что такое твч в электрике
Токи высокой частоты
Что такое токи высокой частоты?
Токи с частотой выше 10000 гц называют токами высокой частоты (ТВЧ). Их получают с помощью электронных устройств.
Если поместить проводник внутрь катушки, по которой течет ток высокой частоты, то в проводнике возникнут вихревые токи. Вихревые токи нагревают проводник. Скорость нагрева и температуру легко регулировать, меняя ток в катушке.
В индукционной печи можно плавить самые тугоплавкие металлы. Для получения особо чистых веществ плавку можно вести в вакууме и даже без тигля, подвесив расплавленный металл в магнитном поле. Высокая скорость нагрева очень удобна при прокатке и ковке металла. Подбирая форму катушек, можно вести пайку и сварку деталей при наилучшем температурном режиме.
Индукционная плавильная печь
Влияние поля Е усиливает ток на поверхности проводника и ослабляет в середине. При достаточно большой частоте ток течет только в поверхностном слое проводника.
Метод поверхностной закалки стальных изделий придумал и предложил российский ученый В. П. Вологдин. На высокой частоте индукционный ток нагревает только поверхностный слой детали. После быстрого охлаждения получается нехрупкое изделие с твердой поверхностью.
Действие токов высокой частоты на диэлектрики
На диэлектрики действуют высокочастотным электрическим полем, помещая их между пластинами конденсатора. Часть энергии электрического поля расходуется при этом на нагрев диэлектрика. Нагрев с помощью ТВЧ особенно хорош, если теплопроводность вещества мала.
Высокочастотный нагрев диэлектриков (диэлектрический нагрев) широко применяется для сушки и склейки древесины, для производства резины и пластмасс.
Токи высокой частоты в медицине
Прочие применения токов высокой частоты
Зерно, обработанное перед посевом ТВЧ, заметно повышает урожайность.
Индукционный нагрев газовой плазмы позволяет получить высокие температуры.
Поле частотой 2400 МГц в микроволновой электропечи варит суп прямо в тарелке за 2-3 минуты.
На изменении параметров колебательного контура при поднесении катушки к металлическому предмету основано действие миноискателя.
Токи высокой частоты применяются также для радиосвязи, телевидения и радиолокации.
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Подписывайтесь на наш канал в Telegram!
Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.
Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:
Как работает и для чего служит ТВЧ-станок
Технология высокочастотной закалки
Поверхностная закалка ТВЧ — это процесс термообработки для повышения прочностных характеристик и твердости заготовки.
Основные этапы поверхностной закалки ТВЧ — индукционный нагрев до высокой температуры, выдержка при ней, затем быстрое охлаждение. Нагревание при закалке ТВЧ производят с помощью специальной индукционной установки. Охлаждение осуществляют в ванне с охлаждающей жидкостью (водой, маслом или эмульсией) либо разбрызгиванием ее на деталь из специальных душирующих установок.
Выбор температуры
Для правильного прохождения процесса закалки очень важен правильный подбор температуры, которая зависит от используемого материала.
Стали по содержанию углерода подразделяются на доэвтектоидные — меньше 0,8% и заэвтектоидные — больше 0,8%. Сталь с углеродом меньше 0,4% не закаливают из-за получаемой низкой твердости. Доэвтектоидные стали нагревают немного выше температуры фазового превращения перлита и феррита в аустенит. Это происходит в интервале 800—850°С. Затем заготовку быстро охлаждают. При резком остывании аустенит превращается в мартенсит, который обладает высокой твердостью и прочностью. Малое время выдержки позволяет получить мелкозернистый аустенит и мелкоигольчатый мартенсит, зерна не успевают вырасти и остаются маленькими. Такая структура стали обладает высокой твердостью и одновременно низкой хрупкостью.
Заэвтектоидные стали нагревают чуть ниже, чем доэвтектоидные, до температуры 750—800°С, то есть производят неполную закалку. Это связано с тем, что при нагреве до этой температуры кроме образования аустенита в расплаве металла остается нерастворенным небольшое количество цементита, обладающего твердостью высшей, чем у мартенсита. После резкого охлаждения аустенит превращается в мартенсит, а цементит остается в виде мелких включений. Также в этой зоне не успевший полностью раствориться углерод образует твердые карбиды.
