Андрей Смирнов
Время чтения: ~13 мин.
Просмотров: 0

Индукционная печь для плавки металла своими руками

Принцип действия

Плавильный узел индукционной печи применяется для нагрева самых различных металлов и сплавов. Классическая конструкция состоит из следующих элементов:

  1. Сливной насос.
  2. Индуктор, охлаждающийся водой.
  3. Каркас из нержавеющей стали или алюминия.
  4. Контактная площадка.
  5. Подина из жаропрочного бетона.
  6. Опора с гидравлическим цилиндром и подшипниковым узлом.

Принцип действия основан на создании вихревых индукционных токов Фуко. Как правило, при работе бытовых приборов подобные токи вызывают сбои, но в этом случае они применяются для нагрева шихты до требуемой температуры. Практически вся электроника во время работы начинает нагреваться. Этот негативный фактор применения электричества используется на полную мощность.

Преимущества устройства

Печь плавильная индукционная стала применяться относительно недавно. На производственных площадках устанавливаются знаменитые мартены, доменные печи и другие разновидности оборудования. Подобная печь для плавки металла обладает следующими преимуществами:

  1. Применение принципа индукции позволяет делать оборудование компактным. Именно поэтому не возникает проблем с их размещением в небольших помещениях. Примером можно назвать доменные печи, которые могут устанавливаться исключительно в подготовленных помещениях.
  2. Результаты проведенных исследований указывают на то, что КПД составляет практически 100%.
  3. Высокая скорость плавки. Высокий показатель КПД определяет то, что на разогрев металла уходит намного меньше времени, если сравнивать с другими печами.
  4. Некоторые печи при плавке могут привести к изменению химического состава металла. Индукционная занимает первое место по чистоте расплава. Создаваемые токи Фуко проводят нагрев заготовки изнутри, за счет чего исключается вероятность попадания в состав различных примесей.

Именно последнее преимущество определяет распространение индукционной печи в ювелирном деле, так как даже небольшая концентрация посторонней примеси может негативно сказаться на полученном результате.

Основные плюсы

Индукционная плита плюсы и минусы – в чем они заключаются? Индукционные плиты последнее время стали очень востребованы, и это как раз объясняется большим количеством важных преимуществ, которые упрощают процессы готовки и делают их безопасными.

Преимущества индукционных панелей очевидны, прежде всего это безопасность в использовании.

Стильный дизайн

Современный и стильный внешний вид дополнит интерьер в стиле хай-тек или добавит привлекательности любому другому стилю.

Стильно смотрится варочная панель индукционного типа в интерьере современной кухни.

Экономия электроэнергии

Этот аспект является ключевым преимуществом таких моделей. Даже несмотря на существенную мощность, расход электроэнергии получается минимальным. Так происходит благодаря тому, что энергия расходуется именно на процессы готовки, ведь тепло не распространяется по комнате. если сравнивать индукционные модели с электрическими, то расход электричества будет практически вдвое меньше.

Даже одновременно приготовляя несколько блюд на индукционной плите, расход электроэнергии не будет большим.

Эффективность работы

Индукционные плиты могут похвастаться таким свойством, как ферромагнетика. Благодаря ему накопленное тепло удерживается, а значит и работа более эффективна.

Также эффективности работы способствует особенность в выработке тепла. Дело в том, что оно вырабатывается в дне посуды, которое представляет собой замкнутый проводник. В этом случае вихревые токи бегут по кругу и даже если теряются, то в минимальных количествах.

Индукционная плита очень эффективно использует тепло – только для нагрева поставленной на нее посуды.

Мгновенный нагрев

Содержимое посуды сразу начинает нагреваться, как только посуда была поставлена на панель. За счет этого время тепловой обработки существенно уменьшается. Насколько быстро и качественно будут готовиться различные блюда зависит от грамотно подобранной посуды.

Приготовление даже самых сложных блюд займет меньше времени, чем на плитах другого типа.

