Индукционная сварка металлов, принцип работы технологии и основные положения для работы

Индукционная сварка: что это такое, виды сварки
В последнее время очень популярным способом изготовления электросварных труб, является сварка высокочастотными токами, диапазон которых варьируется от 70 до 450 кГц. Высокочастотная сварка применяется в основном при изготовлении труб, диаметром от 8 мм до 529 мм и толщиной металла от 0. 3 мм до 10 мм.

Что такое сварка токами высокой частоты, и чем она отличается от обычной ММА сварки электродами? Какие способы сварки существуют, читайте в этой статье.

Что такое индукционная сварка

Индукционная сварка металлов представляет собой метод термической обработки металлических заготовок под давлением. Для нагревания свариваемых деталей применяется электромагнитная индукция. Индукционная катушка, размещенная в сварочном аппарате, возбуждается с помощью электротока высокой частоты. За счет катушки происходит генерация высокочастотного электромагнитного поля, воздействующего на ферромагнитный или токопроводящий материал.

Нагревание в заготовках из ферромагнитного материала получается, в основном, под воздействием гистерезиса. В заготовках из токопроводящего материала главный тип нагревания – резистивный, который вызывается вихревыми токами.

Немагнитные или электроизоляционные материалы, к примеру, пластик, могут подвергаться индукционной сварке с помощью размещения в них ферромагнитных или металлических смесей. Они называются приемники индукционных токов, поскольку их цель – забрать индукционную энергию у катушки. Приемники после нагрева и за счет теплопроводности переносят тепло материалу, который их окружает.

Индукционная сварка – это процесс работы, являющийся высокоавтоматизированным. Осуществляется он очень быстро. Это объясняется тем, что к участку сварки возможна передача огромного количества энергии, за счет чего происходит плавление соединяемых поверхностей за очень короткое время. В результате поверхности быстро прижимаются друг к другу, и получается непрерывный сварной шов.

Глубина проникновения индуцированных токов зависит от многих причин, в том числе, от температуры и химического состава металла.

Индукционный нагреватель 500 Ватт своими руками

Схема индукционного нагревателя на 500 Ватт, который можно сделать своими руками! В интернете множество подобных схем, но интерес к ним пропадает, так как в основном они или не работают или работают но не так как хотелось бы. Данная схема индукционного нагревателя полностью рабочая, проверенная, а главное, не сложная, думаю вы оцените!

Схема индукционного нагревателя:

Компоненты и катушка:

Рабочая катушка содержит 5 витков, для намотки была использована медная трубка диаметром около 1 см, но можно и меньше. Такой диаметр был выбран не случайно, через трубку подаётся вода для охлаждения катушки и транзисторов.

Транзисторы ставил IRFP150 так как IRFP250 под рукой не оказалось. Конденсаторы плёночные 0,27 мкФ 160 вольт, но можно поставить 0,33 мкФ и выше, если первые найти не получится. Обратите внимание, что схему можно питать напряжением до 60 вольт, но в этом случае, рекомендуется ставить конденсаторы на напряжение 250 вольт. Если схема будет питаться напряжением до 30 вольт, то на 150 вполне хватит!

Стабилитроны можно ставить любые на 12-15 вольт от 1 Ватт, например 1N5349 и им подобные. Диоды можно использовать UF4007 и ему подобные. Резисторы 470 Ом от 2-х Ватт.

Немного фотографий:

За место радиаторов, были использованы медные пластины, которые припаиваются прямо к трубке, так как в данной конструкции используется водное охлаждение. На мой взгляд это самое эффективное охлаждение, потому что транзисторы греются хорошо и ни какие вентиляторы и супер радиаторы не спасут их от перегрева!

Охлаждающие пластины на плате расположены таким образом, что бы трубка катушки проходила через них. Пластины и трубку нужно припаять между собой, для этого я использовал газовую горелку и большой паяльник для пайки автомобильных радиаторов.

Конденсаторы расположены на двух стороннем текстолите, плата припаивается так же к трубке катушки на прямую, для лучшего охлаждения.

