Плавка металу методом індукції широко застосовується в різних галузях: металургії, машинобудуванні, ювелірній справі. Просту піч індукційного типу для плавки металу в домашніх умовах можна зібрати своїми руками.
Принцип дії Нагрівання і плавка металів в індукційних печах відбуваються за рахунок внутрішнього нагріву і зміни кристалічної решітки металу при проходженні через них високочастотних вихрових струмів. В основі цього процесу лежить явище резонансу, при якому вихрові струми мають максимальне значення.
Щоб викликати протікання вихрових струмів через розплавляється метал, його поміщають в зону дії електромагнітного поля індуктора - котушки. Вона може мати форму спіралі, вісімки або трилисника. Форма індуктора залежить від розмірів і форми нагрівається заготовки. Котушка індуктора підключається до джерела змінного струму. У виробничих плавильних печах використовують струми промислової частоти 50 Гц, для плавки невеликих обсягів металів в ювелірній справі використовують високочастотні генератори, як більш ефективні.
види Вихрові струми замикаються по контуру, обмеженому магнітним полем індуктора. Тому нагрівання струмопровідних елементів можливий як усередині котушки, так і з зовнішньої її сторони. Тому індукційні печі бувають двох типів: • канальні, в яких ємністю для плавки металів є канали, розташовані навколо індуктора, а всередині нього розташований сердечник; • тигельні, в них використовується спеціальна ємність - тигель, виконаний з жароміцного матеріалу, зазвичай знімний.
Канальна піч занадто габаритна і розрахована на промислові обсяги плавки металів. Її використовують при виплавці чавуну, алюмінію та інших кольорових металів. Тигельна піч досить компактна, їй користуються ювеліри, радіоаматори, таку піч можна зібрати своїми руками і застосовувати в домашніх умовах.
Пристрій Саморобна піч для плавки металів має досить просту конструкцію і складається з трьох основних блоків, поміщених в загальний корпус: • генератор змінного струму високої частоти; • індуктор - спиралевидная обмотка з мідного дроту або трубки, виконана своїми руками; • тигель.
Тигель поміщають в індуктор, кінці обмотки підключають до джерела струму. При протіканні струму по обмотці навколо неї виникає електромагнітне поле зі змінним вектором. У магнітному полі виникають вихрові струми, спрямовані перпендикулярно його вектору і проходять по замкнутому контуру всередині обмотки. Вони проходять через метал, покладений в тигель, при цьому нагріваючи його до температури плавлення.
Переваги індукційної печі: • швидкий і рівномірний нагрів металу відразу після включення установки; • спрямованість нагріву - гріється тільки метал, а не вся установка; • висока швидкість плавлення і однорідність розплаву; • відсутня випаровування легуючих компонентів металу; • установка екологічно чиста і безпечна.
Як генератор індукційної печі для плавки металу може бути використаний зварювальний інвертор. Також можна зібрати генератор за представленими нижче схемами своїми руками. Піч для плавки металу на зварювальному инвертор Ця конструкція відрізняється простотою і безпекою, так як всі інвертори обладнані внутрішніми захистами від перевантажень. Вся збірка печі в цьому випадку зводиться до виготовлення своїми руками індуктора. Виконують його зазвичай у формі спіралі з мідної тонкостінної трубки діаметром 8-10 мм. Її згинають за шаблоном потрібного діаметра, маючи в своєму розпорядженні витки на відстані 5-8 мм. Кількість витків - від 7 до 12, в залежності від діаметра і характеристик інвертора. Загальний опір індуктора має бути таким, щоб не викликати перевантаження по струму в инверторе, інакше він буде відключатися внутрішньої захистом.
Індуктор можна закріпити в корпусі з графіту або текстоліту і встановити всередину тигель. Можна просто поставити індуктор на термостійку поверхню. Корпус не повинен проводити струм, інакше замикання вихрових струмів буде проходити через нього, і потужність установки знизиться. З цієї ж причини не рекомендується розташовувати в зоні плавлення сторонні предмети. При роботі від зварювального інвертора його корпус потрібно обов'язково заземлити! Розетка і проводка повинні бути розраховані на споживаний інвертором струм.
Індукційна піч на транзисторах: схема Існує безліч різних способів зібрати індукційний нагрівач своїми руками. Щоб зібрати установку своїми руками, знадобляться наступні деталі і матеріали: • два польових транзистора типу IRFZ44V; • два діода UF4007 (можна також використовувати UF4001); • резистор 470 Ом, 1 Вт (можна взяти два послідовно з'єднаних по 0,5 Вт); • плівкові конденсатори на 250 В: 3 штуки ємністю 1 мкФ; 4 штуки - 220 нФ; 1 штука - 470 нФ; 1 штука - 330 нФ; • мідний обмотувальний провід в емалевої ізоляції Ø1,2 мм; • мідний обмотувальний провід в емалевої ізоляції Ø2 мм; • два кільця від дроселів, знятих з комп'ютерного блоку живлення.
1. Польові транзистори встановлюють на радіатори. Оскільки схема в процесі роботи сильно гріється, радіатор повинні бути досить великими. Можна встановити їх і на один радіатор, але тоді потрібно ізолювати транзистори від металу за допомогою прокладок і шайб з гуми і пластика. 1. Необхідно виготовити два дроселя. Для їх виготовлення мідний дріт діаметром 1,2 мм намотують на кільця, зняті з блоку живлення будь-якого комп'ютера. Ці кільця складаються їх порошкового феромагнітного заліза. На них необхідно намотати від 7 до 15 витків дроту, намагаючись витримувати відстань між витками.
1. Збирають перераховані вище конденсатори в батарею загальною ємністю 4,7 мкФ. З'єднання конденсаторів - паралельне. • Виконують обмотку індуктора з мідного дроту діаметром 2 мм. Намотують на відповідний по діаметру тигля циліндричний предмет 7-8 витків обмотки, залишають досить довгі кінці для підключення до схеми. • З'єднують елементи на платі відповідно до схеми. В якості джерела живлення використовують акумулятор на 12 В, 7,2 A / h. Струм в режимі роботи - близько 10 А, ємності акумулятора в цьому випадку вистачить приблизно на 40 хвилин. При необхідності виготовляють корпус печі з термостійкого матеріалу, наприклад, текстоліту. Потужність пристрою можна змінити, помінявши кількість витків обмотки індуктора і їх діаметр.
При тривалій роботі елементи нагрівача можуть перегріватися! Для їх охолодження можна використовувати вентилятор. Індукційний нагрівач для плавки металу: відео
Індукційна піч на лампах Більш потужну індукційну піч для плавки металів можна зібрати своїми руками на електронних лампах. Схема пристрою наведена на малюнку. Для генерації високочастотного струму використовуються 4 променеві лампи, з'єднані паралельно. Як індуктора використовується мідна трубка діаметром 10 мм. Установка оснащена підлаштування конденсатором для регулювання потужності. Видається частота - 27,12 МГц.
Для складання схеми необхідні: • 4 електронні лампи - тетрода, можна використовувати 6L6, 6П3 або Г807; • 4 дроселя на 100 ... 1000 мкГн; • 4 конденсатора на 0,01 мкФ; • неонова лампа-індикатор; • підлаштування конденсатор.
Збірка пристрою своїми руками: 1. З мідної трубки виконують індуктор, згинаючи її в формі спіралі. Діаметр витків - 8-15 см, відстань між витками не менше 5 мм. Кінці лудять для пайки до схеми. Діаметр індуктора повинен бути більше діаметра розміщується всередину тигля на 10 мм. 2. Розміщують індуктор в корпусі. Його можна виготовити з термостійкого не проводить струм матеріалу, або з металу, передбачивши термо- і електроізоляцію від елементів схеми. 3. Збирають каскади ламп по схемі з конденсаторами і дроселями. Каскади з'єднують в паралель. 4. Підключають неонову лампу-індикатор - вона буде сигналізувати про готовність схеми до роботи. Лампу виводять на корпус установки. 5. У схему включають підлаштування конденсатор змінної ємності, його ручку також виводять на корпус.
охолодження схеми Промислові плавильні установки оснащені системою примусового охолодження на воді чи антифризі. Виконання водяного охолодження в домашніх умовах зажадає додаткових витрат, порівнянних за ціною з вартістю самої установки для плавки металу. Виконати повітряне охолодження за допомогою вентилятора можна за умови досить віддаленого розташування вентилятора. В іншому випадку металева обмотка та інші елементи вентилятора будуть служити додатковим контуром для замикання вихрових струмів, що знизить ефективність роботи установки. Елементи електронної та лампової схеми також здатні активно нагріватися. Для їх охолодження передбачають тепловідвідні радіатори.
Заходи безпеки при роботі • Основна небезпека при роботі з саморобною установкою - небезпека отримання опіків від нагрівальних елементів установки і розплавленого металу. • Лампова схема включає елементи з високою напругою, тому її потрібно розмістити в закритому корпусі, виключивши випадковий дотик до елементів. • Електромагнітне поле здатне впливати на предмети, що знаходяться поза корпусу приладу. Тому перед роботою краще надіти одяг без металевих елементів, прибрати із зони дії складні пристрої: телефони, цифрові камери.
Не рекомендується використовувати установку людям з вживлені кардіостимуляторами! Піч для плавки металів в домашніх умовах може використовуватися також для швидкого нагріву металевих елементів, наприклад, при їх лудінні або формуванні. Характеристики роботи представлених установок можна підігнати під конкретну задачу, змінюючи параметри індуктора і вихідний сигнал генераторних установок - так можна добитися їх максимальної ефективності.