Большим преимуществом таких плит является тот факт, что получить ожог невозможно, ведь поверхность из стеклокерамики нагревается только от дна поставленной на нее посуды.

Простой уход

Процесс уборки и очистки поверхности значительно проще, достаточно лишь убрать загрязнения с помощью губки, а затем еще раз протереть плиту.

Очистить варочную панель совсем несложно, достаточно протереть ее мягкой губкой.

Автоматическое включение и выключение

Включение происходит только тогда, когда на поверхность была поставлена специальная посуда, обладающая магнитными свойствами (это могут быть стальные, чугунные изделия или посуда из ферромагнитного материала). Диаметр таких изделий должен быть не менее 12 см. То же самое и с выключением. Когда посуда убирается с плиты, происходит автоматическое отключение.

Плита автоматически включается только тогда, когда на нее поставлена специальная посуда.

Индукционные тигельные печи

Является наиболее распространенным типом печного индукционного нагрева. Отличительной чертой, отличной от других видов является то, что в ней переменное магнитное поле появляется при отсутствии стандартного сердечника. Тигель в форме цилиндра размещается внутри индукторной полости. Печь, или тигель изготавливается из материала, который прекрасно сопротивляется огню и подключается к переменному электрическому току.

Положительные аспекты

  • энергия выделяется при загрузке металла, отсутствует необходимость в установке промежуточных элементов;
  • металлические сплавы, состоящие из нескольких составляющих, после завершения плавки получают однородную консистенцию и одинаковый химический состав в любом выбранном объеме;
  • при помощи регуляторов давления представляется возможным проводить восстановительный, окислительный или нейтральный процесс;
  • средние частоты переменного тока показывают высокие значения удельной мощности, что ставит тигельные печи в ряд высокопроизводительных агрегатов;
  • печь может работать с перерывами между загрузкой металла, на последующей плавке это не отразится, переход от одного вида металла к другому происходит без длительной перенастройки параметров;
  • тигельные агрегаты легко поставить на автоматическое управление, они простые в эксплуатации и легко перестраиваются на любой из режимов;
  • в результате процесса получаются качественные славы, состоящие из многих компонентов, температура имеет постоянное и одинаковое значение в пределах ванны, а остатки и отходы быстро расплавляются, отсутствуют перегревы.

Тигельные агрегаты относят к экологически чистым источникам тепла, окружающая среда не загрязняется от плавки металлов.

В работе тигельных печей присутствуют недостатки:

  • при технологической обработке используются шлаки пониженной температуры;
  • произведенная футеровка тигельных печей имеет низкую стойкость против разрушения, больше всего это заметно при резких скачках температур.

Имеющиеся недостатки не представляют особенных трудностей, достоинства тигельного индукционного агрегата для плавки металла очевидны и сделали такой тип приборов популярным и востребованным среди широкого круга потребителей.

Схема ZVC драйвера

Стандартный вариант генератора

Усиленный вариант схемы

Но видно мне войти в их число не судьба.

Были куплены все необходимые детали – новые полевые транзисторы, новые фаст диоды и стабилитроны. Всё перед пайкой было испытано на транзистор-тестере, в том числе для определения правильной цоколёвки.

Была собрана шикарная катушка из чистой меди диаметром 5 мм. Но работать сей девайс упорно отказывался.

Подозрение пало на дросселя, которые большинство радиолюбителей рекомендует мотать на желтых порошковых кольцах от БП АТХ.

Добыча искомых и установка также оказалась безрезультативной – индукционный нагреватель металлов как не работал раньше, так и не собирался работать дальше. Подключение различных вариантов катушек совместно с конденсаторами разной емкости картину не изменили – “открывает рыба рот, но не слышно что поёт”, то есть транзисторы открываются, ток тянут, а генерации не происходит.

В конце концов всё это изрядно надоело, многодневные танцы с бубном закончились, и пришлось с поклоном идти к китайцам на ихний Алиэкспресс, заказывать за 7 долларов готовый модуль генератора.