Дроссели намотаны на ферритовых кольцах, лично я достал их из компьютерного блока питания, провод использовался медных в изоляции.

Индукционный нагреватель получился достаточно мощным, латунь и алюминий плавит очень легко, железные детали тоже плавит, но немного медленнее. Так как я использовал транзисторы IRFP150 то по параметрам, схему можно питать напряжением до 30 вольт, поэтому мощность ограничивается только этим фактором. Так что всё таки советую использовать IRFP250.

Область применения

Чаще всего высокоточная сварка применяется в трубной промышленности. Она идеально подходит для производства труб из разных металлов: медных, алюминиевых, стальных. Также соединяются поверхности других полых профилей. Чтобы придать необходимую форму плоским металлическим полосам, применяются специальные ролики, служащие для направления заготовки, которая перемещается через индуктор.

Причем индукционные токи двигаются к текущей точке контакта, проходя через оба края будущего изделия.

Данная технология также используется при производстве ребристых труб, которые используются для изготовления теплообменников. В этом случае, применяется способ высокоскоростного последовательного приваривания к трубе из высокоуглеродистой стали цельной спиралевидной заготовки оребрения.

Как сделать индукционный котел своими руками — схема и описание

Самодельный индукционный котел в работе

По сравнению с традиционными обогревателями, индукционный котел позволяет расходовать электроэнергию очень экономно.

В условиях, когда электроэнергия не становится дешевле, а дорожает с каждым годом, сооружение такого котла видится весьма актуальным.

Одно из неоспоримых достоинств устройства этого типа – это экологическая чистота и безопасность. То есть в процессе работы, котел не выделяет в пространство вредные для организма или загрязняющие среду вещества.

Его вполне можно советовать «для здорового жилья». А если сравнивать индукционные нагреватели с котлами на твердом топливе, их преимущества становятся по-настоящему впечатляющими.

Устройство и принцип работы котла

Так же, как и обыкновенные ТЭНы, котлы, работающие по индукционному принципу, преобразовывают электрическую энергию в тепловую.

Однако благодаря особой конструкции, теплоноситель в индукционном котле нагревается гораздо быстрее, что прямо влияет на эффективность данного устройства.

Устройство в простейшем случае представляет собой электрический индуктор, другими словами – трансформатор, который имеет первичную и вторичную (короткозамкнутую) обмотку.

Внутренняя часть порождает вихревые токи, которые тут же перенаправляются на вторичную обмотку.

Вторичная обмотка, в данном случае, это короткозамкнутый виток, который также выступает в роли корпуса.

Вторичная обмотка получает, таким образом, постоянный приток энергии. Эту энергию она преобразует в тепло и передает уже непосредственно теплоносителю, то есть воде или антифризу. Также это могут быть и многие другие вещества: главное, чтобы используемый теплоноситель отличался хорошей проводимостью электрического тока.

Внимание: Для того чтобы подавать холодный теплоноситель к индукционному котлу, а затем отводить его горячим, агрегат следует оснастить двумя, подходящими по размеру патрубками, в которых и будет течь выбранная жидкость.

В конечном итоге, принцип работы индукционного котла заключается в следующем:

Схема в разрезе

• Сначала выбранный теплоноситель подается в устройство для нагревания.
• Затем подают электроэнергию на внутреннюю обмотку.
• Когда здесь появится напряжение, энергия в виде вихревых токов направится на внешнюю обмотку и станет очень быстро нагревать сердечник.
• Спустя некоторое время нагреется вся поверхность участка, и тепло будет передаваться теплоносителю, который, в свою очередь, будет передавать его дальше.

За счет того, что все время отводится горячая вода, система не перегревается, что делает ее очень надежной и безопасной.

Поля, которые нагревают

Еще одно преимущество заключается в том, что такие агрегаты не имеют традиционных нагревательных поверхностей, которые иногда выходят из строя в самый неподходящий момент.

Также самодельный индукционный котел не имеет разъединительных деталей, то есть изготавливается из цельного куска пластика. А, как известно, простые вещи обладают большей устойчивостью к различным неблагоприятным фактором, поэтому более надежны.

