Induksjon oppvarmingsprinsipp har vært brukt i produksjonsprosesser siden 1920-tallet. Som det sies at - nødvendighet er oppfinnelsens mor, under verdenskrig-2, behovet for en rask prosess for å herde delene av metallet motor, har utviklet induksjonsoppvarmingsteknologi raskt. I dag ser vi anvendelsen av denne teknologien i våre daglige krav. Nylig har behovet for forbedret kvalitetskontroll og sikre produksjonsteknikker ført denne teknologien inn i rampelyset igjen. Med dagens avanserte teknologier introduseres nye og pålitelige metoder for implementering av induksjonsoppvarming.
Hva er induksjonsoppvarming?
De arbeidsprinsipp av induksjonsoppvarmingsprosessen er en kombinert oppskrift på elektromagnetisk induksjon og Joule-oppvarming. Induksjonsoppvarmingsprosess er den berøringsfrie prosessen med å varme opp et elektrisk ledende metall ved å generere virvelstrømmer i metallet ved bruk av elektromagnetisk induksjonsprinsipp. Når den genererte virvelstrømmen strømmer mot metallets resistivitet, genereres varme i metallet etter prinsippet om Joule-oppvarming.
Hvordan fungerer induksjonsoppvarming?
Å kjenne Faradays lov er veldig nyttig for å forstå hvordan induksjonsoppvarming fungerer. I henhold til Faradays lov om elektromagnetisk induksjon, endring av det elektriske feltet i dirigenten gir et vekslende magnetfelt rundt det, hvis styrke avhenger av størrelsen på det påførte elektriske feltet. Dette prinsippet fungerer også omvendt når magnetfeltet endres i lederen.
Så blir prinsippet ovenfor brukt i den induktive oppvarmingsprosessen. Her en solid tilstand RF-frekvens strømforsyningen påføres en induktorspole og materialet som skal varmes opp plasseres inne i spolen. Når Vekselstrøm føres gjennom spolen, genereres et vekslende magnetfelt rundt det i henhold til Faradays lov. Når materialet som er plassert inne i induktoren kommer i området av dette vekslende magnetfeltet, genereres virvelstrøm i materialet.
Nå overholdes prinsippet om Joule-oppvarming. I henhold til dette, når en strøm føres gjennom, blir det generert varme i materialet. Så når strøm genereres i materialet på grunn av det induserte magnetfeltet, produserer den flytende strømmen varme fra materialet. Dette forklarer prosessen med berøringsfri induktiv oppvarming.
Induktiv oppvarming av metall
Induksjons varmekretsdiagram
Oppsettet som brukes for induksjonsoppvarmingsprosessen består av en RF-strømforsyning for å gi vekselstrøm til kretsen. En kobberspiral brukes som induktor og strøm påføres den. Materialet som skal varmes opp plasseres inne i kobberspiralen.
Typisk oppsett for induksjonsoppvarming
Ved å endre styrken på den påførte strømmen, kan vi kontrollere oppvarmingstemperaturen. Når virvelstrømmen som produseres inne i materialet flyter motsatt materialets elektriske motstand, observeres nøyaktig og lokal oppvarming i denne prosessen.
Foruten virvelstrøm, blir det også generert varme på grunn av hysterese i magnetiske deler. Den elektriske motstanden som et magnetisk materiale gir mot det skiftende magnetfeltet i induktoren, forårsaker intern friksjon. Denne indre friksjonen skaper varme.
Ettersom induksjonsoppvarmingsprosessen er en kontaktløs oppvarmingsprosess, kan materialet som skal oppvarmes være tilstede vekk fra strømforsyningen eller nedsenkes i en væske eller i et hvilket som helst gassformig miljø eller i et vakuum. Denne typen oppvarmingsprosess krever ingen forbrenningsgasser.
Faktorer som skal vurderes når du designer induksjonsvarmesystem
Det er noen faktorer som bør vurderes når du designer et induksjonsvarmesystem for alle typer applikasjoner.
