Слой вихревой переменной глубины

Характерным является распределение токов по сечению проводника (детали). Плотность протекающего переменного тока значительно больше у поверхности, чем во внутренних слоях проводника (рис. 73). Такое неравномерное распределение переменного тока в проводнике называется поверхностным эффектом. Благодаря этому эффекту деталь нагревается на определенную глубину, а сердцевина — незначительно за счет теплопроводности или совсем не нагревается. Плотностью тока в глубоко расположенных слоях детали пренебрегают считают, что эта часть проводника как бы свободна от тока. Это допущение относится к тем слоям проводника, в которых плотность тока снижается приблизительно в 3 раза по сравнению с плотностью тока на поверхности проводника. Условно считается, что переменный ток идет не с неравномерной, а с одинаковой плотностью по слою проводника определенной глубины. Этот слой называется глубиной проникновения тока. Такое условное распределение плотности тока целесообразно в связи с тем, что на условной глубине проникновения тока выделяется около 87% всего тепла, выделяемого вихревыми токами. Таким образом, распределение тока по кривой заменяется условным распределением по заштрихованному участку. [c.86]

Нагрев т. в. ч. основан на следующем при пропускании по проводнику малого сечения—индуктору переменного т. в. ч. вокруг проводника (индуктора) создается переменное магнитное поле в обрабатываемой детали, помещенной внутри индуктора, возбуждается индуктированный (вихревой) ток, который вызывает нагрев детали. Индуктированный ток концентрируется в поверхностном слое детали, и чем больше частота подводимого тока, тем меньше глубина проникновения тока. [c.676]

Поверхностная закалка токами высокой частоты (т. в. ч.). Такая закалка дает возможность в короткое время получить на изделии хорошо сопротивляющийся износу поверхностный слой при мягкой и вязкой сердцевине. Этот эффективный метод, получивший широкое распространение в нашей промышленности, разработан в 1935 г. В. П. Вологдиным. При закалке нагреваемое изделие помещают внутрь медной спирали, по которой пропускается ток высокой -частоты. Этот ток создает вокруг спирали сильное переменное магнитное поле, поэтому в стальном изделии индуктируются вторичные короткозамкнутые (вихревые) токи. Индукционные вихревые токи сосредоточены только на поверхности изделия и нагревают его на определенную глубину. Чтобы спираль первичного тока не нагревалась, ее делают из медной трубки, через которую пропускают воду. Такие спирали называются индукторами (возбудителями вторичного тока). [c.129]

Суть метода состоит в том, что в электропроводящем теле, находящемся под воздействием переменного магнитного поля, наводятся электродвижущие силы, в результате действия которых возникают вихревые токи, замыкающиеся внутри этого тела. При циркуляции этих токов в пределах глубины проникновения выделяется джоулево тепло, и тело нагревается. При этом тепло выделяется только в поверхностном слое и распространяется по всему объему. [c.93]

Хорошо электролитически отполированные пробы показывают повышенную электрическую проводимость, тогда как гальванически осажденные металлы с шероховатой поверхностью имеют большое электрическое сопротивление. Поэтому при использовании метода вихревых токов следует различать два случая 1) глубина проникновения переменного тока высокой частоты меньше толщины покрытия 2) глубина проникновения больше толщины слоя. [c.633]

Индукционный нагрев металлических изделий основан на использовании явлений электромагнитной индукции, теплового действия электрического тока и поверхностного эффекта. Нагрев изделий, подлежащих закалке, осуществляется при помощи специальной установки (рис. 26), которая состоит из следующих основных элементов генератора высокой частоты 1, электродвигателя 2, трансформатора 3, индуктора 4, батареи конденсаторов 6. Сущность закалки токами высокой частоты заключается в том, что изделие 5, подвергающееся закалке, помещается в индуктор 4 с таким расчетом, чтобы между ним и индуктором был воздушный зазор в 2—4 мм. Ток высокой частоты от машинного генератора поступает в индуктор. Вокруг индуктора создается переменное магнитное поле, под воздействием которого в закаливаемом изделии индуктируются вихревые токи. Благодаря явлению поверхностного эффекта максимальная плотность тока будет сосредоточена на поверхностном слое изделия. Толщина слоя, по которому идет ток максимальной плотности, называется глубиной проникновения тока. Под действием индукционного тока поверхностный слой изделия быстро нагревается до закалочных температур, а сердцевина изделия нагревается до температур, лежащих ниже линии Р8К, благодаря чему в ней не происходит никаких структурных превращений и изменений механических [c.47]

