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    什么是感應加熱?

    目錄:故障排查發布時間:2019-04-01 發布來源:廣東海拓

    海瑞拓感應加熱設備使用電磁感應加熱應用于多個行業的應用。但什么是感應加熱?它與其他加熱方法有何不同?


    感應線圈加熱金屬
    對于那些不熟悉感應加熱的人來說,在幾秒鐘內觀看線圈中的一塊金屬變成櫻桃紅可能會令人驚訝

    感應加熱是一種迷人的加熱方法。對于那些不熟悉電磁感應的人來說,在線圈中觀看一塊金屬片會在幾秒鐘內變成櫻桃紅色。感應加熱是一種多物理現象,包括電磁,傳熱,冶金和電路分析的復雜相互作用,它們緊密相關且高度非線性,因為材料的物理性質取決于溫度,磁場強度和微觀結構。同時,感應加熱背后的基本概念很容易理解。

    基礎

    使交流電(AC)通過感應線圈(例如,螺線管多匝線圈)產生交變磁場,其以與線圈電流相同的頻率振蕩。60Hz AC將導致磁場每秒振蕩60次,400kHz AC將導致磁場每秒振蕩400,000次。


    這種隨時間變化的磁場在靠近感應線圈的導電物體中感應出渦電流(法拉第電磁感應定律)。感應電流也以相同的頻率振蕩; 然而,它以與線圈電流相反的方向流動(Lenz'定律)。

    在導電材料的感應加熱(IH)中存在兩種發熱機制。產生熱量的主要機制與熱量產生導體對感應電流的固有抵抗力(焦耳效應)。焦耳熱產生通常被稱為I 2 R加熱,因為熱量產生的大小與材料的電阻和其內部感應的總電流的平方成比例。

    當加熱鐵磁材料(例如碳鋼)并且與磁滯(磁化 - 退磁循環)相關聯時,發生第二發熱機制。由于分子之間的內部摩擦,在磁疇反轉期間消散熱能。磁滯磁熱產生與所施加的頻率和磁滯回線的面積成比例,磁滯回線是化學成分,晶粒尺寸,溫度,磁場強度和頻率的復雜函數。


    感應加熱與其他加熱方法相比如何?

    有許多方法可以加熱金屬材料,包括使用燃氣爐,流化床爐,鹽浴,紅外線加熱器等。這些方法在工件表面提供熱量產生。對流和熱輻射。由于來自表面的熱傳導,工件的表面下區域和芯部被加熱。感應加熱根本不同,因為它產生內部熱量。


    內部產生熱量的能力 - 結合選擇性加熱和高加熱強度能力 - 是這種加熱方法的非常有吸引力的特征。IH的這種固有特性可實現高產量,高效率和可重復的加熱。

    由于電磁趨膚效應,大約86%的感應功率(發熱)集中在導體的表面層內,通常稱為電流穿透(或參考)深度。該深度與電阻率的平方根成比例,并且與電頻率的平方根和工件的相對磁導率成反比。

