indukční ohřev je proces, který se používá k lepení, ztvrdnutí nebo změkčení kovů nebo jiných vodivých materiálů. Pro mnoho moderních výrobních procesů nabízí indukční ohřev atraktivní kombinaci rychlosti, konzistence a kontroly.
základní principy indukčního ohřevu byly pochopeny a aplikovány do výroby od roku 1920. Během druhé Světové Války, technologie se vyvinula rychle splnit naléhavé válečné požadavky na rychlé, spolehlivé proces harden kovové části motoru. Více nedávno, zaměřit se na libové výrobní techniky a důraz na lepší kontrolu kvality vedly k znovuobjevení indukční technologie, spolu s vývojem přesně řízené, všechny polovodičové indukční napájení.
Co dělá tento způsob vytápění tak jedinečným? Při nejběžnějších způsobech ohřevu se na kovovou část přímo aplikuje hořák nebo otevřený plamen. Ale s indukčním ohřevem je teplo ve skutečnosti“ indukováno “ uvnitř samotné části cirkulujícími elektrickými proudy.
indukční ohřev se opírá o jedinečné vlastnosti radiofrekvenční (RF) energie – ta část elektromagnetického spektra pod infračervenou a mikrovlnnou energií. Protože teplo se přenáší na výrobek prostřednictvím elektromagnetických vln, část, nikdy nepřijde do přímého kontaktu s kteroukoli plamen, induktor sám neohřívá (viz Obrázek 1), a tam je žádné kontaminaci produktu. Při správném nastavení se proces stává velmi opakovatelným a kontrolovatelným.
jak funguje indukční ohřev
jak přesně funguje indukční ohřev? Pomáhá mít základní znalosti o principech elektřiny. Když je na primární transformátor aplikován střídavý elektrický proud, vytvoří se střídavé magnetické pole. Podle Faradayova zákona, pokud je sekundární transformátor umístěn v magnetickém poli, bude indukován elektrický proud.
V základní indukční ohřev nastavení je znázorněno na Obrázku 2, solid state RF napájení odešle AC proud přes tlumivku (často měděné cívky),a část se zahřívá (obrobek) je umístěn uvnitř cívky. Induktor slouží jako primární transformátor a část, která má být zahřívána, se stává sekundárním zkratem. Když je kovová část umístěna uvnitř induktoru a vstupuje do magnetického pole, v části jsou indukovány cirkulující vířivé proudy.
, Jak je znázorněno na Obrázku 3, tyto vířivé proudy proti toku elektrického odporu kovu, vytváří přesné a lokalizované teplo bez jakéhokoliv přímého kontaktu mezi částí a induktor. Toto topení se vyskytuje u obou magnetických a nemagnetických dílů, a je často odkazoval se na jako „Joule efekt“, s odkazem na Joule je první zákon – vědecký vzorec, vyjadřující vztah mezi tepelným produkován elektrický proud prochází vodičem.
sekundárně se v magnetických částech vytváří další teplo prostřednictvím Hystereze-vnitřního tření, které vzniká, když magnetické části procházejí induktorem. Magnetické materiály přirozeně nabízejí elektrický odpor vůči rychle se měnícím magnetickým polím uvnitř induktoru. Tento odpor vytváří vnitřní tření, které zase vytváří teplo.
V procesu ohřevu materiálu, proto není kontakt mezi cívkou a část, a ani tam spalin. Materiál, který má být ohříván, může být umístěn v prostředí izolovaném od zdroje napájení; ponořený v kapalině, pokrytý izolovanými látkami, v plynné atmosféře nebo dokonce ve vakuu.
důležité faktory, které je třeba zvážit
účinnost indukčního topného systému pro konkrétní aplikaci závisí na několika faktorech: vlastnosti samotné součásti, konstrukce induktoru, kapacita napájecího zdroje a množství změny teploty potřebné pro aplikaci.
Charakteristika
KOV NEBO PLAST
První, indukční ohřev pracuje přímo pouze s vodivými materiály, obvykle kovy. Plasty a jiné nevodivé materiály mohou být často ohřívány nepřímo prvním zahřátím vodivého kovového susceptoru, který přenáší teplo na nevodivý materiál.
magnetické nebo nemagnetické
je snazší zahřívat magnetické materiály. Kromě tepla indukovaného vířivými proudy vytvářejí magnetické materiály také teplo prostřednictvím toho, co se nazývá hysterezní efekt (popsaný výše). Tento účinek přestává nastat při teplotách nad bodem „Curie“ – teplota, při které magnetický materiál ztrácí své magnetické vlastnosti. Relativní odpor magnetických materiálů je hodnocen na stupnici „permeability“ 100 až 500; zatímco nemagnetika má propustnost 1, magnetické materiály mohou mít propustnost až 500.
TLUSTÉ NEBO TENKÉ,
S vodivými materiály, o 85% topné účinek se vyskytuje na povrchu nebo „kůži“ část, vytápění, intenzita se snižuje vzdáleností od povrchu se zvyšuje.Takže malé nebo tenké součásti obecně teplo rychleji než velké tlusté části, zejména v případě větších dílů je potřeba vytápět celou cestu přes.
výzkum ukázal vztah mezi frekvencí střídavého proudu a hloubkou ohřevu průniku: čím vyšší je frekvence, tím mělčí je ohřev v části. Frekvence 100 až 400 kHz produkují relativně vysokoenergetické teplo, ideální pro rychlé zahřívání malých částí nebo povrchu / kůže větších částí. Pro hluboké, pronikající teplo se ukázaly jako nejúčinnější delší topné cykly při nižších frekvencích 5 až 30 kHz.
odpor
Pokud použijete přesně stejný indukční proces k ohřevu dvou kusů oceli a mědi stejné velikosti, výsledky budou zcela odlišné. Proč? Ocel-spolu s uhlíkem – cínem a wolframem-má vysoký elektrický odpor. Protože tyto kovy silně odolávají proudu, teplo se rychle hromadí. Kovy s nízkým odporem, jako je měď, mosaz a hliník, se zahřívají déle. Odpor se zvyšuje s teplotou, takže velmi horký kus oceli bude vnímavější k indukčnímu ohřevu než studený kus.
konstrukce induktoru
je uvnitř induktoru, že měnící se magnetické pole potřebné pro indukční ohřev se vyvíjí proudem střídavého proudu. Takže induktor design je jedním z nejdůležitějších aspektů celkového systému. Dobře navržený induktor poskytuje správný topný vzor pro vaši část a maximalizuje účinnost indukčního topného zdroje a zároveň umožňuje snadné vložení a vyjmutí součásti.
napájecí kapacita
velikost indukčního zdroje potřebného pro ohřev určité části lze snadno vypočítat. Nejprve je třeba určit, kolik energie je třeba přenést na obrobek. To závisí na hmotnosti zahřívaného materiálu, specifickém teplu materiálu a požadovaném zvýšení teploty. Rovněž je třeba vzít v úvahu tepelné ztráty z vedení, konvekce a záření.
Stupeň Změny Teploty Potřebné,
Konečně, účinnost indukčního ohřevu pro konkrétní aplikaci závisí na výši teploty změna nutná. Lze přizpůsobit širokou škálu teplotních změn; zpravidla se obecně používá více indukčního topného výkonu ke zvýšení stupně změny teploty.