Задумался над приобретением индукционной плавильной печи.
Лью латунь от 0,4 до 1,5 кг в одну опоку.
У кого есть опыт использования индукционных печей с керамическими тиглями?
графит ввиду своего выгорания и стоимости не расматриваю

niki_81,
керамический тигель в индукционной печи не работает, только графит, он собственно и греется током высокой частоты (ТВЧ), за счёт этого и плавится металл.
Вот здесь эта тема обсуждается
http://www.jportal.ru/forum/forum8/topic15687/message326500/#message326500

Да, это конечно, если печь не СВЧ (сверх высокой частоты), но это отдельная история...

Ну если все правильно понял, то разогрев происходит именно от стенок графита.
а если будет в керамике, то нагрев будет происходить дольше, так как будет нагреваться уже сам металл?

niki_81,
Разницы в скорости нагрева не будет, будет не принципиальной 1-5 сек. может быть.
Керамика в этом месте служит защитой графита снаружи, изнутри металл, флюсы, пламя горелки естественным образом слегка защищают графит от выгорания - соединения с атмосферным кислородом.
Ещё лучшей защитой графита, служит вакуум, а самый хороший вариант - гелий, аргон, азот.
По этой причине, в вакуумных печках и/или литейных машинах качественный графитовый тигель может выдержать до 300 плавок.

Тут вот в чём дело... индукционная печь рассчитана на определённые СТАБИЛЬНЫЕ параметры нагреваемого тела (это связано с индуктивностью и поглощением в материалах). То есть колебательный контур рассчитан на некие постоянные величины. Благодаря этому печь имеет относительно простые настройки с минимумом регулировок. Если там засыпан металл в керамике, то от его массы, состояния (слиток или порошок), типа металла сильно изменяются параметры. Печь это может не скомпенсировать и выключиться, или сгореть. К тому же для печек с индуктивным нагревом очень нежелательны малые и компактные массы, это связано с тем что нагреваемое тело должно максимально плотно прилегать к индукторной спирали. В случае кусочка металла далеко от катушки взаимосвязь мала и мощность бесполезно циркулирует в индукторе, не передаваясь в металл, есть ещё и влияние токов скин-эффекта на металл и экранирование им глубинного нагрева .  Поэтому и приняли что стабильное поглощающее тело это элетктропроводный тигель, а металл греется косвенным нагревом, не внося расстройки в контур.

А если плавить в тигле из нержавейки?

Для металлов и графита разные частоты нужны. Чем выше частота тем тоньше слой в который проникает ВЧ волна (скин-эффект) и хуже нагрев. Для графита и для металла частоты различаются сильно, металлу нужны совсем низкие частоты, от сотен герц до десятков(максимум сотен) килогерц. А для графита мегагерцы. И от частоты зависит диаметр индуктора и размеры тигля, чем выше частоты тем меньше. Поэтому для компактных установок лучше частоты повыше, а тигли поменьше получаются. Ювелиры же килограммами не плавят .

ДмитрийМ,
спасибо за науку.
На просторах интернета, что то не могу найти индукционные установки с небольшими частотами например до 2000-2500 Кгц.
Я ищу с вместимостью тигля до 1,5-2 кг по латуни

См. выше. Индукторы на десятки-сотни кгц очень велики. Чисто физически. А если пытаться скомпенсировать малую индуктивность большой емкостью то ток начинает циркулировать в конденсаторе а не в катушке, резко падает КПД. Поэтому проще делать высокую частоту и неметаллический, но ЭЛЕКТРОПРОВОДНЫЙ тигель, чем извращаться с индуктором. Ну и не забывайте что индуктор под напряжением ВЧ (иногда и высоковольтным постоянным, если лампы, металлический тигель требует хорошей изоляции. Впрочем графит тоже в керамический стакан становится с той же целью.

А не наоборот ли?