    與較高頻率相比,較低頻率促進更深的熱量產生。例如,熱鋼中的當前穿透深度從60Hz處的72mm變化到10kHz處的5.6mm。

    當前的穿透深度也是溫度的函數(由于電磁特性的溫度依賴性),并且當將碳鋼加熱到適合于熱加工的溫度時可以增加10倍以上。

    海拓公司通過利用我們的經驗,工程專業知識,計算機模擬能力以及行業領先的實踐和理論知識,在開發感應加熱工藝時提供避免令人不快的意外的能力。


    感應加熱的優點

    • 深度發熱與高熱強度(如果需要)快速結合在工件上的明確區域的能力是該技術的一個有吸引力的特征,導致具有可重復質量的低工藝循環時間(高生產率)。高度可控的熱強度范圍從適中的速率(例如,用于回火和消除應力的應用低至2°C-3°C / s)到高熱強度(例如,在齒輪硬化中超過800°C / s)開發和優化各種加熱過程。
    • 感應加熱比大多數其他加熱方法更節能環保,包括燃氣爐,鹽和鉛浴,滲碳或氮化系統。可以容易地去除由于存在殘留潤滑劑或其他表面污染物而可能產生的任何煙霧。顯著減少熱量暴露是另一個有助于感應加熱器的環境友好性和人體工程學的因素。安全方面的優勢(既不使用燃燒也不使用環境污染物)與降低機器操作員的勞動力成本和提高效率相結合,使IH成為具有吸引力的投資并獲得豐厚回報。
    • 感應加熱提供了顯著更高的加熱金屬材料表面質量,并且顯著降低了氧化皮和脫碳。因此,可以減少或消除對再滲碳和/或金屬去除的需要。使用IH碳鋼(與使用燃氣爐相比)獲得的2到4倍的氧化皮減少可以節省大量成本。
    • 感應系統通常需要更短的啟動和關閉時間,消除或顯著減少非生產性加熱的空閑時間。在非操作條件下不需要能量來建立或保持熱量。
    • 感應加熱的其他吸引人的功能是逐件處理功能,具有單獨的組件可追溯性。設備也很容易實現自動化,并且可以使用先進的過程控制和高精度的設備監控系統。
    • 感應加熱提供高產品質量,可重復性和熱處理部件的高尺寸穩定性,具有低失真。在某些情況下,形狀變形非常小,可以消除后續的幾何校正操作(例如,利用SHarP-C技術進行凸輪軸表面硬化可以消除矯直操作的需要)。

    海拓公司通過利用我們的經驗,工程專業知識,計算機模擬能力以及行業領先的實踐和理論知識,在開發感應加熱工藝時提供避免令人不快的意外的能力。


    加熱電感器

    感應加熱系統的主要組成部分是電感器,電源,負載匹配站,水冷和淬火(用于熱處理應用)系統,控制器,總線網絡和工件本身。

    加熱電感器,電感器,感應線圈和線圈都是可互換地用于在工件中提供IH效應的電氣設備的術語。電感器通常簡稱為線圈,但其幾何形狀并不總是類似于經典的圓形線圈形狀。

    電感器不僅在形狀和形狀方面而且在尺寸上都有很大差異,通常設計用于特定應用或類似應用的系列。


    感應加熱

    與一些燃燒方法不同,無論批量大小如何,感應加熱都是高度可控的。通過感應線圈改變電流,電壓和頻率,可實現微調的工程加熱,非常適用于硬化和回火,應力消除,退火和其他形式的熱處理等應用。高精度對于汽車,航空航天,軍事,越野機械以及石油和天然氣等關鍵行業至關重要,僅舉幾例。感應加熱的優點可以在諸如光纖,粘接,線材硬化,回火,釬焊,焊接,密封,涂層等應用中看到。感應加熱非常適合涉及鈦,貴金屬和一些的特殊金屬應用。先進的復合材料。通過感應提供的精確加熱控制是無與倫比的。此外,使用與真空坩堝加熱應用相同的加熱基礎,可以在大氣下進行感應加熱以用于連續應用。例如,不銹鋼管和管的光亮退火。


    感應熔化

    對于許多工藝,熔化是生產有用產品的第一步; 感應熔化快速有效。通過改變感應線圈的幾何形狀,感應熔煉爐可以保持尺寸范圍從咖啡杯的體積到數百噸熔融金屬的電荷。此外,通過調整頻率和功率,海拓公司幾乎可以加工所有金屬和材料,包括但不限于鐵,鋼和不銹鋼合金,銅和銅基合金,鋁和硅。感應設備是為每種應用定制設計的,以確保其盡可能高效。


    感應真空熔煉

    因為感應加熱是使用磁場完成的,所以工件(或負載)可以通過耐火材料或一些其他非導電介質與感應線圈物理隔離。磁場將穿過該材料以在其中包含的負載中感應出電壓。這意味著負載或工件可以在真空下或在精確控制的氣氛中加熱。這使得能夠處理活性金屬(Ti,Al),特種合金,硅,石墨和其他敏感的導電材料。


    高頻感應焊接

    當使用高頻(HT)電流進行感應時,甚至可以進行焊接。例如,連續形成金屬帶,然后通過一組精確設計的輥,其唯一目的是迫使形成的帶邊緣在一起并產生焊縫。就在形成的帶材到達輥組之前,它通過感應線圈。然后電流沿著由條帶邊緣產生的幾何“vee”向下流動,而不是僅僅圍繞形成的通道的外部。當電流沿著帶邊緣流動時,它們將加熱到合適的焊接溫度(低于材料的熔化溫度)。當邊緣被壓在一起時,所有碎屑,氧化物和其他雜質被擠出以形成固態鍛造焊接。


    未來

    隨著高度工程材料,替代能源和賦予發展中國家權力的需求即將到來,感應的獨特能力為未來的工程師和設計師提供了快速,高效和精確的加熱方法。






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