Что касается образования накипи, то этого не происходит по той причине, что индукционный нагреватель фактически все время находится в вибрирующем положении.

Пошаговое руководство постройки и схема

Принципиальная схема самодельного индукционного котла

Индукционные котлы имеют несложную конструкцию, поэтому собрать их может каждый человек, который знает, как выглядит катанка, и не разучился пользоваться кусачками.

В первую очередь, следует облегчить себе задачу там, где это возможно.

В частности, очень желательно приобрести самый недорогой сварочный инвертор.

Замечательно, если инвертор будет еще и с возможностью регулировки тока. Величина тока в сварочном инверторе равна обычно около 15 ампер, однако для самодельного котла имеет смысл использовать более мощный агрегат.

Нагреваться в электромагнитном поле будут небольшие фрагменты из нержавеющей проволоки или катанки.

Например, можно выбрать проволоку диаметром в 7 миллиметров (такой диаметр можно считать наиболее оптимальным). Проволоку следует разрезать на отрезки длиной около 4 или 5 сантиметров.

Корпус для нагревателя изготавливают из пластиковой трубы с толстыми стенками. Диаметр трубы может варьироваться, но в идеале следует запастись пластиковой трубой, диаметром чуть менее 5 сантиметров.

Подсоединять прибор к сети отопления следует через специальные переходники. Через эти переходники в котел будет поступать холодный теплоноситель, а также покидать его, но уже в нагретом виде.

Дно выбранной пластиковой трубы следует закрыть металлической сеткой с маленькими ячейками, чтобы фрагменты проволоки не выпадали из нее. После этого трубу заполняют отрезками проволоки. Затем верхнюю часть трубы закрывают точно такой же сеткой, которая использовалась для закрытия дна.

Теперь можно приступать к изготовлению индукционной катушки. Чтобы получить данное простейшее устройство, нужно вокруг пластиковой трубы плотно намотать 90 витков провода. Провод выбирают медный, эмалированный. Витки следует накладывать очень аккуратно. Располагаться же они должны приблизительно по центру пластиковой трубы.

В итоге должно получиться устройство, которое можно подсоединить к системе отопления. Делается это очень просто. Сначала из имеющегося трубопровода нужно вырезать часть трубы, после чего на ее место установить индукционный котел.

Катушку следует соединить с инвертором, после чего можно заполнить систему водой.

Пользоваться таким устройством можно только в том случае, если в системе имеется теплоноситель. Дело в том, что если включить котел «насухо», пластиковая труба просто расплавится, что, в свою очередь, приведет к другим неприятностям.

Очень важно качественно выполнить заземление нагревательного устройства.

Итак, соорудить своими руками действующий агрегат для нагрева воды, действительно, совсем не сложно. При этом материалы, которые для этого понадобятся, стоят не то, что немного, порой их цена доходит до нуля. Конечно, после этого начинают искренне удивлять цены, которые производители сегодня устанавливают на фабричные нагреватели.

Плюсы и минусы

По сравнению с иными способами соединения металлов, индукционная сварка значительно производительнее – в 2 раза. К преимуществам относится:

• экономия электроэнергии, т. к. не требуется предварительный нагрев заготовки;
• пониженная длительность циклов нагрева (уменьшение потребления электроэнергии);
• высокая точность участка нагрева, поскольку уменьшается число зон нагрева;
• отсутствие соприкосновения индуктора с деталью, за счет чего снижаются затраты на техническое обслуживание аппарата;
• уменьшение трудоемкости по очистке готового изделия;
• сокращение длительности производственного цикла;
• комфортные условия при выполнении работ и понижение риска получения травм;
• высокое качество сварочных швов.

К недостаткам можно отнести трудность в поддержании равномерного зазора между заготовкой и индуктором, сложность сосредоточения нагрева на участке сварки. Также минусом является высокое потребление энергии.

Самодельный индукционный нагреватель

Умельцы придумали много способов для отопления дома. Один из них — индукционный нагреватель. Как и любой другой, он имеет свои преимущества и недостатки.

