Электроконтактный нагрев связан с преобразованием электроэнергии в теплоту непосредственно в металлическом нагреваемом изделии. Применяют при нагреве заготовок из черных и цветных металлов.
Области применения.
1. Прямой нагрев металлических деталей несложной формы (валов, осей, труб, лент) для термической обработки – закалка, отпуск, отжиг.
2. Нагрев заготовок для последующей горячей обработки давлением (ковка, штамповка, гибка).
3. Контактная электросварка давлением.
4. Наплавка при восстановлении изношенных металлических деталей.
5. Прогрев трубопроводов с целью размораживания.
|
Рис. 3. Принципиальная схема электроконтактного нагрева:
1 – заготовка
2 – нагревательный трансформатор
3 – подводящие шины
4 – контактные зажимы
Так как сопротивление детали небольшое (у металлов хорошая электропроводность), то согласно формуле 
для ее нагрева необходим большой ток, который подводится к ней при помощи массивных медных зажимов 4.
Для нагрева можно было бы использовать и постоянный и переменный ток, однако практически применяют только переменный ток, так как необходимые для нагрева токи (сотни и тысячи А) при напряжении от десятых долей В до 25 В могут быть наиболее просто получены лишь при помощи трансформаторов переменного тока. Трудность подвода тока к детали является одним из недостатков электроконтактного нагрева. Зажимы 4 должны иметь хороший контакт с деталью. Практически их касание происходит лишь в нескольких точках, и сопротивление контактного перехода велико – часто соизмеримо с сопротивлением самой заготовки. Элементы вторичной цепи:
- вторичная обмотка трансформатора
- подводящие шины
- сопротивления в переходных контактах
включаются последовательно с заготовкой, и в каждом из них выделяется тепло, пропорциональное сопротивлению соответствующего элемента. Сопротивление этих элементов следует всячески уменьшать. Для этого трансформатор располагают как можно ближе к заготовке, уменьшают переходные сопротивления в контактах. Последнее особенно важно, так как вследствие больших токов во вторичной цепи даже очень малое сопротивление в переходах приводит к значительному выделению тепла в концах заготовок и, следовательно, к неравномерному распределению температуры по длине заготовки. Например, при сопротивлении в контактах Rконт = 0,01 Ом и I = 103 А в них выделяется тепло, эквивалентное 10 кВт мощности: Р = I2 R = (103)2 · 0,01 = 104 = 10 кВт.
Для снижения переходного сопротивления необходимо усилить давление в контактах. В промышленных установках их делают водоохлаждаемыми.
В заготовках, особенно из ферромагнитных материалов, вследствие поверхностного эффекта ток по сечению распределяется неравномерно, следовательно, неравномерно распределяется и температура. Однако к концу нагрева температура по сечению заготовки не только выравнивается, но и часто в центре становится больше, чем на поверхности. Выравнивание происходит за счет:
- высокой теплопроводности металлов (тепло идет внутрь);
- теплоотдачи от наружной поверхности заготовки (конвекция)