Даже если взять известных производителей вакуумных литеек Шульхайс, Индутерм, Аргенту
они греют графитовые тигли и их индукторы рассчитаны  как раз на низкие частоты от 10 -70 кГц.
Более того это позволяет использовать эти же частоты для активного перемешивания металла при плавки.

Ну ничего не скажу, просто в начале 90-х параллельно теме аффинажа был запрос на индукционные плавилки. То, что я писал выше было тогда собрано по литературе, что для маленьких тиглей надо высокие частоты. Потому что спрос был на сотни грамм, под жёлтый. Насчёт перемешивания... в электропроводные материалы при любых ВЧ частотах более долей мм .. максимум 3-4 мм не заходит волна. Поэтому как она в графите будет металл перемешивать, не знаю. На 50 гц есть печи под металл черный, там просто тигель является вторичной обмоткой трансформатора этакого. Вот там всё перемешивается, в непроводящем тигле. Чисто за счёт токов. То что с точки зрения физики тигель маленький должен быть соответствовать индуктору, это просто электротехника. На сотнях кгц и еденицах Мгц это выполняется. Выше 10 мгц уже работают печки и сушилки для диэлектрических материалов, у меня была печка для пластиков на 27,12 Мгц ламповая.

ДмитрийМ,
На мой взгляд последовательность нагрева в индукционной печи такая:

1. температура тигля и шихты - комнатная
индуктор греет графит
графит греет шихту


2. температура тигля и шихты, допустим 1000 градусов Ц.

индуктор (ТВЧ) греет и и графит и шихту, поскольку при увеличении температуры увеличивается и сопротивление металла, более того, полагаю, что скин-эффект пропадает, сильно снижается, надо погуглить, но для ферромагнетиков это так, при переходе температуры через точку Кюри ~700-800 град. Ц.


3. температура тигля и шихты равна температуре плавления шихты
металл расплавлен
индуктор (ТВЧ) не только греет металл, но и перемешивает металл.

При этом чем выше частота греем-плавим металл быстрее
Чем ниже частота - лучше перемешивание.
Это два основных параметра: минимальное время плавки, максимальное перемешивание, которые характеризуют литейную машину.
В этом месте затрудняюсь как конструкторы выходят из положения.
Теоретически можно говорить о двух частотном генераторе ТВЧ, практически представляю не очень.
И пример частоты от фирмы Galloni, литейка Pressovac Max = 80 кГц
http://www.jmo.ru/catalog/catalog_id=3159.html

Скин эффект от частоты не зависит, а магнитные свойства да. Но благородные металлы и их сплавы с медью не ферромагнетики. А так да, наверное около сотни кгц это и есть компромисс между предельной частотой IGBT транзисторов в генераторе и размерами контура для небольшого тигля.
Вот кстати статья где более полно изложено то что я писал выше http://prominductor.ru/articles/induktsionnyy_nagrev_osnovnye_printsipy_i_tekhno­logii/

Вспоминая те годы (точнее лихорадочные попытки заработать на чем угодно ) помню что макеты мы сделали, и на лампах и на тиратронах, примерно на 500...1000 ватт выходной мощности, но оказалось что для сотен грамм рыжего менее 2-3 квт не стоит и делать, тепловые потери превышают подвод ВЧ мощности. Да и отдельные установки малым тиражом оказались очень дороги, если всё покупать , так и бросили эту тему.  