- Normalt brukes induksjonsoppvarmingsprosessen for metaller og ledende materialer. Det ikke ledende materialet kan varmes opp direkte.
- Mens det påføres magnetiske materialer, genereres varme både av virvelstrøm og hystereseeffekt av magnetiske materialer.
- Små og tynne materialer varmes raskt opp sammenlignet med store og tykke materialer.
- Øk frekvensen på vekselstrømmen, senk inntrengningsdybden til oppvarmingen.
- Materialer med høyere resistivitet varmes raskt opp.
- Induktoren der oppvarmingsmaterialet skal plasseres, skal muliggjøre enkel innsetting og fjerning av materialet.
- Mens du beregner strømforsyningskapasiteten, må du ta hensyn til den spesifikke varmen til materialet som skal varmes opp, massen av materialet og den nødvendige temperaturstigningen.
- Varmetapet på grunn av ledning, konveksjon og stråling bør også tas i betraktning for å bestemme strømforsyningskapasiteten.
Induksjonsoppvarmingsformel
Dybden som virvelstrømmen trenger inn i materialet bestemmes av frekvensen til den induktive strømmen. For strømførende lag kan den effektive dybden beregnes som
D = 5000 √ρ / µfHer angir d dybde (cm), den relative magnetiske permeabiliteten til materialet er betegnet med µ, ρ resistiviteten til materialet i ohm-cm, f indikerer AC-feltfrekvens i Hz.
Induksjon varmespiral design
Spolen som brukes som en induktor, som strøm tilføres, kommer i forskjellige former. Den induserte strømmen i materialet er proporsjonal med antall svinger i spolen. For effektiviteten og effektiviteten til induksjonsoppvarmingen er spoledesignet viktig.
Induksjonsspoler er vanligvis vannkjølte kobberledere. Det er forskjellige former for spoler som brukes, basert på våre applikasjoner. Flersnurrspiralen brukes oftest. For denne spolen er bredden på oppvarmingsmønsteret definert av antall svinger i spolen. Enkeltsnurrspoler er nyttige for applikasjoner der det kreves oppvarming av smalt bånd av arbeidsstykket eller spissen av materialet.
Flerspolespiralen brukes til oppvarming av mer enn ett emne. Pannekakespole brukes når det bare er nødvendig å varme opp den ene siden av materialet. Den interne spolen brukes til oppvarming av interne boringer.
Anvendelser av induktiv oppvarming
- Målrettet oppvarming for overflateoppvarming, smelting, lodding er mulig med den induktive oppvarmingsprosessen.
- Foruten metaller er oppvarming av flytende ledere og gassledere mulig ved induktiv oppvarming.
- For oppvarming av silisium i halvlederindustri brukes det induktive oppvarmingsprinsippet.
- Denne prosessen brukes i induktive ovner for å varme metall til smeltepunktet.
- Siden dette er en kontaktløs oppvarmingsprosess, bruker vakuumovner denne prosessen for å lage spesialiserte stål og legeringer som vil bli oksidert når de varmes opp i nærvær av oksygen.
- Induksjonsoppvarmingsprosess brukes til sveising av metaller og noen ganger plast når de er dopet med ferromagnetisk keramikk.
- Induksjonsovner som brukes på kjøkkenet fungerer etter induktivt oppvarmingsprinsipp.
- For lodding av karbid til aksel brukes oppvarmingsprosess.
- For tamperresistent hettetetting på flasker og legemidler, brukes induksjonsoppvarmingsprosessen.
- Plastinjeksjonsmodelleringsmaskin bruker induksjonsoppvarming for å forbedre energieffektiviteten for injeksjon.
For industrien, induksjonsoppvarming gir en kraftig pakke med konsistens, hastighet og kontroll. Dette er en ryddig, rask og ikke-forurensende oppvarmingsprosess. Varmetapet observert under induktiv oppvarming kan løses ved bruk av Lenzs lov. Denne loven viste en måte å produktivt bruke varmetapet som oppstår under induktiv oppvarming. Hvilken av anvendelsen av induktiv oppvarming har overrasket deg?
