İndüksiyonlu daralan rakor - Induction shrink fitting

Endüksiyonlu büzülme bağlantısı , metal bileşenleri 150 °C (302 °F) ile 300 °C (572 °F) arasında önceden ısıtmak için endüksiyonlu ısıtıcı teknolojisinin kullanılması anlamına gelir, böylece bunların genleşmesine ve başka bir bileşenin takılmasına veya çıkarılmasına olanak tanır . Tipik olarak, alüminyum gibi metallerde daha düşük sıcaklık aralığı kullanılır ve düşük/orta karbonlu çelikler gibi metallerde daha yüksek sıcaklıklar kullanılır . İşlem, bileşenlerin çalışmasına izin verirken mekanik özelliklerin değişmesini önler. Metaller tipik olarak ısıtmaya tepki olarak genişler ve soğutmada büzülür; sıcaklık değişimine verilen bu boyutsal tepki, bir termal genleşme katsayısı olarak ifade edilir .

İşlem

İndüksiyonla ısıtma , bir iş parçasında ısı üretmek için elektromanyetizma indüksiyon prensibini kullanan temassız bir ısıtma işlemidir . Bu durumda ısıl genleşme , mekanik bir uygulamada, parçaları birbirinin üzerine oturtmak için kullanılır, örneğin, bir burç, iç çapı milin çapından biraz daha küçük hale getirilerek bir şaftın üzerine yerleştirilebilir ve ardından şaftın üzerine oturana kadar ısıtılabilir. , ve şaftın üzerine itildikten sonra soğumasını sağlayarak 'büzülme' sağlar. İletken bir malzemeyi güçlü bir alternatif manyetik alana yerleştirerek , metalde elektrik akımının akması sağlanarak , malzemedeki I 2 R kayıpları nedeniyle ısı üretilebilir . Üretilen akım, ağırlıklı olarak yüzey katmanında akar. Bu katmanın derinliği, alternatif alanın frekansı ve malzemenin geçirgenliği tarafından belirlenir. Shrink fiting için endüksiyon ısıtıcıları iki geniş kategoriye ayrılır:

Demir çekirdek kullanan şebeke frekans birimleri

Genellikle yatak ısıtıcısı olarak anılan şebeke frekans birimi , çalışması için standart transformatör ilkelerini kullanır . Standart bir şebeke transformatörüne benzer bir lamine çekirdeğin etrafına dahili bir sargı sarılır. Çekirdek daha sonra iş parçasının içinden geçirilir ve birincil bobine enerji verildiğinde, çekirdeğin etrafında bir manyetik akı oluşturulur. İş parçası, oluşturulan transformatörün sekonder kısa devresi gibi davranır ve endüksiyon yasaları nedeniyle iş parçasında bir akım akar ve ısı üretilir. Çekirdek normalde, genellikle manuel bir işlem olan yükleme veya boşaltmaya izin vermek için bir şekilde menteşeli veya kelepçelidir. Parça çapındaki varyasyonları karşılamak için ünitelerin çoğunda performansı optimize etmeye yardımcı olan yedek çekirdekler bulunur. Parça doğru sıcaklığa ısıtıldıktan sonra montaj, elle veya ilgili mastar veya makine presinde gerçekleştirilebilir .

Güç tüketimi

Rulman ısıtıcıları tipik olarak 1 kVA ila 25 kVA aralığındadır ve uygulamaya bağlı olarak 1 ila 650 kg (2,2 ila 1,433.0 lb) arasındaki parçaları ısıtmak için kullanılır. Gereken güç, seçime yardımcı olmak için ağırlık, hedef sıcaklık ve döngü süresinin bir fonksiyonudur, birçok üretici grafikler ve çizelgeler yayınlar.

Endüstriler ve uygulamalar

  • Demiryolu - dişli kutuları, tekerlekler, şanzımanlar
  • Takım tezgahları - torna dişli kutuları, değirmenler
  • Çelik işleri - makaralı rulmanlar, makaralı boyun halkaları
  • Güç üretimi - çeşitli jeneratör bileşenleri

Bir maça yerleştirme ihtiyacı ve aynı zamanda etkili olması nedeniyle, maça ısıtılacak parçanın deliğine nispeten yakın olmalıdır, yukarıdaki yatak ısıtıcı tipi yaklaşımın mümkün olmadığı birçok uygulama vardır.

Katı hal MF ve RF ısıtıcılar

Operasyonel karmaşıklıkların çekirdekli şebeke frekansı yaklaşımının kullanımını olumsuz etkilediği durumlarda, standart RF veya MF indüksiyonlu ısıtıcı kullanılabilir. Bu tip bir ünite, elektromanyetik bir bobine sarılmış bakır boru dönüşlerini kullanır . Çekirdek gerekli değildir, bobinin ısıtılacak parçayı basitçe çevrelemesi veya içine yerleştirilmesi gerekir, bu da işlemi otomatikleştirmeyi kolaylaştırır. Diğer bir avantaj da, yalnızca uygun parçaları küçültmekle kalmayıp aynı zamanda bunları çıkarma yeteneğidir.

Endüksiyonla daralan rakor için kullanılan RF ve MF ısıtıcıların gücü birkaç kilowatt'tan birçok megawatt'a kadar değişir ve bileşen geometrisine/çapına/kesitine bağlı olarak frekans 1 kHz ile 200 kHz arasında değişebilir, ancak uygulamaların çoğu bu aralığı kullanır. 1 kHz ile 100 kHz arasında.