Спустя 2 недели эта штука была доставлена курьером прямо на дом и после подключения к компьютерному блоку питания на 12 В успешно заработала.

Причём она работала и от 5-ти вольт, и с маленькой штатной катушкой, и с большой самодельной, в общем генерировала мощное электромагнитное поле во всех позах (с теми же деталями и схемой). Раскаляет 3 мм штырь до красна за 20 секунд. С железкой 6 мм возится несколько минут, при этом жутко греется само (в основном транзисторы и катушка).

Схемы

Мастеру, умеющему читать электрические схемы, вполне по силам сделать печь для обогрева или индукционную плавильную печь своими руками. Целесообразность монтажа самодельного агрегата каждый мастер должен определять для себя сам. Также необходимо хорошо представлять потенциальную опасность от неграмотно выполненных подобных конструкций.

Для создания работоспособной печи без готовой схемы надо иметь представление об основах физики индукционного нагрева. Без определённых знаний конструировать и монтировать подобный электроприбор не представляется возможным. Конструирование устройств состоит из разработки, проектирования, составления схемы.

Для тех разумных хозяев, кому нужна безопасная индукционная печь, схема особенно важна, так как объединяет все наработки домашнего умельца. Такие популярные приборы, как индукционные печи, схемы сборки имеют разнообразные, где мастера имеют возможность выбора:

  • ёмкости печи;
  • рабочей частоты;
  • способа футеровки.

Индукционная печь в работе

Subscribe to Termolit channel

Prev

1

4

Next

Индукционная плавильная печь ООО Термолит, в работе/ Induction melting furnace in operation

Испытания Индукционной печи ИТПЭ-0.03/0.03 ТрМ1 Система охлаждения с теплообменником вода-воздух.

Плавильная печь ИТПЭ-0.25/0.25 в работе

Плавка бронзы на печи ИТПЭ-0.06 / Bronze melting at furnace ICMEF-0.06

Плавка латуни на печи ИТПЭ-0.06 / Brass smelting on a furnace ICMEF-0.06

Плавка стали на печи ИТПЭ-0.65 / Steel melting at furnace ICMEF-0,65

Prev

1

4

Next

Структура условного обозначения ИТПЭ — ХХ/ХХХ ТГ Пример- ИТПЭ-0,4/0,35 ТГ1

И — метод нагрева- индукционный 0,4 — номинальная емкость тигля, т
T — конструктивный признак- тигельная 0,35 — мощность преобразователя, МВт
П — плавильная Т — тиристорный преобразователь частоты
Э -электропечь Г — гидравлический наклон
1 — один плавильный агрегат

Структура условного обозначения ИТПЭ — ХХ/ХХХ ТрМ Пример- ИТПЭ-0,03/0,05 ТрМ1

И — метод нагрева- индукционный 0,03 — номинальная емкость тигля, т
T — конструктивный признак- тигельная 0,05 — мощность генератора, МВт
П — плавильная Тр — транзисторный генератор
Э -электропечь М — механический наклон
1 — один плавильный агрегат

В комплект поставки ИТПЭ — ХХ/ХХ ТГ* входит:

Наименование С одним тиглем С двумя тиглями
1 Плавильный агрегат ИТПЭ* 1 2
2 Тиристорный преобразователь частоты ТПЧ 1 1
3 Батарея конденсаторная ИТПЭ 1 1
4 Кабель водоохлаждаемый ИТПЭ 2 4
5 Пульт управления и сигнализации ШУС с гидростанцией 1 1
6 Шкаф теплообменный ИМ 1 1
7 Комплект трубошин ИТПЭ 1 2
8 ЗиП к ТПЧ 1 1
9 Комплект монтажных принадлежностей 1 1
10 Комплект эксплуатационной документации 1 1

* возможна комплектация двумя и тремя плавильными агрегатами

В комплект поставки ИТПЭ — ХХ/ХХ ТрМ* входит:

