина индуктивности линейно пропорциональна площади индуктора. Следовательно, необходимо учитывать минимальное значение для контура индуктора, чтобы он мог накапливать магнитную энергию и передавать ее на индукционную заготовку.

       

      Эффективность катушки

      Эффективность катушки определяется следующим образом:

      В таблице ниже показаны типичные КПД различных катушек:

       

      Модификация катушки по заявке

      В некоторых приложениях нагревательный объект не имеет однородного профиля, но требует равномерного нагрева.В этих случаях поле магнитного потока необходимо модифицировать. Для этого есть два типичных метода. Один из способов — разъединить витки там, где деталь имеет большее поперечное сечение (при использовании спиральной катушки). Более распространенным методом является увеличение межвиткового промежутка в местах, где поперечное сечение детали больше. Оба метода показаны на рисунке ниже.

       

      Такая же ситуация возникает при нагреве плоских поверхностей большими блинчатыми змеевиками. Центральная часть будет перегреваться.Чтобы избежать этого, зазор между поверхностью катушки и плоским объектом будет увеличен за счет придания конической формы блинной катушке.

       

      Змеевик с вкладышем используется в тех случаях, когда требуется широкая и равномерная зона нагрева, но мы хотим избежать использования медных труб большого диаметра. Вкладыш представляет собой широкий лист, который приваривается к ГНКТ как минимум в двух точках. Остальная часть стыка будет пропаяна только для обеспечения максимальной теплопередачи соединения. Также синусоидальный профиль поможет увеличить охлаждающую способность змеевика.Такая катушка показана на рисунке ниже.

       

      По мере увеличения длины нагрева количество витков необходимо увеличивать, чтобы сохранить равномерность нагрева.

       

      В зависимости от изменения формы заготовки меняется схема нагрева. Магнитный поток имеет тенденцию скапливаться на краях, поверхностных срезах или углублениях нагревательного объекта, вызывая более высокую скорость нагрева в этих местах. На рисунке ниже показан «краевой эффект», когда спираль находится выше края нагревательного элемента, и в этой области происходит чрезмерный нагрев.Чтобы этого избежать, катушку можно опустить ниже, чтобы она была ровной или чуть ниже края.

       

      Индукционный нагрев дисков также может вызвать чрезмерный нагрев краев, как показано на рисунке ниже. Края получат более высокий нагрев. Высота витка может быть уменьшена или концы витка могут быть выполнены большего радиуса, чтобы отделить их от края заготовки.

       

      Острые углы прямоугольных витков могут привести к более глубокому нагреву заготовки.Развязка углов катушки, с одной стороны, уменьшит скорость нагрева угла, а с другой стороны, уменьшит общую эффективность индукционного процесса.

       

      Одним из важных моментов, который необходимо учитывать при проектировании многоместных катушек, является влияние соседних катушек друг на друга. Для того чтобы поддерживать максимальную силу нагрева каждой катушки, межосевое расстояние между соседними катушками должно быть не менее чем в 1,5 раза больше диаметра катушки.

       

      Катушки индуктивности

      используются в приложениях, где требуется тесная связь, а также когда часть не может быть извлечена из катушки после процесса нагрева.Важным моментом здесь является то, что в месте соприкосновения шарнирных поверхностей должен быть обеспечен очень хороший электрический контакт. Обычно тонкий слой серебра используется для обеспечения наилучшего поверхностного электрического контакта. Разделенные части змеевиков будут охлаждаться с помощью гибких водяных трубок. Автоматическое пневматическое сжатие часто используется для закрытия/открытия змеевика, а также для обеспечения необходимого давления в шарнирной зоне.

       

      Типы нагревательных змеевиков

      Двойная деформированная спиральная спираль

      В таких приложениях, как нагрев кончика вала, достижение однородности температуры может быть затруднено из-за эффекта компенсации в центре поверхности наконечника.Двойной деформированный блинчатый змеевик с зачищенными сторонами, аналогичный приведенной ниже схеме, можно использовать для достижения равномерного профиля нагрева. Следует обратить внимание на направление двух блинов, в которых центральные обмотки намотаны в одном направлении и имеют дополнительный магнитный эффект.

       

      Катушка с раздельным возвратом

      В таких приложениях, как сварка узкой полосы на одной стороне длинного цилиндра, где относительно большая часть должна быть нагрета значительно сильнее, чем другие области объекта, путь обратного тока будет иметь важное значение.При использовании катушки типа Split-Return большой ток, индуцируемый в сварочном пути, будет разделен на две части, которые будут еще шире. Таким образом, скорость нагрева на пути сварки как минимум в четыре раза выше, чем у остальных частей объекта.

