Termokings.ru

Домашний Мастер
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Выясняем, нужен ли в автосервисе индукционный нагреватель

Выясняем, нужен ли в автосервисе индукционный нагреватель

Автомобилистам и мастерам, работающим с металлами, иногда требуется нагревать металлические предметы. Для этих целей удобно использовать прибор, который создает индукционное поле. Помещенные в такое поле металлы быстро нагреваются докрасна. Это позволяет выкрутить заржавевший болт, согнуть стальной прут, закалить лезвие или жало отвертки.

Особенности индукционного нагрева наконечника паяльника

В основе индукционного метода лежит нагрев наконечника индукционного паяльника, имеющего ферромагнитное покрытие, переменным магнитным полем. Ферромагнитное покрытие наносят на основание, имеющее большую теплопроводность (например, медь). Ферромагнетиками являются железо, кобальт, никель и редкоземельные металлы: гадолиний, тербий, диспрозий и др., а также сплавы NiB, Fe3Al, Ni3Mn, FePd3 и др. Когда ферромагнитный материал помещается в переменное магнитное поле, создаваемое индукционной обмоткой (рис. 1), это вызывает перемагничивание материала и его нагрев вихревыми токами в скин-слое. Часть энергии, расходуемая на перемагничивание материала, (Wпер) и энергия, выделяемая вихревыми токами, (Wа) преобразуются в теплоту:

где h — коэффициент, характеризующий ферромагнетик; f — частота тока; Bм — плотность магнитного потока; V — объем ферромагнетика, находящегося в переменном магнитном поле; ε — коэффициент, пропорциональный удельной электропроводности и зависящий от геометрической формы ферромагнетика.

При достижении температуры Кюри разогрев жала ВЧ-токами резко падает вследствие теплового разрушения доменной структуры материала, поэтому точка Кюри является максимально возможной температурой жала индукционного паяльника. Для чистого ферромагнетика значение температуры Кюри чаще всего находится за пределами рабочих температур пайки, что не дает использовать этот эффект. Если же в сплав добавить некоторые редкоземельные элементы, то можно существенно понизить температуру Кюри, например, для элемента гадолиния она равна всего 16 °С. Задавая величину легирующих элементов в сплаве жала, можно установить практически любую требуемую температуру Кюри. На рис. 2 представлена зависимость температуры Кюри сплавов никеля от процентного содержания легирующих элементов.

Читать еще:  Кузнечный горн из газового баллона своими руками

В таких сплавах с увеличением температуры магнитная восприимчивость материала уменьшается, и в точке Кюри ферромагнетик теряет свои магнитные свойства, нагрев прекращается, и температура стабилизируется. Термосенсоры и схемы обратной связи здесь не нужны, и выбор температуры для пайки сводится просто к выбору жала с требуемой температурой Кюри в зависимости от условий пайки.

В момент касания теплоотводящего элемента температура наконечника падает, магнитные свойства материала мгновенно восстанавливаются, и наконечник вновь начинает взаимодействовать с магнитным полем, стремясь удержать температуру в заданной точке Кюри. Чем более теплоемкий контакт приходится паять, тем больше отклонится температура, и тем больше энергии будет поглощено из поля. Таким образом, система регулирует требуемую мощность для нагрева каждого контакта в зависимости от его теплоемкости.

На рис. 3 представлены температурные циклы паяльника классической и индукционной паяльных станций. Испытания проводились на печатной плате, размеры точек пайки 1,6?5,0 мм, периодичность пайки — каждые 3 секунды [2].

Основные достоинства индукционных паяльников:

  • Возможность настройки заданной температуры наконечника (за счет подбора материала с нужной температурой Кюри).
  • Небольшое потребление мощности (происходит нагрев не всего объема наконечника, а только поверхностного скин-слоя).
  • Равномерный нагрев наконечника, отсутствие температурной инерции (из-за отсутствия нагревательного электрода поверхностный слой наконечника сам является нагревателем).
  • Простота замены наконечника при нарушении его целостности (за счет отсутствия высоких требований к контакту с индуктивной обмоткой).

Примерами серийно выпускаемых индукционных паяльных станций являются паяльные станции китайского производителя Quick и американского — OK International (OKI). Такие паяльные станции преобразуют напряжение питания сети в прямоугольное напряжение амплитудой 36 В с частотой 400 кГц. Это напряжение подводится к возбуждающей обмотке, обладающей минимальным активным сопротивлением (не более 1,3 Ом) и большим реактивным сопротивлением (не менее 50 мГн), причем индуктивность обмотки без жала в 100 раз меньше. Мощность, передаваемая от паяльной станции, на 80–85% передается самому жалу, включенному как трансформатор с закороченной вторичной обмоткой. Оставшиеся 15–20% мощности разогревают обмотку возбуждения, которая находится снаружи жала, кондуктивно нагревая при этом жало.

Читать еще:  Отрезная насадка на дрель из диска болгарки

Паяльные станции Quick-203 мощностью 60 и 90 Вт разогревают жало до температуры 300 °С за 25–35 с и имеют диапазон рабочих температур от 200 до 420 °С. Станции Quick-301(303) применяются для пайки припоями, не содержащими свинец. В этих станциях мощностью 80 Вт термопара размещена на наконечнике паяльника и имеется микропроцессорный регулятор температуры. Паяльная станция PS-800 (рис. 4) американской компании OK International (OKI) при мощ ности 50 Вт имеет такую же теплоотдачу, как 90-Вт паяльник с керамическим нагревателем. Рынок индукционных паяльных станций прочно занят зарубежными производителями. Когда же отечественные фирмы смогут предложить варианты станций, не уступающие по техническим параметрам зарубежным образцам?

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector
×
×