В переходной зоне при закалке ТВЧ температура близка к переходной, образуется аустенит с остатками феррита. Но, так как переходная зона не остывает так быстро, как поверхность, а остывает медленно, как при нормализации. При этом в этой зоне происходит улучшение структуры, она становится мелкозернистой и равномерной.
Перегревание поверхности заготовки способствует росту кристаллов аустенита, что губительно сказывается на хрупкости. Недогрев не дает полностью феррито-перритной структуре перейти в аустенит, и могут образоваться незакаленные пятна.
После охлаждения на поверхности металла остаются высокие сжимающие напряжения, которые повышают эксплуатационные свойства детали. Внутренние напряжения между поверхностным слоем и серединой необходимо устранить. Это делается с помощью низкотемпературного отпуска — выдержкой при температуре около 200°С в печи. Чтобы избежать появления на поверхности микротрещин, нужно свести к минимуму время между закалкой и отпуском.
Также можно проводить так называемый самоотпуск — охлаждать деталь не полностью, а до температуры 200°С, при этом в ее сердцевине будет оставаться тепло. Дальше деталь должна остывать медленно. Так произойдет выравнивание внутренних напряжений.
Что можно производить на станках ТВЧ
Станки ТВЧ-сварки сваривают материалы, содержащие ПВХ. На них можно производить: медицинские изделия, упаковку, надувные изделия для спорта и отдыха, натяжные потолки из пленки (в т. ч. приварить гарпун), спец. одежду, тенты, баннеры, палатки, блистеры, канц. товары, чехлы и многое другое.
Станки ТВЧ просты в эксплуатации и окупаются за несколько месяцев. При этом, как мы видим, на них возможно производство продукции с большим ассортиментом. Также несомненными плюсами этих станков являются их надежность, универсальность и компактность.
К сожалению, сваривать ТВЧ можно только те термопласты, фактор диэлектрических потерь которых не меньше сотых долей единицы. Неполярные вещества (такие как полиэтилен, полипропилен, полистирол) не годятся для высокочастотной сварки.
Индукционная установка
Индукционная установка для термообработки ТВЧ представляет собой высокочастотный генератор и индуктор для закалки ТВЧ. Закаливаемая деталь может располагаться в индукторе или возле него. Индуктор изготовлен в виде катушки, на ней навита медная трубка. Он может иметь любую форму в зависимости от формы и размеров детали. При прохождении переменного тока через индуктор в нем появляется переменное электромагнитное поле, проходящее через деталь. Это электромагнитное поле вызывает возникновение в заготовке вихревых токов, известных как токи Фуко. Такие вихревые токи, проходя в слоях металла, нагревают его до высокой температуры.
Индукционный нагреватель ТВЧ
Отличительной чертой индукционного нагрева с помощью ТВЧ является прохождение вихревых токов на поверхности нагреваемой детали. Так нагревается только наружный слой металла, причем, чем выше частота тока, тем меньше глубина прогрева, и, соответственно, глубина закалки ТВЧ. Это дает возможность закалить только поверхность заготовки, оставив внутренний слой мягким и вязким во избежание излишней хрупкости. Причем можно регулировать глубину закаленного слоя, изменяя параметры тока.
Повышенная частота тока позволяет сконцентрировать большое количество тепла в малой зоне, что повышает скорость нагревания до нескольких сотен градусов в секунду. Такая высокая скорость нагрева передвигает фазовый переход в зону более высокой температуры. При этом твердость возрастает на 2—4 единицы, до 58—62 HRC, чего невозможно добиться при объемной закалке.
Для правильного протекания процесса закалки ТВЧ необходимо следить за тем, чтобы сохранялся одинаковый просвет между индуктором и заготовкой на всей поверхности закаливания, необходимо исключить взаимные прикосновения. Это обеспечивается при возможности вращением заготовки в центрах, что позволяет обеспечить равномерное нагревание, и, как следствие, одинаковую структуру и твердость поверхности закаленной заготовки.