Принцип действия

В основе работы лежит закон Джоуля-Ленца, который отражает прямую зависимость тепловой отдачи проводника от напряженности электрического поля. Всем известна взаимосвязь магнетизма и электричества, которые просто не могут существовать одно без другого. Если на катушку подать ток высокой частоты, вокруг нее образуется магнитное поле. Его поток будет пронизывать токопроводящий сердечник, вставленный в катушку. Возникшая магнитная индукция будет постоянно меняться по направлению и времени, что вызовет появление вихревых токов, движущихся по замкнутому кругу. А это преобразовывает электромагнитную энергию в тепловую. Такова в общих чертах схема индукционного нагревателя.

Индукционные нагреватели блестяще зарекомендовали себя в самых разных областях применения. С их помощью можно проводить поверхностную закалку металлических изделий, сверхчистую, бесконтактную сварку, точечный прогрев и даже плавку токопроводящих материалов. Производственные индукторы оборудованы мощным трансформатором, способным подавать на них большие токи.

Индуктор в быту

Поскольку схема подобного нагревателя не отличается сложностью, а КПД такого устройства очень высок (до 98%), вихревой индукционный нагреватель не мог не заинтересовать народных умельцев.

Очень часто у многих возникает идея об использовании принципа индукции для отопления дома. Ведь индукционный обогреватель способен нагревать воду чуть ли не мгновенно. Поэтому существует целый ряд конструкций, представляющих собой самодельный индукционный нагреватель.

В физике много законов, обойти которые не получится никогда. Энергия не берется из ниоткуда, а потому количество потребляемого электричества не может быть меньше, чем требуется тепловой энергии.

Другими словами, если для прогрева помещения требуется 5 кВт/ч, то не получится сделать это, потребляя всего 2 кВт/ч электроэнергии, какой бы замечательной ни была конструкция нагревателя. Если планируется отапливаться с помощью индуктора, нужно быть готовым к повышению выплат за электричество.

Самым популярным вариантом среди мастеров-умельцев является индукционный нагреватель из сварочного инвертора. Этому есть ряд причин:

1. Инвертор выдает ток повышенных частот, что значительно повышает напряженность электрического поля, а это благотворно сказывается на теплоотдаче.
2. Сварочный инвертор способен на подачу больших токов. Из всех приборов, доступных для бытового применения, инвертор лучше всего подходит для использования в качестве блока питания индукционного нагревателя.

Элементы конструкции

Индукционный нагреватель своими руками делается следующим образом:

1. Кусок пластиковой трубы с толщиной стенок не менее 3 мм заполняется кусками металлической проволоки. Длина их примерно около 5 см.
2. Оба края этого отрезка трубы закрываются металлической сеткой, чтобы она удерживала эти куски на месте. Труба должна быть заполнена проволокой полностью.
3. После этого она должна быть аккуратно обмотана толстым медным проводом — порядка 90 витков. Желательно выбирать провод с диаметром не ниже 3 мм.
4. С помощью переходников и фитингов труба присоединяется к отопительной системе, которая после этого заполняется водой.
5. Концы провода присоединяются к клеммам сварочного инвертора.
6. Необходимо обеспечить выполнение всех мер пожарной и электробезопасности.

После включения устройства металлические куски проволоки мгновенно нагреются и начнут отдавать тепло проходящей свозь них воде.

Особо стоит заострить внимание на том, что вода обязательно должна непрерывно циркулировать.

В противном случае температура трубы поднимется настолько, что появится угроза ее расплавления

Это является 1 из самых серьезных недостатков подобных нагревателей. В случае частого отсутствия хозяев необходима система автоматического компьютерного контроля за работой нагревателя.

Индукционный нагреватель вполне пригоден для отопления, но при этом имеет свои недостатки. Они вполне исправимы и при грамотной проработке деталей данная конструкция способна конкурировать с другими.

Технология выполнения индукционной сварки

Так как изделия из прочных металлов обладают высоким уровнем индуктивного сопротивления, то высокочастотный ток не распространяется по периметру, в результате чего, трубы подвергаются сжиманию и свариваются. Соединение заготовок производится при размещении их в индуктор. В тот момент, когда свариваемые детали помещаются в индуктор, на участках соединения осуществляется индукция вихревых токов, которые имеют противоположное направление относительного тока, размещенного в индукторе.

