Принцип индукционного нагрева

Принцип индукционного нагрева легко иллюстрируется с помощью катушки индуктивности с магнитным полем, изменяющимся при изменении силы тока

Поле замыкается внутри катушки и напряженность зависит от силы тока и количества витков катушки. При помещении металлического предмета внутрь катушки на его поверхности будут возникать вихревые токи, которые вследствие электрического сопротивления металла вызовут нагрев поверхности. Эффект нагрева возрастает с ростом напряженности поля и зависит от свойств материала и расстояния катушки от поверхности.

Наведенный ток будет создавать собственное, противоположное основному поле, что предотвращает проникновение поля катушки в центр предмета. По этой причине вихревые токи будут более активны в области близкой к поверхности предмета с понижением силы тока по направлению к центру.

Глубиной проникновения считается уровень, на котором сила тока падает до уровня 37%. С понижением частоты поля глубина проникновения увеличивается. Наложение вихревых токов во внутренних областях предмета вызывает понижение эффективности катушки индуктивности. По этой причине особенно важно выбирать частоту поля в соответствии с габаритами нагреваемого предмета.

Можно установить, что все проводящие материалы нагреваются индукционным методом, вызывая немедленный нагрев в металле.

Преимущества

• Быстрота нагрева;
• Высокая концентрация и точная локализация энергии при нагреве обеспечивают короткий цикл, высокую производительность, улучшают показатели использования оборудования и материалов и снижают риск деформации при нагреве;
• Высокое и однородное качество;
• Индукционный нагрев позволяет с легкостью осуществить точное автоматическое управление процессом. Он идеально согласуется с автоматизированным производством и не требует специальной подготовки персонала;
• Нагрев только внутри материала;
• Непрерывный нагрев производится непосредственно в детали. Индукционный нагрев позволяет избежать сложное техническое обслуживание, измерения, нагрев футеровки печей и их охлаждение. В процессе нагрева не выделяется дым или другие вредные эмиссии, загрязняющие материалы и оборудование. Все это снижает опасность процесса и улучшает рабочие условия;
• Пониженные затраты энергии;
• В силу самого принципа индукционного нагрева формирование тепла происходит внутри детали и, вследствие этого, процесс более эффективен по затратам энергии, чем другие методы, и количество рассеиваемой энергии исключительно низко.

Применение

• Плавка металлов в индукционных электропечах;
• Формоизменение: ковка, гибка, прошивка, прессование;
• Термообработка: закалка, отжиг, правка, нагрев перед сваркой;
• Пайка твердым и мягким припоями;
• Спекание металлических порошков и многих других.

Выбор оборудования

Сначала определяют количество необходимой энергии по графику поглощения энергии различными металлами определяют к.п.д. нагревательной установки.

Для получения значения полной энергии следует разделить потребление энергии на одну тонну данным видом материала на к.п.д. установки.

Далее следует умножить полученное значение на величину требуемого почасового выхода продукции (т/час) для определения потребления энергии.

Выбор частоты

Выбор частоты индукционной установки в зависимости от исходных данных: материала и размерности детали удобно производить по следующей таблице