Индуктор для закалки ТВЧ имеет несколько вариантов исполнения:
В зависимости от формы, размеров и глубины слоя закаливания используют такие режимы закалки ТВЧ:
Одновременный нагрев ТВЧ всей поверхности требует больших затрат мощности, поэтому его выгоднее использовать для закалки мелких деталей — валки, втулки, пальцы, а также элементов детали — отверстий, шеек и т.д. После нагревания деталь полностью опускают в бак с охлаждающей жидкостью или поливают струей воды.
Непрерывно-последовательная закалка ТВЧ позволяет закалять крупногабаритные детали, например, венцы зубчатых колес, так как при этом процессе происходит нагрев малой зоны детали, для чего нужна меньшая мощность генератора ТВЧ.
Как работает и для чего служит ТВЧ-станок
Натяжные потолки – это красота и практичность в каждом доме. Но при всей многогранной привлекательности у полотен есть недостаток – ограниченная ширина. Устранить его помогает ТВЧ-станок, основная задача которого состоит в получении прочного аккуратного шва.
Принцип действия
В оборудовании используются высокочастотные токи. Свариваемые материалы при контакте подвергаются диэлектрическому нагреву. Процесс проходит быстро, спайка получается равномерной и надежной.
Шов создается между двумя электродами из металла, включенными в колебательный контур генератора. Они подводят энергию к месту соприкосновения материалов, а также играют роль сдавливающих и охлаждающих элементов.
Этим способом можно соединять только материалы, у которых уровень показателя диэлектрических потерь больше 0,01. Это и есть характеристика ПВХ или полиуретана. Если же нужно сварить объекты с более низким показателем, то вдоль места соединения наносится поливинилхлорид.
Станок в производстве натяжных потолков
В цеху у станка трудится один обученный оператор. Процесс изготовления полотна может идти с использованием присадок либо без них. С присадочными материалами скорость сварки возрастает, она протекает более равномерно и подвод тепла можно регулировать.
В результате получаются едва различимые швы, по прочности не уступающие цельным участкам полотнищ. При этом не важно, одного или разных цветов были соединяемые фрагменты.
Для создания стыков разного типа применяется одностороннее или двухстороннее размещение электродов. В зависимости от выбранного типа электродов можно настраивать расстояние в рабочей зоне благодаря гибкой настройке ТВЧ-станка.
Разная толщина ПВХ-пленки также влияет на выбор того или иного типа металлических электродов. Потолочное покрытие, произведенное описанным методом, сохраняет все технологические характеристики и эстетические свойства изначального сырья.
Применение в других областях
Станок ТВЧ верно служит не только на производстве потолочных натяжных конструкций. Это лишь одна из множества сфер его применения.
Вот список основных индустрий, где с не меньшим успехом работает это современное оборудование:
Кроме того, получают выпукло-вогнутые формы, наносят тексты и рисунки.
Виды станков
Многие страны выпускают комплектующие для натяжных потолочных конструкций. Все они в разной степени отличаются друг от друга. Поэтому не так-то просто подыскать подходящий ТВЧ-станок. Моделей существует тоже немало, каждая имеет свои характеристики и выдает разное качество шва.
В Европе выпускают качественное оборудование, которое стоит дороже прочих аналогов. Азиатские производители выпускают более доступное оснащение.
Специалисты рекомендуют останавливаться на оборудовании, которое за счет высоких технических данных не нарушает технологию натяжных полотен.
Главное влияние на внешний вид и эксплуатационные данные оказывает качество самой пленки. Но и станки играют немаловажную роль.
Одним из лучших вариантов для изготовления натяжных полотен будет двухпостовой станок ТВЧ. Он имеет два рабочих стола. Один можно использовать для сварки шва, а другой для приваривания гарпуна по периметру. Станок нагревает материал в месте стыковки с электродами. Сварка происходит на молекулярном уровне, вследствие чего получается непрерывный шов, почти незаметный и идеально ровный. Стык выдерживает натяжение до 100 кг/м.
В нашем магазине в наличии двухпостовой станок ТВЧ 2П-3,2, 220В, 380В. Эта модель признана наиболее популярной благодаря приемлемому сочетанию качества и стоимости. Для приобретения обращайтесь по указанным на сайте контактам.
