Indukční tavicí pec pro kutily: Výrobní schéma

Indukční tavicí pec se používá k tavení kovů a slitin již několik desetiletí. Toto zařízení se široce používá v metalurgickém a strojírenském průmyslu, stejně jako ve šperkařství.

V případě potřeby lze jednoduchou verzi tohoto zařízení vyrobit vlastníma rukama. Podívejme se podrobněji na princip fungování a vlastnosti použití indukční pece.

Princip indukčního ohřevu

Aby se kov mohl změnit z jednoho agregátního stavu do druhého, musí být zahřát na dostatečně vysokou teplotu. Každý kov a slitina má svůj vlastní bod tání, který závisí na chemickém složení a dalších faktorech. Indukční tavicí pec ohřívá materiál zevnitř vytvářením vířivých proudů, které procházejí krystalovou mřížkou. Tento proces je spojen s jevem rezonance, který způsobuje zvýšení síly vířivých proudů. Princip fungování zařízení má následující vlastnosti:

1. Prostor, který se vytvoří uvnitř cívky, slouží k umístění obrobku. Tuto metodu ohřevu lze v průmyslových podmínkách použít pouze tehdy, pokud je vytvořeno velké zařízení, které pojme vsázku různých velikostí.
2. Instalovaná cívka může mít různé tvary, například osmičku, ale spirála je nejběžnější. Stojí za zvážení, že tvar cívky se volí v závislosti na vlastnostech ohřívaného obrobku.

Pro vytvoření střídavého magnetického pole je zařízení připojeno k domácí elektrické síti. Pro zlepšení kvality výsledné slitiny s vysokou tekutostí se používají vysokofrekvenční generátory.

Struktura a použití indukční pece

V případě potřeby si můžete vytvořit indukční pec pro tavení kovu ze šrotu. Klasický design má tři bloky:

1. Generátor, který vytváří vysokofrekvenční střídavý proud. Právě ten vytváří elektrický proud, který se přeměňuje na magnetické pole, jež prochází materiálem a urychluje pohyb částic. Díky tomu dochází k přechodu kovu nebo slitin z pevného do kapalného stavu.
2. Induktor je zodpovědný za vytváření magnetického pole, které ohřívá kov.
3. Kelímek je určen k tavení materiálu. Je umístěn v induktoru a vinutí je připojeno ke zdrojům proudu.

Proces přeměny elektrického proudu na magnetické pole se dnes používá v široké škále průmyslových odvětví. Mezi hlavní výhody induktoru patří:

1. Moderní zařízení je schopno usměrňovat magnetické pole, čímž zvyšuje účinnost. Jinými slovy, zahřívá se náboj, nikoli zařízení.
2. Díky rovnoměrnému rozložení magnetického pole se obrobek rovnoměrně zahřívá. Zároveň od zapnutí zařízení do roztavení vsázky uplyne krátká doba.
3. Homogenita výsledné slitiny a také její vysoká kvalita.
4. Při zahřívání a tavení kovu nedochází k odpařování.
5. Samotná instalace je bezpečná pro použití a nezpůsobuje tvorbu toxických látek.

Existuje prostě obrovské množství různých možností pro výrobu domácích indukčních pecí, každá s vlastními specifickými vlastnostmi.

Typy indukčních pecí

Při zvažování klasifikace zařízení poznamenáváme, že ohřev obrobků může probíhat jak uvnitř, tak vně cívky. Proto existují dva typy indukčních pecí:

1. Kanál. Tento typ zařízení má malé kanály, které jsou umístěny kolem induktoru. Pro generování střídavého magnetického pole je uvnitř umístěno jádro.
2. Kelímek. Tato konstrukce se vyznačuje přítomností speciální nádoby zvané kelímek. Je vyrobena ze žáruvzdorného kovu s vysokým bodem tání.

Je důležité, aby kanálové indukční pece měly velké rozměry a byly určeny pro průmyslové tavení kovů. Díky kontinuálnímu procesu tavení je možné získat velký objem roztaveného kovu. Kanálové indukční pece se používají k tavení hliníku a litiny, ale i dalších neželezných slitin.

