Два контура I я II (рис. 50, б) с элементарными токами: один образуется токами, протекающими по наружной /нар и внутренней /вн поверхностям трубы, а второй — током, протекающим по внутренней поверхности трубы /вн, и током, проходящим вдоль свариваемых кромок /Кр (рис. 50, б). При этом реальное растекание тока по поверхностям трубной заготовки (рис. 25) заменяется идеализированным (рис. 50, а). Индуктор разбивается также на элементы.

Решение системы уравнений (46) для контуров трубной заготовки и индуктора позволяет получить распределение плотности тока и удельной мощности на поверхностях трубной заготовки

Рис. 50. Идеализированная схема растекания по поверхности трубной заготовки и элемент, состоящий из контуров тока при индукционном подводе тока

и индуктора; эквивалентное активное, индуктивное и полное сопротивления индуктора и мощность сварки, необходимую для разогрева кромок до сварочной температуры; выбрать оптимальные размеры индуктора и место его расположения. Эта методика проверялась при расчете параметров индуктора для сварки труб диаметром 19 мм и толщиной стенки 1 мм из алюминиевого сплава. Результаты расчета на ЭВМ активного и полного сопротивлений приведены на рис. 51, а удельной мощности вдоль кромок на участке от индуктора до места их схождения в плоскости, делящей толщину кромок пополам, — на рис. 52.

С помощью численного расчета установлено, что при увеличении расстояния от индуктора до места схождения кромок эквивалентное сопротивление индуктора растет незначительно, а активное сопротивление при /кр я» (1,5ч-1,9) Б имеет максимальное значение.

Удельная мощность при индукционном нагреве так же, как и при контактном, непостоянна по длине кромок. На участке, ближайшем к индуктору, мощность довольно быстро растет за счет снижения зазора между кромками и, главное, за счет увеличения тока, идущего вдоль кромок. На следующем участке ток вдоль кромок не увеличивается и мощность слабо растет за счет снижения зазора между кромками. На участке в зоне схождения кромок удельная мощность

резко повышается за счет перераспределения тока.

Расчет параметров индуктора с использованием схем замещения. На основании анализа электромагнитного поля систему индуктор— трубная заготовка можно привести к электрической схеме замещения. Рассмотрим

-ад.

р„кВт/см

0,1

мм

Рис. 51. Зависимость эквивалентных активного і?и. э и полного э сопротивлений охватывающего индуктора при сварке алюминиевой трубы диаметром 19 мм, толщиной стенки 1 мм без магнитопроводов

Є 12 18 24 30 1,мМ

Рис. 52. Распределение удельной мощности р0 вдоль свариваемых кромок / от места их схождения до переднего торца индуктора для алюминиевых труб диаметром 19 мм с толщиной стенок-(мм):

/ — 0,5; 2 — 0,7; 3—1; 4 — 1,5; 5 — 2 (Угол схождения кромок 6°, длина индуктора 12 мм)

схемы замещения систем с охватывающим и внутренним индукторами *.

1. Система с охватывающим индуктором (рис. 53, а). Индуктивное сопротивление рассеяния Х5, обусловленное магнитным сопротивлением потоку в зазоре между индуктором и трубной заготовкой, будет

Х5 = шр0л (Г/И - Г/) /(4он), (76)

1 Описание конструкции охватывающих и внутренних индукторов дано в гл. III.