Охлаждение детали
Охлаждение — второй важный этап процесса закалки, от его скорости и равномерности зависит качество и твердость всей поверхности. Охлаждение происходит в баках с охлаждающей жидкостью или разбрызгиванием. Для качественной закалки необходимо поддерживать стабильную температуру охлаждающей жидкости, не допускать ее перегрева. Отверстия в спрейере должны быть одинакового диаметра и расположены равномерно, так достигается одинаковая структура металла на поверхности.
Чтобы индуктор не перегревался в процессе работы, по медной трубке постоянно циркулирует вода. Некоторые индукторы выполняются совмещенными с системой охлаждения заготовки. В трубке индуктора прорезаны отверстия, через которые холодная вода попадает на горячую деталь и остужает ее.
Закалка токами высокой частоты
Вы можете заказать услуги по ТВЧ обработке по телефону,
Минимальная сумма заказа 11 000 рублей
| Менеджер отдела продаж Мезенцев Юрий Владимирович |
Термообработка с помощью токов высокой частоты – методика, которую разработал советский ученый-изобретатель Вологдин В.П. Этот способ обработки основывается на явлении, при котором в металлической заготовке, помещенной в переменное магнитное поле, возникают вихревые токи, которые вызывают нагревание металла. Чем ниже частоты используемых токов, тем толще закаленный слой.
В процессе термообработки ТВЧ (высокочастотными токами) используются новейшие индукционные установки, базирующиеся на самых современных разработках и прогрессивных технологиях. Как правило для закалки применяются ламповые генераторы, продуцирующие токи с частотами свыше 106 Гц, либо машинные генераторы, диапазон вырабатываемых частот которых лежит в пределах от 50 до 15 000 Гц. Одним из наиболее используемых способов термообработки ТВЧ является поверхностная закалка. Она позволяет обрабатывать заготовки любой формы, при этом получая разную по твердости поверхность. Продуктивность поверхностной закалки стали токами высокой частоты наиболее ощутима в крупносерийном и серийном производстве.
Особенности процесса закалки ТВЧ
Индуктор, генерирующий токи высоких частот, изготавливается из медных трубок. По этим трубкам для охлаждения индуктора циркулирует вода. Форма индуктора должна повторять контуры изделия, однако зазор между индуктором и поверхностью заготовки должен быть постоянным. Перед закалкой изделие должно быть подвергнуто нормализации. Обработке лучше подвергаются стали с содержанием углерода свыше 0,4%.
В процессе закалки после нагревания с помощью индуктора деталь переводится в спрейер, имеющий отверстия. В спрейере на нагретую поверхность наносится жидкость, которая охлаждает и закаливает деталь. Из-за высоких скоростей нагревания фазовые трансформации смещаются в высокотемпературную область. При обычном нагреве температура закалки ниже той, которая требуется при термообработке ТВЧ. По сравнению с обычными методами закалки твердость изделия под воздействием токов высокой частоты увеличивается на значение от двух до четырех HRC; а если режимы термообработки были выбраны верно, то после охлаждения получается мартенситная многоигольчатая структура. После закалки заготовку подвергают самоотпуску.
В процессе термообработки не нужно подвергать нагреванию всю заготовку. Таким образом этот метод позволяет экономить время и средства особенно если учесть тот факт, что можно заменить дорогостоящие легированные стали на более дешевые марки.
По сравнению с другими видами термообработки поверхность получается более прочной и обладает более высокими эксплуатационными характеристиками. Более того, есть возможность проводить закалку отдельных участков изделия.
Не происходит обезуглеводороживание и окисление обрабатываемой поверхности, уменьшается количество деформированных деталей и заготовок с закалочными трещинами.
Возможность автоматизации и высокая эффективность термообработки ТВЧ позволяет использовать этот метод в крупносерийном и серийном производстве.
Достоинства и недостатки
Закалка деталей с помощью ТВЧ обладает как достоинствами, так и недостатками. К достоинствам можно отнести следующее:
Но индукционные установки экономически целесообразно применять только при серийном производстве, а для единичного производства покупка или изготовление индуктора невыгодно. Для некоторых деталей сложной формы производство индукционной установки очень сложно или невозможно получить равномерность закаленного слоя. В таких случаях применяют другие виды поверхностных закалок, например, газопламенную или объемную закалку.