Indukční pece s kelímkem se vyznačují relativně malými rozměry. Ve většině případů se tento typ zařízení používá ve šperkařství a také při domácím tavení kovů. Instalace na bázi tranzistorů se staly poměrně rozšířenými, protože je lze vyrobit vlastníma rukama s minimálními časovými a finančními náklady.

Děláte si vlastní ruce

V případě potřeby lze dané zařízení sestavit doma. Jednoduchý obvod se skládá z následujících prvků:

1. tranzistory s efektem pole;
2. odpory 470 ohmů;
3. dvě diody;
4. filmové kondenzátory;
5. měděný vinutý drát;
6. dva škrticí kroužky, které jsou vyjmuty z napájecího zdroje počítače.

Výše uvedený seznam prvků určuje, že je možné vytvořit indukční pec s minimálními náklady. Proces montáže zařízení lze charakterizovat následovně:

1. Nejprve se na radiátory instalují tranzistory s efektem pole. Je třeba vzít v úvahu, že taková pec se během provozu velmi zahřívá. Proto by se měly používat velké radiátory. Tranzistory je možné instalovat na jeden radiátor, ale musí být izolovány.
2. Dále budete potřebovat dvě tlumivky, které se také vyrábějí ručně. K tomu naviňte měděný drát na kroužky napájecího zdroje osobního počítače. Proč právě tyto kroužky? Důvod je celkem jednoduchý – při jejich výrobě se používá feromagnetické železo. Měli byste navinout asi 10 závitů a také mezi nimi dodržovat stejnou vzdálenost.
3. Důležitým prvkem konstrukce lze nazvat kondenzátorovou baterii. Připojením jednotlivých kondenzátorů můžete získat baterii s kapacitou 4,7 μF. Zapojení jednotlivých prvků se provádí paralelně.
4. Pro vytvoření magnetického pole je potřeba vytvořit vinutí, které je vyrobeno z měděného drátu o tloušťce 2 mm. Stačí vytvořit asi 7-8 závitů. Výsledný prostor uvnitř by měl být takový, aby se do něj vešel obrobek, který se bude tavit. Vinutí by mělo mít dva dlouhé konce, které budou připojeny ke zdroji proudu.
5. V tomto případě může být zdrojem energie běžná 12V baterie. Proud dodávaný do cívky je asi 10 A. Kapacita takového zdroje proudu vystačí na asi 40 minut, po kterých je nutné zařízení nabít.

Při výrobě kamen vlastníma rukama můžete upravit výkon změnou počtu otáček. Stojí za zvážení, že při zvyšování výkonu zařízení je nutná kapacitnější baterie, protože se zvyšuje ukazatel spotřeby energie. Pro snížení teploty hlavních konstrukčních prvků je instalován ventilátor. Během dlouhodobého provozu kamen se jejich hlavní prvky mohou výrazně zahřát, což je třeba vzít v úvahu. Indukční kamna na lampách se také rozšířila. Takovou konstrukci lze vyrobit samostatně. Proces montáže má následující vlastnosti:

1. Měděná trubice se používá k vytvoření induktoru, pro který je ohnuta do spirály. Konce musí být také velké, což je nutné pro připojení zařízení ke zdroji napájení.
2. Induktor by měl být umístěn v krytu. Je vyroben z tepelně odolného materiálu, který dokáže teplo odrážet.
3. Zapojení kaskád lamp se provádí podle schématu s kondenzátory a tlumivkami.
4. Neonová kontrolka je připojena. Je součástí obvodu, aby signalizovala, že je zařízení připraveno k provozu.
5. K systému je připojen trimrový kondenzátor s proměnnou kapacitou.

