Большое влияние на Цэ различных устройств для высокочастотного нагрева оказывают физические свойства материала. Материалы с большим удельным сопротивлением р индукционным способом могут нагреваться с большим значением Цэ, чем материалы с малым удельным сопротивлением. По этой причине плавку меди, алюминия, латуни и других цветных металлов

производят в графитовых

-----или шамотно-графитовых

£>j = ~ тиглях, которые позволяют

значительно увеличить Лэ-

1.0 W 3fl 4j0 5j0 6fi W 8.0

Рис. 16. Зависимость от отношения толщины плоского тела к глубине проникновения тока:

10, 3--, а

Л; 4- - = а

Рис. 17. Зависимость электрического К.П.Д. Цэ от отношения толщины плоского тела или диаметра цилиндрического тела к глубине проникновения тока

Из рис. 17 следует, что Т1э достигает предельного значения Лэ-пр только при --> оо, что может быть только при частоте

foo. Однако во многих случаях по конструктивным, технологическим, эксплуатационным или экономическим соображениям желательно понизить частоту тока, но до некоторого предела без значительного снижения Т1э. При дальнейшем уменьшении /,

а следовательно, и отношения - великина т]э начинает заметно

уменьшаться и индукционный нагрев становится или нерентабельным, или вообще неосуществимым.

Минимальная допустимая частота, при которой индукционный нагрев будет осуществляться с достаточно высоким к. п. д., может быть определена из формулы [21]

fm\n -

где k =

(2-4)б2

Значение k следует выбирать в зависимости от предельного значения гэ. пр и отношения , при котором желательно

\э.пр

эксплуатировать электромагнитную систему. Путем смещения ветвей индуктора относительно друг друга на величину В отношение можно увеличить до таких значений, при которых Цэ станет достаточно большим (рис. 18). Величина относительного

Рис. 18. Схема распределения тока в изделии

смещения ветвей b приблизительно может быть определена из выражения

b -- 2,52а ,

где а - величина зазора между поверхностями индуктора и нагреваемого тела; 6j - глубина проникновения тока в металл; - толщина тела в сечении зоны нагрева; е - основание натуральных логарифмов. Значение тока, индуктированного весьма тонким проводником, в некоторой точке z плоскости сечения, нормального к линиям тока, определяется из выражения

(12)

где ie - значение тока, индуктированного на поверхности нагреваемого тела в точке наименьшего удаления от индуктора;

у - координата точки по поверхности тела;

X - координата точки вглубь от поверхности тела.

Если индуктор изготовлен из нескольких тонких параллельных проводников, то результирующее значение тока в точке г будет равно алгебраической сумме токов, наведенных в точке z каждым проводником индуктора.

Координаты X и. у эквипотенциальных точек могут быть опре делены из уравнений

= а/ е * -1; х = б (] - 0,5 1п) , (13)

Энергоемкость процесса наплавки определяется затратами энергии на единицу массы наплавленного металла. Эти затраты представляют сумму количеств энергии, необходимых на осуществление процесса Wu. тепловых потерь Wm и потерь энергии на преобразование и передачу энергии Ws\

Теоретически затраты энергии на наплавку, не зависящие ни от вида энергоносителей, ни от продолжительности процесса, составляют интегральные затраты энергии на нагрев основного металла Wo, наплавляемого сплава W и флюсов W0 до температуры плавления сплава, на плавление сплава W . с и флюса Wn-ф, на сопутствующие реакции и фазовые превращения:

Wu = Wo + WcWф-{ Wn4 + Wn.c +

W(o.c) = C(o.c) G(o.c) [T - ji);

W0 = Сф Оф {Тд - Т{),

здесь Со, Сф - средняя удельная теплоемкость соответственно основного металла, наплавляемого сплава и флюса;

Go, Gc, Сф - масса основного металла, наплавляемого сплава и флюса; Ti - исходная температура нагрева; Гг - температура плавления сплава; Гз - температура плавления флюса.

Wnфe) = Сп(ф,с) 0(ф,с),

где Сп.ф - теплота плавления флюса; С . с -теплота плавления сплава. Потери Wm на теплопередачу в металле приближенно могут быть определены по формуле

W = aFx{To-Te),

где а -коэффициент теплопередачи в вт/м-°С; F - теплоотдающая поверхность в л;