Метод вихревых токов успешно использован А. Л. Дорофеевым [30] при исследовании распределения концентрации углерода по глубине цементированного слоя на цилиндрических образцах. Образцы помещались в катушку, питаемую переменным током от генератора с несколькими фиксированными частотами 50, 600, 3000 и 15000 гц. При выбранных частотах тока глубина проникновения магнитного поля в образец составляла соответственно 1,6 0,8 0,3 и 0,1 мм. Комплексное сопротивление катушки в каждом случае зависит от усредненного значения концентрации углерода в слое, соответствующем глубине проникновения магнитного поля. Падение напряжения на концах катушки с испытуемым образцом сравнивается с падением напряжения на концах такой же катушки со вставленным в нее эталонным образцом при помощи простой мостовой схемы, в диагонали которой включен измерительный прибор. [c.260]

Индукционные тигельные печи также работают по принципу трансформации тока — в них отсутствует железный сердечник. Печь (рис. 50) представляет собой тигель из набивной массы или жароупорного бетона, находящийся внутри катушки (индуктора). Последняя сделана из медных водоохлаждаемых труб, по которым проходит электрический ток. Вследствие переменного электромагнитного поля, создаваемого индуктором в металле, загруженном в тигель, создаются вихревые токи, вызывающие разогрев и плавление металла. Вихревые токи наводятся на поверхности загруженной шихты наивысшая интенсивность их у стенок тигля, где выделяется около 90% тепла. Толщина поверхностного слоя, в котором выделяется основное тепло, называется глубиной проникновения. Под действием электродинамических сил жидкая ванна находится в движении. [c.123]

По индуктору, подключенному к генератору повышенной частоты, протекает переменный ток, образующий поле индукции. Вследствие этого в заготовках, находящихся в переменном магнитном поле, возникают вихревые токи, сосредоточенные, в основном, в поверхностных слоях заготовки. Толщина нагреваемого слоя зависит от частоты тока чем она выше, тем более поверхностным и интенсивным будет нагрев. Поэтому для разогрева массивных заготовок иногда применяют промышленную частоту (50 Гц). Глубина прогрева в этом случае может достигать 25—30% от толщиггьг заготовки. Прогрев по всему сечению, т. е. центральной части заготовки, происходит за счет теплопроводности. За время прохождения заготовки от входа в индуктор до вьгхода должен быть обеспечен нагрев до необходимой температуры. [c.402]

Сущность процесса закалки ТВЧ (рис. 5.1.) состоит в том, что на специальной установке производят нагрев детали с помощью выполненного по форме закаливаемой детали медного индуктора, через который пропускают переменный ток высокой частоты (0,5-1000 кГц). При этом возникает электромагнитное поле, которое индуцирует вихревые токи, нагревающие поверхность детали. Глубина нагретого слоя уменьшается с увеличением частоты тока и увеличивается с возрастанием продолжительности нагрева. Регулируя частоту и продолжительность, можно получить необходимую глубину закаленного слоя, находящуюся в пределах до 10 мм. Индукторы изготавливают из медных трубок, внутри которых непрерывно циркулирует вода. Нагрев поверхности происходит в течение 3-5 с, затем ток выключается, и деталь быстро охлаждают с помощью душа. Токи высокой частоты получают с помощью машинных и ламповых генераторов. Машинные генераторы, дающие ток частотой 500-15000 Гц, используются для закалки деталей на глубину от 2 до 10 мм. Ламповые генераторы дают ток частотой 0,1-1 МГц и позволяют закаливать детали на глубину от десятых долей миллиметра до 2 мм. Твердость поверхности детали гюсле закалки ТВЧ на 3-4 единицы HR выше, чем при обычной закалке. Это объясняется тем, что при нагреве ТВЧ получается более мелкое зерно аустенита. Для закалки ТВЧ используют углеродистые стали, содержащие более 0,4 % углерода. Легированные стали не используют, так как высокая прокаливаемость при этом методе не нужна. [c.139]

Наплавку, при которой расплавление основного и присадочного металлов производят за счет теплового действия индуктируемого тока, называют индукционной. Для нагрева над изделием размещают индуктор, представляющий собой один или несколько витков медной трубки или шины. По индуктору протекает ток высокой частоты, создаюпдий переменное магнитное поле, которое возбуждает вихревые токн в поверхностном слое детали, что, в свою очередь, вызывает оплавление этого слоя и расплавление присадочного материала. С увеличением частоты тока глубина проплавления уменьшается. Основные преимущества индукционной наплавки — возможность получения минимального проплавлепия и высокая производительность процесса. [c.21]

Рис. 3.8. Влияние вихревых токов на амплитуду (на один виток) и фазу сигнала усо5(а>/ - ф), снимаемого с приемной катушки, плотно намотанной на длинный Ш1-линдрический образец (радиус а, удельная проводимость а), для поля модуляции, равного h os(J)t, учитывается только напряжение, обусловленное намагниченностью образца. Масштаб V выбран таким образом, чтобы ордината была функцией безразмерной переменной а/Ь, где б — глубина скин-слоя, равная (27rwa)

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...