Důležitým bodem je, jak lze systém chladit. Při provozu téměř všech indukčních pecí se hlavní prvky konstrukce mohou zahřát na vysokou teplotu. Průmyslová zařízení mají systém nuceného chlazení, který běží na vodě nebo nemrznoucí směsi. Abyste si sami vytvořili vodní chladicí konstrukci, potřebujete poměrně dost peněz.

Doma je instalován systém chlazení vzduchem. Za tímto účelem jsou instalovány ventilátory. Měly by být umístěny tak, aby zajistily nepřetržitý proud studeného vzduchu k hlavním prvkům konstrukce kamen.

V jednom z našich předchozích článků jsme již hovořili indukční technologie. Gastronomická zařízení stále častěji vybavují své kuchyně indukčními varnými deskami a troubami. Navzdory vysokým nákladům na takové zařízení jsou výhody jeho použití zcela zřejmé.

Tato technologie našla uplatnění také v oblasti, která zcela nesouvisí s vařením – hutnictví. Indukční pece se úspěšně používají nejen v průmyslové tavbě kovů (kde postupně nahrazují tradiční pece), ale aktivně se používají také v malých hutních podnicích.

Технология

Jak již víme, v indukčních instalacích (a tavicí pece nejsou výjimkou) dochází k ohřevu předmětu(ů) působením elektromagnetického pole. Nicméně tavení kovu je proces je high-tech, a proto instalace pro něj mají své vlastní konstrukční a technologické vlastnosti.

Indukční pec se skládá z induktoru, rámu, komory (kelímku) pro ohřev (tavení), vakuového systému (volitelné) a mechanismů pro naklápění pece nebo pohyb ohřívaných produktů v prostoru. Tavicí kelímek má obvykle vhodný válcový tvar a je vyroben ze žáruvzdorného materiálu. Je umístěn v dutině induktoru, připojen ke zdroji střídavého proudu. Kovová nálož umístěná v kelímku se taví v důsledku absorpce elektromagnetické energie.

Výhody a nevýhody

Hlavní výhodou je samozřejmě absence zahřívání během procesu mezistupně. Teplo se okamžitě přenáší do objektu. To šetří čas i energii.

Upéct rychle taje jemná várka. Teplota v komoře je přitom rozložena rovnoměrně bez lokálního přehřívání. Tím je zajištěna homogenita chemického složení ve vícesložkových slitinách.

Jednou z charakteristických vlastností indukční pece je schopnost vytvořit v instalaci jakoukoli atmosféru (oxidační, redukční, neutrální). A toto je v jakýkoli tlak.

Nakonec optimální tvar kelímku a jeho dobrá ochrana před tepelným a mechanickým poškozením umožňují úplné odvodnění roztaveného kovu z instalace.

Indukční trouby se vyznačují tím jednoduchost a pohodlí v řízení, regulaci, údržbě. A díky schopnosti automatizovat hlavní procesy jsou tyto instalace velmi produktivní.

Odborníci zdůrazňují pouze dvě nevýhody. Za prvé, nízká teplota strusky, převedena do taveniny k jejímu technologickému zpracování. Faktem je, že struska v zařízení je ohřívána kovem, a proto je její teplota vždy nižší. Za druhé, v malých (kompaktních) instalacích je slabým místem obložení (tepelná odolnost a ochrana před mechanickým poškozením). Při vysokých teplotách taveniny, během úplného odvodnění kovu, prudké kolísání teploty obložení.

Druhy pecí

Ve skutečnosti je jich mnoho, protože tyto instalace nacházejí uplatnění v široké škále oblastí. Například ve stomatologii a výrobě šperků. Proto vám řekneme pouze o nejoblíbenějších typech.

Moderní indukční pece jsou schopny roztavit kov od 5 kg do několika desítek tun. O průmyslových opcích nemá smysl mluvit. Takové mocné komplexy jsou tématem na samostatný článek. Promluvme si podrobněji o kompaktních instalacích dostupných pro malé společnosti.

Indukční kelímkové pece do tavící kapacity 200 kg

Tyto instalace s tranzistorový měnič se používají pro tavení 5 až 200 kg neželezných kovů a 5 až 100 kg železných kovů. Jejich hlavní výhodou je mobilita. V případě potřeby je lze snadno přemístit z jednoho místa na druhé.