Проходящим токам на пути попадается щель соединения, и они движутся по направлению к ней. Концентрация тока сосредоточена, главным образом, на свариваемых частях поверхности, и металл быстро нагревается до требуемой температуры, которая является оптимальной для сварки.

Индукционный обогреватель из сварочного инвертора

В восьмидесятых годах учёными впервые был создан индукционный нагреватель, который сейчас активно используется в повседневной жизни миллионов людей.

В условиях ежегодного повышения цен на электроэнергию мы не можем не задаваться вопросами о способах экономии. Одним из таких способов является индукционный нагреватель металла из сварочного инвертора

Индукционный нагреватель MiniDuctor-2

Индукционный нагреватель из сварочного инвертора – схема использования и создания которого поможет сократить ваши траты на электроэнергию. В чём заключаются плюсы его использования? Как сделать индукционный нагреватель из сварочного инвертора своими руками? На эти и другие вопросы вы найдёте ответ в данной статье.

Экономия, правда или миф?

Существует два мнения по поводу экономии на применении в быту индукционного нагревателя. Одна сторона считает, что он действительно способен сохранить содержимое кошелька, другие же считают, что это лишь очередной способ заманить покупателей. Обе стороны приводят научную аргументацию к своим позициям.

Сторонники того, что индукционное отопление сварочным инвертором не способно привести к какой-либо экономии ссылаются на закон сохранения энергии. Согласно ему, не зависимо от того в какой нагреватель подать определённое количество энергии, например, 12 кВТ, он не сможет выработать больше тепловой энергии за счёт потерь, и отсутствия 100% коэффициента полезного действия.

Таким образом, они оспаривают факт того, что индукционный нагреватель способен принести большую экономию в бюджете.

Противники этого мнения делают упор на то, что получая энергию, в те же 12 кВТ, индукционный нагреватель вырабатывает меньше энергии, однако, не вся эта энергия является тепловой. Даже более того, тепловая энергия вырабатывается в большей степени, чем получается.

Сварочный инвертор Бригадир

Устройство индукционного нагревателя

Индукционный нагреватель отличается от стандартного электрического тэнового котла для отопления способствует более быстрому прогреву, что незаменимо в холодное время.

Однако в своём устройстве они имеют общий принцип превращения электрической энергии в тепловую.

Итак, котёл представляет собой трансформатор с первичной и вторичной обмотками. Вторичная представляет собой своеобразный корпус из короткозамкнутых витков. То есть энергия на ней имеется всегда, и именно она перерабатывается в тепло, и из-за неё нагревается антифриз или же вода, не обязательно использовать именно эти вещества, другие тоже допустимы, главным условием является их способность к проводимости тока.

Принцип действия самодельного индукционного нагревателя

Таким образом, индукционный нагреватель из инвертора имеет в своей работе следующие принципы:

• теплоноситель подаётся в нагревающее устройство,
• электрический ток подаётся ко второй обмотке,
• наибольший прогрев сердечника обеспечивается напряжением, которое приводит к возбуждению вихревых токов, направленных на внутреннюю обмотку,
• после того как нагревается весь участок, остаток тепла переходит в теплоноситель, который обеспечивает благоприятное состояние климата.

Как сделать индукционный нагреватель своими руками из сварочного инвертора?

Создать индукционный нагреватель из сварочного инвертора весьма сложно, однако возможно.

Для начала нужно обеспечить наличие электромагнитного тока. Проще всего, для его создание, будет помещение трубы в индукционную катушку. Если исходить из проводимости токов, она должна быть металлической , однако из-за небольшого теплоносителя она не сможет максимально нагреть теплоносить. Поэтому рекомендуется использовать полимерную трубу. Далее её будет необходимо наполнить обрезками металлической проволоки. Однако, если данный способ для вас затруднителен, можно использовать и катушку, однако, для лучшего результата на ней должно находиться большое количество витков в виде змеевика.

