Поверхностный эффект
Вследствие поверхностного эффекта, который был описан выше, они сосредоточиваются в поверхностном слое изделия и нагревают его на определенную глубину. Продолжительность нагрева изделия токами высокой частоты весьма мала, - она исчисляется секундами. Таким образом, нагрев изделия осуществляется электрическими токами, находящимися в самом изделии. Индуктор служит лишь для того, чтобы возбудить эти токи внутри изделия. После нагрева изделия до необходимой температуры и глубины ток выключается, и нагретое изделие интенсивно охлаждается струей жидкости (обычно воды). Охлаждающая струя подается большей частью через отверстия 1, расположенные на внутренней стенке индуктора. По окончании охлаждения подача воды автоматически прекращается. Существуют и другие способы охлаждения нагретого изделия. Сам индуктор в процессе работы не нагревается, так как он интенсивно охлаждается циркулирующей внутри его водой.
Для преобразования переменного промышленного тока в ток высокой или повышенной частоты применяются высокочастотные установки в основном двух типов: с машинным или с ламповым генератором. Основные элементы высокочастотной установки с машинным генератором схематично. Изделие 1 помещается в индуктор 2, к которому поступает ток от машинного генератора 3. Вращение генератора производится электродвигателем 4. Трансформатор 5 понижает напряжение, а конденсаторы 6 увеличивают силу тока в индукторе и улучшают работу генератора. Установки с машинными генераторами обычно создают ток частотой от 500 до 12000 периодов в секунду.
Они используются для поверхностной закалки крупных изделий на глубину более 2 мм. Установки с ламповыми генераторами позволяют получать токи частотой свыше 100000 периодов в секунду. Они применяются для поверхностной закалки мелких изделий на глубину 1-2 мм. Имеется несколько способов нагрева изделий токами высокой частоты. При закалке мелких изделий применяется метод одновременного нагрева изделия. В этом случае вся поверхность изделия, подлежащая закалке, находится в зоне действия индуктора и нагревается одновременно. По окончании нагрева вся закаливаемая поверхность одновременно охлаждается. Этот способ обеспечивает высокую производительность закалки, но его применение ограничивается мощностью генератора.
Если поверхность изделия, подлежащая высокочастотному нагреву, очень велика (1000 см и более), то целесообразно производить нагрев непрерывно-последовательным методом. Изделие 1 перемещается в индукторе 2, или, наоборот, индуктор движется вдоль изделия с небольшой скоростью (3 - 30 мм/сек). Вся поверхность изделия постепенно проходит через зону действия индуктора, нагревается и, попадая под охлаждающую струю воды 3, закаливается. Температура нагрева и глубина закаливаемого слоя устанавливаются опытным путем и регулируются скоростью движения изделия или индуктора, а также мощностью установки. Очевидно, что чем меньше время нахождения изделия в магнитном поле индуктора, тем меньше оно прогревается. Например, при закалке током частотой более 100 000 гц на глубину 1 мм изделие перемещают со скоростью около 10 мм/сек, а на глубину в 2 мм - со скоростью около 5 мм/сек.