Pece jsou vybaveny univerzálním středofrekvenčním tranzistorovým vysokonapěťovým měničem. Pokud tedy existují omezení na připojený výkon, lze jej snadno upravit.

Používají se instalace pro ohřev masivních dílů před kováním nebo jim hluboké kalení. A samozřejmě na tavení kovů. Grafitové kelímky se používají pro tavení skla, křemíku, ale i oceli a litiny, které mají feromagnetické vlastnosti. Keramické kelímky – pro tavení mědi, mosazi, bronzu, zlata a stříbra. K tavení hliníku se používají ocelové a litinové kelímky.

Obecně účinnost takové pece dosahuje 98%. Doba tání není delší než 1 hodina. Ocel tavená v indukční peci (i kompaktní) je o 30 % pevnější než ocel tavená v klasické peci díky vyšší homogenitě slitiny.

Nelze však nezmínit některé nedostatky. Vzhledem k malé tloušťce kelímku a, jak bylo uvedeno výše, problémům s výstelkou, rychlé tepelné ztráty. Profesionálové doporučují tavení co nejrychleji v malých zařízeních a následné tavení nejlépe v horkém kelímku. Další nepříjemností je chybějící systém vodního chlazení v sadě dodávky. Bohužel se bude muset dokoupit zvlášť.

Nicméně, podle odborníků, nákup IP s hmotností taveniny do 200 kg je jedna z nejlepších možností zahájení vlastního hutního podnikání nebo rozšíření stávajícího.

Vakuové indukční pece do tavící kapacity 200 kg

Vakuové pece na zpracování kovů se používají k výrobě slitin přesného chemického složení. V nich vyrobená vysoce kvalitní ocel se používá ve výrobcích s vysokou přidanou hodnotou.

Vakuové tavení umožňuje získat čistší kovy a slitiny. K tomu dochází za prvé v důsledku intenzivního odstraňování plynů a nečistot, které jsou součástí původních materiálů. Za druhé, díky téměř úplné fúzi aditivních složek s roztaveným materiálem. Zatímco při tavení na vzduchu se některé složky ztrácejí.

Nejpoužívanějším typem je dnes vakuová pec s naklápěcím kelímkem uvnitř pevného pláště. Jejich hlavní výhody jsou: schopnost odlévat kov do libovolného počtu forem nebo forem, snadné pozorování procesu odlévání kvůli nehybnosti průhledových okének atd.

Moderní vakuové pece mají různá zařízení, která umožňují provádět různé technologické operace bez porušení vakua. Například zásobník na další dávky vsázky, dávkovače pro zavádění výplňových materiálů do kelímku v určitém pořadí, zařízení pro měření teploty tekutého kovu termočlánkem a pro odběr vzorků, škrabky pro čištění kelímku po vypuštění kovu atd.

Neboj se potíže se zvládnutím instalací. Technologie výroby indukčních pecí totiž dosáhla takové úrovně, že IP jsou schopny pracovat nonstop 24 hodin a kvalifikace obsluhy může být minimální.

Shrnutí

Existuje mnoho výrobců indukčních tavicích pecí. Ale vůdce, a na tom není nic překvapivého, je Čína. Čína dlouhodobě drží světové prvenství ve výrobě válcovaných kovových výrobků. Není to podřadné a v některých ohledech dokonce lepší než Čínská modelová řada ruských výrobců. Naše vlast je samozřejmě silná i ve svých hutnických úspěších, takže potenciální kupec má z čeho vybírat.

Ceny za kamna jsou přibližně stejné a začínají z 250 tisíc rublů. Zároveň byste se neměli bát nedostatku záruk na čínské vybavení. Není tomu tak. Tady je prostě všechno v pořádku. IP má záruku a dokonce i servisní střediska po celém světě.

Vladislav Permin, speciálně pro Equipnet.ru