ТВЧ закалка
Первый, кто предложил применение ТВЧ для нагрева металлов, был Вологдин В.П. в 1923г., и только в 1935 году нагрев ТВЧ стали применять для закалки металлов. Сегодня закалка используется практически во всех отраслях машиностроения
Поверхностную ТВЧ закалку применяют для того, что бы увеличить твердость закаленного слоя и одновременно повысить вязкость в центре детали. Это возможно благодаря тому, что при ТВЧ закалке верхний слой делали нагревается до температуры залки и сразу же охлаждается, а сердцевина детали сохраняет свои свойства. Из-за того, что сердцевина остается вязкой, деталь становится менее хрупкой. ТВЧ закалка даёт возможность закаливать конкретные части детали, которым необходимо придать нужные свойства, а не всю деталь в целом. ТВЧ закалка. Преимущества:
ТВЧ закалка. Недостатки:
Поверхностная ТВЧ закалка. Её виды:
Используется так же для плоских деталей(поверхностей), а так же цилиндрические детали(поверхности).
ТВЧ закалка тангенциальная непрерывно-последовательная (деталь прокручивается один раз. Используется только для цилиндрических деталей не сильно больших размеров.) Еще один недостаток ТВЧ закалки, это то, что очень важно, какую форму имеет деталь, и в ряде случаев ТВЧ закалка не подходит для обработки деталей из-за их формы. В этом случае можно воспользоваться цементацией с термической обработкой для повышения прочности и износостойкости, но стоимость этого метода будет в 2 — 3 раза дороже, чем стоимость закалки ТВЧ. ТВЧ закалка применяется для среднеуглеродистых сталей(0,4-0,45%С) или для упрочнения внутреннего слоя легированной детали
Токи высокой частоты
Токами высокой частоты (ТВЧ) принято считать токи, для которых не выполняется условие квазистационарности, следствием чего является сильно выраженный скин-эффект. По этой причие ток протекает по поверхности проводника, не проникая в его объём. частота таких токов превышает 10000 Гц.
Чтобы получить токи с частотой более нескольких десятков килогерц используются электромашинные генераторы, в состав которых входит статор и ротор. На их обращённых друг к другу поверхностях есть зубцы, из-за взаимного перемещения которых возникает пульсация магнитного поля. Итоговая частота получаемого на выходе тока равна произведению частоты вращения ротора на число зубцов на нём.
Также для получения ТВЧ используются колебательные контуры, например, электрическая цепь, в составе которой имеется индуктивность и ёмкость. Чтобы получить ТВЧ частоты в миллиарды герц, применяются установки с полым колебательным контуром (ЛОВ, ЛБВ, магнетрон, клистрон).
Если проводник разместить в магнитном поле катушки, в которой течёт ток высокой частоты, то в проводнике возникнут большие вихревые токи, которые будут нагревать его. Температуру и интенсивность нагрева можно регулировать, изменяя ток в катушки. Благодаря этому свойству ТВЧ используют во многих областях человеческой деятельности: в индукционных печах, в металлургии для поверхностной закалки деталей, медицине, сельском хозяйстве, в бытовых приборах (микроволновые печи, различные устройства для приготовления пищи), радиосвязи, радиолокации, в телевидении и др.
Примеры использования токов высокой частоты
С помощью ТВЧ в индукционных печах можно расплавлять любые металлы. Преимущество этого вида выплавки заключается в возможности выплавки в условиях полного вакуума, когда исключается контакт с атмосферой. Это даёт возможность производить сплавы, чистые по неметаллическим включениям и ненасыщенные газами (водородом, азотом).
На закалочных станках с помощью ТВЧ удаётся выполнять закалку стальных изделий только в поверхностном слое из-за скин эффекта. Это даёт возможность получить детали с твёрдой поверхностью, способные сопротивляться значительным нагрузкам и в то же время без снижения износостойкости и пластичности, поскольку сердцевина остаётся мягкой.
В медицине токи высокой частоты уже давно применяются в приборах УВЧ, где с помощью нагрева диэлектрика осуществляется прогревание каких-либо органов человека. ТВЧ даже очень большой силы тока безвредны для человека, поскольку протекают исключительно в самых поверхностных слоях кожи. Также в медицине используются электроножи, основанные на ТВЧ, с помощью которых «заваривают» кровеносные сосуды и разрезают ткани.
Что такое ТВЧ и где это применяется?
