CHƯƠNG I:

GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ VÀ YÊU CẦU KỸ THUẬT

1. Khái niệm:

Lò tôi cảm ứng là thiết bị biến điện năng thành nhiệt năng dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ của dòng điện cao tần.

2. Ứng dụng và ưu nhược điểm:

Lò tôi cảm ứng hiện nay được sử dụng rất rộng rãi trong ngành luyện kim, đây là phương pháp nhiệt luyện tiên tiến, chủ yếu dùng để tôi bề mặt. Nó có những tính năng ưu việt sau :

- Có thể truyền nhiệt lượng cho vật cần tôi một cách trực tiếp, nhanh chóng không cần qua khâu trung gian do đó có thể tiến hành tự động hoá sâu và hiệu suất cao. Đồng thời, do thời gian nung ngắn nên bề mặt sản phẩm không bị oxihoá

- Có thể tiến hành gia nhiệt trong các môi trường khác nhau như môi trường trung tính, chân không một cách dễ dàng.

- Do đặc điểm của phương pháp mà chi tiết đem tôi có độ cứng bề mặt cần thiết trong khi vẫn giữ được độ dẻo thích hợp trong lõi đảm bảo được các yêu cầu kỹ thuật đặt ra đối với chi tiết đem tôi. Mặt khác, lò tôi cảm ứng có thể tôi được các chi tiết có hình dạng phức tạp mà các phương pháp khó có thể đáp ứng ví dụ như các trục khuỷu, bánh răng, vấu...

- Do có thể tự động hoá sâu mà năng suất lao động được nâng lên,

điều kiện lao động cũng được cải thiện.

Tuy nhiên, nó cũng có những nhược điểm:

- Chủ yếu dùng cho những chi tiết có cùng tiết diện hay tiết diện thay đổi không đáng kể. Với những chi tiết phức tạp, khó đạt tổ chức mactenxit đồng nhất, ngoài ra hệ số hữu ích của thiết bị thấp (0,1 – 0,2)

- Không đảm bảo đủ độ bền tĩnh đối với những chi tiết làm việc ở chế độ nặng nề nhất ( đặc biệt chi tiết lớn trên 30) vì lõi không được hoá bền.

3. Tính chất công nghệ:

-Tính chất tải của lò cao tần là tải cảm:

Lò tôi cảm ứng hoạt động dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ, gồm các cuộn dây được cấp nguồn có tần số cao; khi cho tải đi qua là các chi tiết bằng thép cần tôi thì chúng được nung nóng nhờ nguồn nhiệt sinh ra trong chính bản thân chi tiết.

Xét một cuộn dây quấn xung quanh lõi thép, khi đặt vào 2 đầu của cuộn dây này một điện áp xoay chiều hình sine sẽ làm phát sinh một dòng điện có cường độ i đi qua cuộn cảm:

i = I0.sin(ωt)

Trong cuộn cảm xuất hiện một suất

điện động tự cảm:

- Phương pháp tôi bề mặt bằng dòng điện cao tần được dùng khá phổ biến trong các xưởng nhiệt luyện. Đây là một dạng nguồn nhiệt được sinh ra trong bản thân chi tiết nhờ dòng điện cảm ứng tập trung ở bề mặt. Vì vậy, trong một lớp mỏng ở bề mặt lượng nhiệt toả ra rất lớn, nung bề mặt chi tiết với một tốc độ rất cao. Nhiệt lượng được phát sinh chủ yếu do hai nguyên nhân:

+ Xuất hiện dòng Fucô: đây là các dòng điện khép kín ( có chiều ngược với chiều của dòng kích thích) do đó được biến đổi hoàn toàn thành nhiệt năng. Trên thực tế, tần số được sử dụng để nhiệt luyện thường từ

500Hz ÷ 1MHz. Tần số càng cao thì chiều sâu nung càng nhỏ. Chiều sâu

của lớp mỏng tiêu thụ 86,5% lượng nhiệt cung cấp được gọi là chiều sâu xâm nhập của dòng cảm ứng, được tính bằng công thức:

+ Xuất hiện đường cong từ trễ: dưới tác dụng của từ trường ngoài với cường độ H, trong vật liệu dẫn điện xuất hiện cảm ứng từ (mật độ từ thông) B. Khi từ trường biến thiên, sẽ tạo nên vòng từ trễ và diện tích của vòng từ trễ chính là năng lượng điện từ được chuyển thành nhiệt năng:

ST= BdH

ST thể hiện lượng nhiệt được sinh ra trong một đơn vị thể tích vật liệu dưới tác động của điện từ trường biến thiên.

- Trong quá trình tôi, chiều sâu xâm nhập của dòng cảm ứng bị thay đổi do giá trị điện trở suất ρ và độ thẩm từ μ thay đổi theo nhiệt độ. Khi nung từ nhiệt độ thường tới nhiệt độ Quyri (7680C), điện trở suất tăng

mạnh, còn độ thẩm từ gần như không đổi. Sau nhiệt độ Quyri điện trở suất tăng chậm lại, độ thẩm từ nhanh chóng giảm xuống tới =1, cường độ nung giảm mạnh, do đó, trên thực tế khi nung thép phải tính toán riêng cho hai giai đoạn nung ( dưới và trên điểm Quyri). Chiều sâu xâm nhập của dòng

cảm ứng đối với thép cacbon thấp như sau:

KẾT LUẬN

Ngày nay việc áp dụng phơng pháp tôi cảm ứng vào tôi thép đã trở nên rất phổ biến và việc ứng dụng điện tử công suất vào phơng pháp tôi cảm ứng cho chúng ta khả năng tự động hóa cao , dễ điều khiển…

Nhờ sự giảng dạy , giúp đỡ tận tình của các thầy trong bộ môn và

đặc biệt là sự

hướng dẫn của thầy Dương Văn Nghi cùng với sự giúp đỡ của các thành viên trong nhóm ; sau một quá trình học tập và nghiên cứu em đã hoàn thành đồ án môn học với đề tài : “Thiết kế phần nghịch lưu của bộ nguồn lò tôi thép” một đề tài ứng dụng nhiều trong thực tế. Tuy nhiên do đây là lần đầu tiên làm đồ án nên không thể tránh khỏi sai sót , em rất mong nhận được ý kiến đóng góp của các thầy để đồ án hoàn thiện hơn và có tính khả thi cao hơn.

Em xin chân thành cảm ơn!