Genel anlamda, genellikle daha eşit bir şekilde dağıtılmış ısı sağlayacağından, shrink fiting yaparken en düşük pratik frekansı ve düşük güç yoğunluğunu kullanmak en iyisidir. Bu kuralın istisnası, parçaları şaftlardan çıkarmak için ısı kullanılmasıdır. Bu durumlarda, bileşeni hızlı bir ısı ile şok etmek genellikle en iyisidir, bu aynı zamanda zaman döngüsünü kısaltma ve şaftta her iki parçanın genişlemesinde sorunlara yol açabilecek ısı oluşumunu önleme avantajına da sahiptir.

Doğru gücü seçmek için, önce malzemeyi ayrılan süre içinde gerekli sıcaklığa yükseltmek için gereken termal enerjiyi hesaplamak gerekir. Bu, ton başına kW saat cinsinden normal olarak ifade edilen malzemenin ısı içeriği, işlenecek metalin ağırlığı ve zaman döngüsü kullanılarak yapılabilir. Bu belirlendikten sonra, bileşenden yayılan kayıplar, bobin kayıpları ve diğer sistem kayıpları gibi diğer faktörlerin hesaba katılması gerekir. Geleneksel olarak bu süreç, pratik deneyim ve ampirik formülün bir karışımı ile birlikte uzun ve karmaşık hesaplamaları içeriyordu. Modern teknikler, sonlu eleman analizi ve diğer bilgisayar destekli üretim tekniklerini kullanır, ancak tüm bu yöntemlerde olduğu gibi, endüksiyonlu ısıtma işlemi hakkında kapsamlı bir çalışma bilgisi gereklidir. Doğru yaklaşıma karar verirken, bileşen boyunca eşit bir ısı oluşturmak için yeterli emme süresine izin verilmesini sağlamak için iş parçasının genel boyutunu ve termal iletkenliğini ve genleşme özelliklerini dikkate almak genellikle gereklidir.

Çıkış frekansı

Dar geçmeli bağlantı, genişletilecek bileşenin eşit şekilde ısıtılmasını gerektirdiğinden, büzülme için ısıtmaya yaklaşırken en düşük pratik frekansı kullanmaya çalışmak en iyisidir. Yine bu kuralın istisnası, millerden parçaların çıkarılması olabilir.

Endüstriler ve uygulamalar

Katı hal RF ve MF ısıtıcıları kullanarak indüksiyonla büzüştürme veya sökme işleminden yararlanan çok sayıda endüstri ve uygulama vardır. Uygulamada, kullanılan metodoloji, bir operatörün parçaları monte ettiği veya söktüğü basit bir manuel yaklaşımdan tam otomatik pnömatik ve hidrolik pres düzenlemelerine kadar değişebilir .

  • Volanların üzerine otomotiv marş halkaları
  • Krank millerine zamanlama dişlileri
  • Motor statorları motor gövdelerine
  • Motor milleri statorlara
  • Gaz türbini çarkının sökülmesi ve yeniden takılması
  • Elektrik jeneratörlerindeki içi boş cıvataların sökülmesi ve yeniden takılması
  • Yüksek hassasiyetli makaralı rulmanların montajı
  • Gemi motorları için 2 zamanlı krank millerinin büzüşmeli bağlantısı

Avantajlar dezavantajlar

Avantajlar:

  • Proses kontrol edilebilirliği - Geleneksel bir elektrikli veya gazlı fırının aksine indüksiyon sistemi, ön ısıtma döngüsü veya kontrollü kapatma gerektirmez. Isı talep üzerine mevcuttur. Üretimin aşağı akışında bir kesinti olması durumunda hızlı kullanılabilirliğin faydalarına ek olarak, güç kapatılabilir ve böylece enerji tasarrufu sağlanır.
  • Enerji verimliliği - Bileşen içinde üretilen ısı nedeniyle enerji transferi son derece verimlidir. İndüksiyonlu ısıtıcı, etrafındaki atmosferi değil, sadece parçayı ısıtır.
  • Proses tutarlılığı - İndüksiyonlu ısıtma prosesi, son derece homojen tutarlı ısı üretir, bu da belirli bir proses için genellikle daha az ısının kullanılmasına izin verir.
  • Çıplak alev yok - Bu, indüksiyonla ısıtmanın uçucu ortamlarda, özellikle petrokimya uygulamalarında çok çeşitli uygulamalarda kullanılmasına izin verir.

Bu işlemin ana dezavantajı, genel olarak silindirik bir şekle sahip bileşenlerle sınırlı olmasıdır.

Ayrıca bakınız

Referanslar

Notlar

bibliyografya

  • Davies, John; Simpson, Peter (1979), İndüksiyonlu Isıtma El Kitabı , McGraw-Hill, ISBN 0-07-084515-8.
  • Rapoport, Edgar; Pleshivtseva, Yulia (2006), İndüksiyonlu Isıtma Proseslerinin Optimal Kontrolü , CRC Press, ISBN 0-8493-3754-2.
  • Rudnev, Valery; Sevgisiz Don; Aşçı, Raymond; Black, Micah (2002), İndüksiyonlu Isıtma El Kitabı , CRC Press, ISBN 0-8247-0848-2.

Dış bağlantılar