После изготовления металлических деталей, на производстве проводят дополнительную обработку чтобы улучшить характеристики материала. ТВЧ — это закалка стали, которая проводится с помощью воздействия токов высокой частоты. Применяется на производстве.
ТВЧ закалка стали (Фото: Instagram / prom_marcket)
Что такое ТВЧ-закалка?
ТВЧ закалка — поверхностное термическое воздействие на сталь, которое проводится при подаче тока высокой частоты. После проведения технологического процесса показатели прочности, твердости увеличиваются, что повышает эксплуатационные характеристики изделия. Технологический процесс состоит из нескольких этапов:
Глубина закалки ТВЧ зависит от длительности каждого из этапов.
При разогреве стали токами высокой частоты важно правильно выполнить охлаждение. Для этого заготовку погружают в ёмкость с охлаждающей жидкостью или на обработанную поверхность разбрызгивается масло, вода, эмульсия.
С помощью оборудования, на котором проводится процесс закалки стали, можно выполнить ТВЧ-пайку. Для этого на рабочую поверхность подаётся ток ещё большей частоты.
Сферы применения
Термическое воздействие необходимо для того чтобы улучшить характеристики изделия. ТВЧ подвергаются следующие детали:
Нагрев токами высокой частоты применяется к изделиям из углеродистой стали. Если в них содержится не более 0,5% углерода, после обработки они приобретут высокие показатели прочности, твердости. Если процент углерода ниже, достигнуть необходимых характеристик не получится.
Шестерни (Фото: Instagram / tokar_116)
Достоинства и недостатки
Любой метод обработки металлов обладает сильными и слабыми сторонами. Преимущества:
Станки применяются при серийном производстве износоустойчивых деталей.
Как выбирается температура
Чтобы провести качественную закалку стальной заготовки, нужно выбрать температурный режим обработки, который зависит от вида обрабатываемого материала:
Особенности индукционного воздействия на металлические поверхности не позволяют обрабатывать стали, процентное содержание углерода в которых не превышает 0.5%. Для завершения технологического процесса нужно устранить возникшее напряжение между сердцевиной и поверхностью изделия. Чтобы сделать это, проводится низкотемпературный отпуск. Заготовка помещается в печь, разогретую до температуры 200 градусов по Цельсию. Когда температура упадёт, изделию дают остыть при комнатной температуре.
Закалка стали (Фото: Instagram / redventru)
Охлаждение детали
Охлаждение — заключительный этап. Важные условия — скорость, равномерность. При охлаждении применяется два метода:
Индуктор, используемый для работы с металлическими изделиями, оборудуется дополнительной системой охлаждения. Она представляет собой медные трубки, по которым циркулирует вода. Охлаждение происходит благодаря отверстиям, прорезанных в трубках, из которых вода попадает на рабочую поверхность.
Индукционная установка
Чтобы провести разогрев токами высокой частоты, нужно использовать индукционное оборудование. Оно состоит из высокочастотного генератора, индуктора. Заготовку устанавливают внутри индуктора или рядом с ним. Он представляет собой катушку, на которой закрепляется медная трубка. Габариты, форма индуктора может изменяться в зависимости от размера обрабатываемой детали.
После включения оборудования индуктор генерируют магнитное поле, которое проходит через изделие. Вихревые токи, образующиеся во время обработки, разогревают поверхностные слои стали. Чтобы увеличить глубину проработки детали, нужно повысить частоту тока.
Бывает несколько типов конструкции индуктора:
Помимо конструкции используемого оборудования, изменяют режимы проведения работ:
При обработке нужно удерживать одно расстояние между индуктором, рабочей поверхностью на всем рабочем промежутке. Важно не допускать соприкосновения оборудования и заготовки. Это приведёт к нарушению структуры материала.
Одновременный разогрев изделий подразумевает использование большой мощности. Это повышает затраты электроэнергии. Из-за этого при обработки крупногабаритных заготовок применяют режим непрерывно-последовательной закалки.
ТВЧ — технология, направленная на изменение характеристик металлической заготовки. Разогревание изделия высокочастотными токами увеличивает показатели твердости, прочности. Важно равномерно провести разогрев, охлаждение. ТВЧ актуально использовать при многосерийном производстве.