Пересёкся я тут на днях с профессором кафедры литья по электротермическим методам обработки и специализацией "плавка ТВЧ". Задал я Аркадию Ильичу вопросы о ТВЧ плавке. Вот обобщённые его ответы:
1. При плавке 50% мощности выделяется в индукторе, 50% в изделии, при оптимальном раскладе. Поэтому печки общей мощностью менее 2,5..3 квт не используются для разумных объёмов плавок. Она просто не сможет расплавить металл, так как из этих 50% надо ещё вычесть потери на теплопотери тигля. Для минимизации этих потерь плавку надо вести быстро и подводить избыточную мощность.
2. Чем лучше электропроводность металла тем тяжелее его нагрев, так как из-за скин-эффекта греется только тонкий слой поверхности. И чем электропроводнее металл тем тоньше этот слой. Поэтому и используют графитовые (с повышенным сопротивлением) тигли, которые греются по всей толщине стенок и тепло уже передают металлу. При любом случае желательно понижать частоту нагрева, но это увеличивает размеры индуктора и соответственно минимальный объём тигля.
3. Металл для нагрева должен иметь замкнутую кольцевую (монолитную) форму, порошок самое нежелательное для плавки. Он требует электропроводного тигля, иначе искрение и разбрызгивание, пока не перейдёт в жидкость.
4. Перемешивание металла происходит тем активнее чем ниже электропроводность и ниже частота.
5. Загрузка тигля должна быть максимально возможной, а он должен по высоте и ширине максимально совпадать с размерами индуктора для максимального КПД и безаварийной работы генератора.

ДмитрийМ,
Тоже эту тему не оставляю, и изучаю тему индукционной плавки и перемешивания металла.
Относительно скин эффекта, писал ранее, толщина слоя зависит от частоты и температуры.
Для металла это выглядит так: греется первый слой выше температуры гистерезиса, скин эффект "переходит на слой ниже" и так далее пока не расплавится весь металл.
Но ювелирные печи - это печи косвенного нагрева - греется тигель, который плавит металл.

Для меня уже почти медицинский факт
1. плавят на частоте 60-80 кГц. И плавит совсем не проблема и китайские плавилки это делают легко для 1-2 кг. - 3-4 кВт и 4-5 кг. - 5 кВт и 15 кВт продают, но не премешивают, только руками посредством кварцевой палочки. Частота ~70 кГц
И на ютюбе переделывают сварочные инверторы - 80 кГц - 0.5-1 кг расплавят легко, время 3-5 мин.

2. перемешивают на частоте 9-14 кГц. Вот шильдик Аргенты, а конкретнее ВАКУУМНАЯ ЛИТЕЙНАЯ МАШИНА ARGENTA AGATRONIC W
http://rundist.com/product/vakuumnaja-litejnaja-mashina-argenta-agatronic-w/

Частота 14 кГц., думаю у всех индукционных литеек и печек с индукционным нагревом/перемешиванием фирмы Аргента такая частота перемешивания. Думаю, что у немцев ещё ниже около 10 кГц.Главный для меня вопрос сейчас - форма сигнала: импульс, или гармонический.
И как объединит эти частоты на первичной "обмотке" индуктора - медной трубке, через которую пропускают высокочастотный ток и охлаждающую жидкость: вода, антифриз
Трубка является певичной, тигель - короткозамкнутой вторичной обмоткой.
С перемешиванием сложнее, поскольку вторичкой служит уже расплавленный металл.
Мощность можно посчитать с походом беря полный объём тигля, и в конечном генераторе мощность можно отрегулировать.
Вопрос по форме перемешивающего сигнала, и как на одной первичной обмотки иметь токи двух разных частот.
Наверно это должно быть два разных генератора. Дальше у меня только слабые предположения.

Да, на форуме строят и обсуждают 4-х, 5-и координатные фрезеры по воску, импульсные сварочные типа PUK, 3D принтеры.
Не обсуждается народная литейка с индукционным нагревом и перемешиванием.
Странно, почему? Стоят эти девайсы много больше 3D принтеров, PUKов и координатных фрезеров вместе взятых.

Механика, вакуум, подача инертного газа и допрессовка - технические задачи, которые, на мой взгляд, решаемы и подъёмы за минимальные деньги.
Индукционная плавка тоже не проблема.
Управление - можно и на ручном приводе по первости.
Остаётся индукционное перемешивание.
Но если есть литейка, которая перемешивает индукционным током, вычислить техническую сторону индукционного перемешивания с помощью осциллографа и частотного анализатора не составит труда даже не разбирая машину. А если ещё дотянутся до электрических схем, то скопировать один к одному очень возможно.