Индукционный нагреватель из сварочного инвертора

Теперь нужно обеспечить генератор тока. Лучше всего для этой работы использовать инверторный аппарат для дуговой сварки.

Итак, начнём создание. Для начала необходимо нарезать катанку (желательно стальную) так, что бы получились цилиндрики разных размеров от 4 до 6 мм.

Одну сторону трубы закрываем с помощью мелкоячеичной сетки. Засыпаем внутрь отрезки проволоки. После чего сетка ставится и с другой стороны.

Вокруг трубы с помощью медной проволоки делаем индукционную обмотку. Она нужна в качестве нагревателя. Примерное количество витков на обмотке должно быть около восьмидесяти пяти или девяноста пяти. Их концы должны тщательным образом изолироваться и быть подсоединены к выходу инвертора.

Вот и всё, индукционный нагреватель своими руками из сварочного инвертора готов.

Но как же он будет работать? На самом деле принцип его работы достаточно прост. Когда будет включаться сварочный аппарат, с помощью катушки, будет создаваться электромагнитное поле. Это послужит основой, которая вызовет вихревые токи. Сердечник будет нагреваться, за счёт чего и будет нагреваться идущая по трубе вода.

Индукционный нагреватель из сварочного инвертора – схема создания основана на основных законах физики, и вполне действенно работающая в домашних условиях, и требующая соблюдения правил техники безопасности.

Индукционный нагреватель металла своими руками

Индукционный нагреватель металла из сварочного инвертора так же можно создать самим. В целом вам предстоит вварить две трубы друг в друга. Одна из них будет исполнять роль сердечника, а другая будет выступать в качестве нагревателя.

Схема индукционного нагревателя металла своими руками заключается в том, что вокруг корпуса обматывается проволока в диаметре около 1,5 мм. Количество витков зависит от диаметра корпуса и желаемого результата.

Простой индукционный нагреватель

Следом нужно вварить в корпус два патрубка.

Для полученного нагревателя рекомендуется сделать изолятор. Он нужен для того что бы сохранить максимальное количество тепла.

Таким образом, схема индукционного нагревателя металла своими руками довольно сложна, но выполнима в домашних условиях.

Схема устройства индукционного нагревателя

Однако, создавая индукционные нагреватели, стоит помнить о важном факторе: технике безопасности. Не соблюдая технику безопасности при использовании или изготовлении индукционного нагревателя вы подвергаете жизнь ваших близких, и свою опасности. Свод простых в использовании правил, поможет вам в максимальном увеличении комфорта и безопасности жизни.

Оборудование и материалы

Любое оборудование для выполнения индукционной сварки, независимо от назначения, состоит из таких элементов:

• индуктор (токопровод);
• источник питания ТВЧ;
• сварочная головка с трансформатором высокой частоты и конденсаторной батареей;
• технологическая оснастка, чтобы фиксировать заготовки;
• устройство для создания давления.

Индукционная сварка применяется для обеспечения максимальной точности и чистоты свариваемых заготовок, необходимых для производственных, монтажных, ремонтных работ. Использование данного оборудования позволяет в кратчайшие сроки осуществить работы. Модели сварочных аппаратов производятся различными по мощности, конструктивным особенностям, частоте тока, цене, рабочему напряжению и другим критериям.

Контактный способ

Самым распространённым способом изготовления электросварных труб, является вариант с использованием контактного токопровода, ввиду сконцентрированного выделения теплоты в зоне сварки. Использование этой схемы позволяет более экономно расходовать энергию и увеличить перечень свариваемых изделий.

Но так же есть и свои недостатки. К ним можно отнести недолговечность контактного элемента и его малую износостойкость, которая зависит от ряда причин таких как:

• материал контакта;
• способ его охлаждения;
• степень прижима и сила тока.

Сюда же следует отнести сварку вращающимся контактным трансформатором.

Как сделать такой аппарат для контактной сварки, можно узнать на сайте . Сам аппарат состоит из:

• трубы;
• скользящих контактов;
• сердечника;
• обжимных роликов.