       

      Канальные катушки Катушки канального типа

      используются, если время нагрева не очень короткое, а также требуется достаточно низкая удельная мощность. Ряд нагревающихся частей будет проходить через змеевик с постоянной скоростью и достигать максимальной температуры при выходе из машины.Концы катушки обычно загнуты, чтобы обеспечить путь для входа и выхода деталей из катушки. Там, где необходим профильный обогрев, можно использовать пластинчатые концентраторы с многовитковыми канальными змеевиками.

       

      Медная труба квадратного сечения

      имеет два основных преимущества по сравнению с круглой трубой: а) поскольку она имеет более плоскую поверхность, «смотрящую» на заготовку, она обеспечивает лучшую электромагнитную связь с нагревательной нагрузкой и б) конструктивно проще выполнять повороты с квадратной трубкой, а не с круглой трубкой.

       

      Конструкция выводов для индукционных катушек

      Конструкция выводов

      : Выводы являются частью индукционной катушки и, хотя они очень короткие, имеют конечную индуктивность. В общем виде на схеме ниже показана принципиальная схема теплового пункта системы индукционного агрегата. C — резонансный конденсатор, установленный в тепловой станции, L_lead — общая индуктивность выводов катушки, а L_coil — индуктивность индукционной катушки, связанной с нагревательной нагрузкой. V_total — это напряжение, подаваемое от индукционного источника питания на тепловую станцию, V_lead — падение напряжения на индуктивности провода, а V_coil — напряжение, которое будет подаваться на индукционную катушку.Общее напряжение представляет собой сумму напряжения провода и напряжения индукционной катушки:

      V_lead представляет собой величину общего напряжения, занимаемого выводами, и не оказывает никакого полезного индукционного действия. Целью дизайнера будет минимизировать это значение. V_lead можно рассчитать как:

      Из приведенных выше формул видно, что для минимизации значения V_вывод индуктивность выводов должна быть в несколько раз меньше индуктивности индукционной катушки (L_вывод ≪ L_coil).

       

      Уменьшение индуктивности выводов: На низких частотах, обычно из-за использования катушек с высокой индуктивностью (многовитковых и/или с большим внутренним диаметром), L_lead намного меньше, чем L_coil. Однако, поскольку количество витков и общий размер катушки уменьшаются для высокочастотных индукторов, становится важным применение специальных методов для минимизации индуктивности выводов. Ниже приведены два примера, как это сделать.

       

      Концентраторы потока: Когда магнитный материал помещается в среду, включающую магнитные поля, из-за низкого магнитного сопротивления (сопротивления) он имеет тенденцию поглощать линии магнитного потока.Способность поглощать магнитное поле количественно определяется относительной магнитной проницаемостью. Это значение для воздуха, меди и нержавеющей стали равно единице, но для мягкой стали может доходить до 400, а для железа до 2000. Магнитные материалы могут сохранять свою магнитную способность до температуры Кюри, после чего их магнитная проницаемость падает до единицы и они больше не будут магнитными.

      Концентратор потока представляет собой материал с высокой проницаемостью и низкой электропроводностью, предназначенный для использования в конструкции катушек индукционного нагревателя для усиления магнитного поля, воздействующего на нагревательную нагрузку.На рисунке ниже показано, как размещение концентратора потока в центре круглой катушки концентрирует силовые линии магнитного поля на поверхности катушки. При этом материалы, размещенные поверх блинчатого змеевика, будут лучше сцепляться и получать максимальный нагрев.

       

      Влияние концентратора потока на плотность тока в индукционной катушке показано на рисунке ниже. Большая часть тока будет сосредоточена на поверхности, не покрытой концентратором потока.Поэтому змеевик может быть сконструирован таким образом, что только сторона змеевика, обращенная к нагревательной нагрузке, останется без материалов концентратора. В электромагнетизме это называется щелевым эффектом. Щелевой эффект значительно повысит эффективность катушки, и для нагрева потребуется более низкий уровень мощности.

       

      Артикул:

      • С. Зинн и С. Л. Семиатин, «Элементы индукционного нагрева, конструкция, управление и применение», ASM International, ISBN-13: 9780871703088, 1988
      .

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.