Наименование С одним тиглем С двумя тиглями
1 Плавильный агрегат ИТПЭ* 1 2
2 Транзисторный генератор ВТГ 1 1
3 Кабель водоохлаждаемый ИТПЭ 2 4
4 Комплект монтажных принадлежностей 1 1
5 Комплект эксплуатационной документации 1 1

Индукционная печь для плавки металла ИТПЭ 0.4/0.5
Индукционная печь для плавки металла ИТПЭ-0.4
Индукционная печь плавит металл
Индукционная печь ИТПЭ-2.5-1 плавит металл
Индукционная печь для плавки металла ИТПЭ-0.65
Индукционная печь для плавки металла
Индукционная печь для плавки металла ИТПЭ-1.5-1.2
Индукционная печь ИТПЭ-2.5-1.6 плавит металл
Индукционная печь для плавки металла ИТПЭ-2.5
Индукционная печь ИТПЭ-2.5-1.6 плавит металл
Индукционная печь ИТПЭ-2.5-1.6 плавит металл
Индукционная печь для плавки металла ИТПЭ-2.5

Технические характеристики

Тип печи Емкость в тоннах Мощность питающего преобразователя, кВт Скорость расплавления и перегрева металла, т/ч Напряжение питающей сети, В Расход воды на охлаждение (общий), куб. м/ч Удельный расход эл. энергии, квт.ч/т Тип источника питания
1 ИТПЭ-0,005/0,01 ТрМ* 0,005 10 0,01 380 1,3 540 ВТГ-5-22
2 ИТПЭ-0,01/0,02 ТрМ* 0,01 20 0,02 380 1,5 540 ВТГ-20-22
3 ИТПЭ-0,03/0,05 ТрМ* 0,03 50 0,04 380 3,5 540 ВТГ-50-2,4/8,0/10,0
4 ИТПЭ-0,03/0,1 ТрМ* 0,03 100 0,06 380 3,8 540 ВТГ-100-2,4/4,0
5 ИТПЭ-0,06/0,05 ТрМ* 0,06 50 0,07 380 3,3 550 ВТГ-50-6,0
6 ИТПЭ-0,06/0,1 ТрМ* 0,06 100 0,11 380 4,5 530 ВТГ-100-2,4
7 ИТПЭ-0,1/0,1 ТрМ* 0,10 100 0,16 380 5,0 540 ВТГ-100-8,0
8 ИТПЭ-0,1/0,1 ТГ* 0,10 100 0,16 380 6,0 540 ТПЧ-100-2,4
9 ИТПЭ-0,16/0,16 ТГ* 0,16 160 0,23 380 8,5 550 ТПЧ-160-2,4
10 ИТПЭ-0,16/0,25 ТГ* 0,16 160 0,36 380 8,7 530 ТПЧ-250-2,4
11 ИТПЭ-0,25/0,25 ТГ* 0,25 250 0,38 380 8,9 550 ТПЧ-250-1,0
12 ИТПЭ-0,25/0,35 ТГ* 0,25 350 0,4 380 9,0 530 ТПЧ-350-1,0
13 ИТПЭ-0,4/0,35 ТГ* 0,40 350 0,58 380 9,8 540 ТПЧ-350-1,0
14 ИТПЭ-0,4/0,4 ТГ* 0,40 400 0,61 380 9,8 530 ТПЧ-400-1,0
15 ИТПЭ-0,4/0,5 ТГ* 0,40 500 0,76 380 10,0 520 ТПЧ-500-1,0
16 ИТПЭ-0,5/0,4 ТГ* 0,50 400 0,58 380 10,3 550 ТПЧ-400-1,0
17 ИТПЭ-0,5/0,5 ТГ* 0,50 500 0,60 380 10,5 530 ТПЧ-500-1,0
18 ИТПЭ-0,65/0,5 ТГ* 0,65 500 0,65 380 11,5 550 ТПЧ-500-1,0
19 ИТПЭ-0,8/0,65 ТГ* 0,8 650 1,0 380 18,0 560 ТПЧ-650-1,0
20 ИТПЭ-1,0/0,8 ТГ* 1,00 800 1,3 6000/10000 21,2 570 ТПЧ-800-1,0
21 ИТПЭ-1,5/1,2 ТГ* 1,50 1200 1,3 6000/10000 24,0 570 ТПЧ-1200-1,0
22 ИТПЭ-2,5/1,6 ТГ* 2,5 1600 2,3 6000/10000 27,2 570 ТПЧ-1600-0,5
23 ИТПЭ-3,0/1,6 ТГ* 3,0 1600 2,8 6000/10000 32,0 590 ТПЧ-1600-0,5
24 ИТПЭ-5,0/3,2 ТГ* 5,0 3200 5,2 6000/10000 41,0 590 ТПЧ-3200-0,25