Интересующихся 3Д принтерами много больше чем литейками просто    . По поводу частоты... в промышленности плавят 2..4 кгц и используют электромашинные генераторы -реально 3-хфазный движок и генератор переменного тока повышенной частоты. Но это для стали в основном. Проблема частоты в чём... с одной стороны чем она ниже дешевле транзисторы, но колебательный контур имеет одно правило - для высокого КПД соотношение индуктивной и емкостной проводимости должны быть равны. Поэтому сделать два витка и поставить огромный конденсатор (для получения нужной частоты резонанса) не получится, ток емкостной будет во много раз больше чем индуктивный и соответственно вся мощность будет в виде реактивности циркулировать в конденсаторе, а не в катушке/тигле. Это приводит к необходимости повышать индуктивность, а это приводит к большим размерам индуктора и тогда говорить о компактной печке на малую загрузку трудно.
От ламп отказались в этих конструкциях, по ряду причин. Одна из них это дефицитность ламп (нет производства массового), вторая это высокое напряжение на индукторе. А сложные схемы развязки (ВЧ трансформаторы) удорожают систему и снижают КПД. Ну и моточные высоковольтные узлы дороги, транзисторы с питанием сразу от трёхфазной сети дешевле. Хотя на лампах всё проще и изящнее, нет ограничений по частоте.

Это для прямого индукционного нагрева стали и чугуна

Вы имеете ввиду равенство реактивных сопротивлений?

Реально, ещё вчера считал, что индуктор должен работать на резонансе. Сейчас считаю, что нет необходимости в этом, более того и сигнал может быть не гармонический. Если брать инверторный генератор в качестве задающего сигнал ~80 кГц, то будем иметь импульсный сигнал.

Вот очень простая статья по индукционному нагреву и перемешиванию, правда схема приводится одначастотная.
https://studfiles.net/preview/4312921/#2


Но мне всё же думается, что в современных литейках с перемешиванием используется двух частотная схема.

Ну так там и написано то что мне профессор говорил - перемешивание только на низких частотах, которые в ювелирке не используются. Десятки кгц уже в стенках тигля заканчиваются и на металл не влияют. Вот проникновение в металлы для примера

ДмитрийМ,
Вы на второй станице читайте пож.:

Как видно из рисунков, магнитное поле с частотой 18

кГц

, создаваемое индуктором тигельной печи, полностью экранируется графитовым тиглем, т.е. не оказывает силового действия на расплав и, в этом случае, вынужденная конвекция отсутствует. Бегущее магнитное поле с частотой 50

Гц

МГД перемешивателя, частично экранированное индуктором тигельной печи, проникает в объем металла, вследствие чего в расплаве возникают электромагнитные силы, обеспечивающие вынужденную конвекцию.

18 кГц - греет тигель - согласен в металл не проникает, 70 кГц греет тигель значительно лучше - в металл не проникает. Да, собственно и не надо проникать, печь - косвенного нагрева

Мешают в статье - 50 Гц полем.
Но это всё теория, и то, что профессор сказал - теория. Что значит - частично экранировано, какие количественные показатели, как посчитать.

Нужно проверенное техническое решение.

Ради одной печки делать смысла нет в это ввязываться.... Конечно можно купить убитый сварочный инвертор, починить, перемотать выходной трансформатор и сделать трансформирующую цепь на индуктор. Ввести водяное охлаждение. Но если посчитать затраты времени на это то возможно будет проще купить сразу печь . Тем более что спроса на самопалы особо нет, так что окупить разработку продажей следующих экземпляров вряд ли удастся. Там получается много затрат именно на соответствующую амуницию в виде корпуса, подачи газа, воды, трансформирующих цепей. Что всегда очень дорого по механическим работам и материалам.