Индукционные печи своими руками

Среди имеющихся распространенных методик создания таких агрегатов можно найти пошаговое руководство, как сделать индукционную печь из сварочного инвертора, с нихромовой спиралью или графитовыми щетками, приведем их особенности.

Агрегат из высокочастотного генератора

Она выполняется с учетом расчетной мощности агрегата, вихревых потерь и утечек на гистерезисе. Питание конструкции будет идти от обычной сети в 220 В, но с использованием выпрямителя. Такой вид печи может идти с графитовыми щетками или нихромовой спиралью.

Для создания печи потребуется:

  • два диода UF4007;
  • пленочные конденсаторы;
  • полевые транзисторы в количестве двух штук;
  • резистор в 470 Ом;
  • два дроссельных кольца, их можно снять со старого компьютерного системщика;
  • медный провод Ø сечения 2 мм.

В качестве инструмента используется паяльник и плоскогубцы.

Приведем схему для индукционной печи:

Индукционные портативные плавильные печи такого плана создаются в следующей последовательности:

  1. Транзисторы располагаются на радиаторах. Из-за того, что в процессе плавки металла схема устройства быстро греется, радиатор для нее нужно подбирать с большими параметрами. Допустимо устанавливать несколько транзисторов на один генератор, но в этом случае их нужно изолировать от металла при помощи прокладок, сделанных из пластика и резины.
  2. Изготавливаются два дросселя. Для них берутся два заранее снятые с компьютера кольца, вокруг них обматывают медную проволоку, количество витков ограничено от 7 до 15.
  3. Конденсаторы объединяются между собой в батарею, чтобы на выходе получилась емкость в 4,7 мкФ, их соединение проводится параллельно.
  4. Вокруг индуктора обвивается медная проволока, ее диаметр должен быть 2 мм. Внутренний диаметр обмотки должен совпадать с размером используемого для печи тигля. Всего делают 7-8 витков и оставляют длинные концы, чтобы их можно было подключить к схеме.
  5. В качестве источника к собранной схеме подсоединяется аккумулятор мощностью 12 В, его хватает примерно на 40 минут работы печи.

Если необходимо, то делается корпус из материала с высокой термоустойчивостью . Если же выполняется индукционная плавильная печь из сварочного инвертора, то защитный корпус должен быть обязательно, но его нужно заземлить.

Конструкция с графитовыми щетками

Такая печь используется для выплавки любого металла и сплавов.

Для создания устройства необходимо заготовить:

  • графитовые щетки;
  • порошковый гранит;
  • трансформатор;
  • шамотный кирпич;
  • стальная проволока;
  • тонкий алюминий.

Технология сборки конструкции заключается в следующем:

  1. Выполняется основа – в виде бокса, который изготавливается из шамотного кирпича, его кладут на огнеупорную плитку.
  2. Сверху бокса укладывается лист асбестокартона, если ему нужно придать определенную форму, его поверхность нужно смочить водой. Чтобы конструкцию сделать жесткой, нужно обмотать ее проволокой. Размеры бокса зависят от мощности трансформатора. Лучше всего использовать его из сварочного аппарата. Если он большой мощности, то его следует перемотать.
  3. Во избежание перегрева трансформатора его обматывают тонким алюминием.
  4. На дне кирпичного бокса располагается глиняная подложка, чтобы расплавленный металл не растекался.
  5. Устанавливаются графитовые щетки.

Прибор с нихромовой спиралью

Такой прибор используется для выплавки больших объемов металла.

В качестве расходных материалов для обустройства самодельной печи используется:

  • нихром;
  • асбестовая нить;
  • кусок керамической трубы.

После подключения всех составляющих печи по схеме, ее работа состоит в следующем: после подачи электрического тока на нихромовую спираль, она передает тепло металлу и плавит его.

Создание такой печи проводится в следующей последовательности:

  1. Навивание спирали, для нее используется проволока диаметром 0,3 мм, длина заготовки должна быть около 11 метров.
  2. Проволока наматывается вокруг длинной трубки, ее диаметр – 5 мм.
  3. Кусок трубы из керамики выступает в качестве тигля, его подрезают до нужного размера, примерно на 15 см. В один его конец вставляется асбестовая нить, чтобы расплавленный металл не растекался.
  4. Укладка спирали вокруг трубы. Между ее витками укладывается асбестовая нить, она ограничит доступ кислорода и тем самым не допустит замыкания в печи.
  5. В таком виде катушка помещается в лампу высокой мощности, в ней имеется патрон нужного диаметра, который чаще всего изготовлен из керамики.

Такая конструкция отличается высокой производительностью, она долго остывает и быстро нагревается. Но необходимо учесть, что если спираль будет плохо изолирована, то она быстро перегорит.

Канальные печи индукционной плавки

Расплавленный металл в канальных печах индукционного типа совершает тепловое и электродинамическое движение, что обеспечивает постоянную однородность смешивания компонентов сплава в печной ванне. Использование канальных печей индукционного принципа оправдано в случаях, если к расплавленному металлу и изготовленным слиткам предъявляются особые требования. Сплавы получаются качественными в плане коэффициента насыщения газами, присутствия в металле органических и синтетических примесей.

Индукционные канальные печи работают по типу миксера и предназначаются для выравнивания состава, поддержки постоянной температуры процесса, и выбора скорости разлива в кристаллизаторы или формы. Для каждого сплава и состава литья существуют параметры специальной шихты.

Достоинства

  • подогревание сплава происходит в нижней части, к которой нет воздушного доступа, что уменьшает испарение с верхней поверхности, нагретой до минимальной температуры;
  • канальные печи относят к экономичным индукционным печам, так как происходящее расплавление обеспечивается маленьким расходом электрической энергии;
  • печь имеет высокий коэффициент полезного действия благодаря применению в работе замкнутого контура магнитного провода;
  • постоянная циркуляция в печи расплавленного металла вызывает ускорение плавильного процесса и способствует однородности перемешивания компонентов сплава.

Недостатки

  • стойкость каменной внутренней футеровки снижается при использовании высоких температур;
  • футеровка разрушается при плавлении химически агрессивных сплавов из бронзы, олова и свинца.
  • при плавлении загрязненной низкосортной шихты происходит засорение каналов;
  • поверхностный шлак на ванне не нагревается до высокой температуры, что не позволяет проводить операции в промежутке между металлом и укрытием и расплавлять стружку и скрап;
  • канальные агрегаты плохо переносят перерывы в работе, что заставляет постоянно хранить в жерле печи значительное количество жидкого сплава.

Полное удаление расплавленного металла из печи ведет к ее быстрому растрескиванию. По этой же причине невозможно выполнить быструю перестройку с одного сплава на другой, приходится делать несколько промежуточных плавок, получивших название балластных.

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Степан Волков
Наш эксперт
Написано статей
141
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации