Was ist Induktionserwärmung?

Induktionserwärmung

Was ist Induktion Heizung?
Induktionserwärmung ist ein Prozess, der verwendet wird, um Anleihen, Härten oder Metalle oder andere leitfähigen Materialien zu mildern. Induktionserwärmung bietet für viele moderne Fertigungsprozesse eine attraktive Kombination aus Geschwindigkeit, Konsistenz und Kontrolle.

Die Grundprinzipien der Induktionserwärmung verstanden und angewendet auf Produktion seit den 1920er Jahren. Während des zweiten WELTKRIEGES die Technologie entwickelt schnell dringende Kriegszeiten Anforderungen für einen schnellen, zuverlässigen Prozess Metall Motorenteile aushärten lassen. In letzter Zeit ist der Fokus auf schlanke Fertigungstechniken und Betonung der Produktqualität zu einer Wiederentdeckung der Induktionstechnologie, zusammen mit der Entwicklung von genau kontrollierten, alle festen Zustand Induktion Stromversorgungen führten.

Was macht diese Methode so einzigartig Heizung? In den häufigsten Heizung-Methoden wird eine Fackel oder offener Flamme direkt auf den Metallteil angewendet. Aber mit Induktionserwärmung, Wärme ist eigentlich "induzierte" innerhalb der Teil selbst durch elektrische Ströme in Umlauf.

Induktionserwärmung beruht auf der einzigartigen Merkmale der Radiofrequenz (RF) Energie - der Teil des elektromagnetischen Spektrums unter Infrarot und Mikrowelle Energie. Da Wärme über elektromagnetische Wellen auf das Produkt übertragen wird, das Teil kommt nie in direkten Kontakt mit einer Flamme, die Induktivität selbst bekommt keinen heißen (sehen Sie video rechts oben) und gibt es keine Produktkontamination. Wenn ordnungsgemäß eingerichtet, wird der Prozess sehr wiederholbare und steuerbar.

Wie funktioniert die Induktionserwärmung
Wie genau funktioniert Induktionserwärmung Arbeit? Es hilft, ein grundlegendes Verständnis der Grundsätze der Elektrizität haben. Wenn abwechselnde elektrischer Strom mit dem primären eines Transformators angewendet wird, entsteht ein magnetisches Wechselfeld. Nach Faradays Gesetz wenn die Secondaryof der Transformator in das Magnetfeld befindet wird ein elektrischer Strom induziert werden.

Eine grundlegende Induktionserwärmung-Setup angezeigt, auf der rechten Seite ein solid-State-RF-Netzteil sendet ein AC-Strom durch eine Spule (oft eine Kupferspirale) und das Teil (Werkstück) beheizt werden innerhalb der Induktor abgelegt wird. Die Induktivität dient als des Transformators primäre, und der Teil zu erwärmen wird eine sekundäre Kurzschluss. Wenn ein Metallteil befindet sich innerhalb der Induktivität und betritt das Magnetfeld Wirbelströme in Umlauf sind im Teil induziert.

Wie im zweiten Diagramm dargestellt werden, fließen diese Wirbelströme gegen die Elektrische Widerstandskraft des Metalls, präzise und lokalisierte Wärmeerzeugung ohne direkten Kontakt zwischen dem Teil und die Induktivität. Diese Heizung tritt mit sowohl magnetischen und nichtmagnetischen teilen und wird oft bezeichnet als die "Joule-Effekt", unter Bezugnahme auf erste Joules Gesetz – eine wissenschaftliche Formel auszudrücken, die Beziehung zwischen Wärme durch elektrischen Strom durch einen Leiter übergeben.

Sekundär, ist zusätzliche Wärme innerhalb magnetische Teile durch Hysterese – innere Reibung produziert, die erstellt wird, wenn die Induktivität magnetischer Teile durchlaufen. Weichmagnetische Werkstoffe bieten natürlich elektrischen Widerstand, der sich schnell ändernden Magnetfelder innerhalb der Induktivität. Dieser Widerstand erzeugt innere Reibung, die wiederum Wärme produziert.

In den Prozess der Heizung des Materials, deshalb gibt es keinen Kontakt zwischen Induktor und dem Teil, und weder gibt es Abgase. Das Material erhitzt kann in einer Einstellung, die isoliert vom Netzteil liegen; untergetaucht in einer Flüssigkeit, die durch isolierte Stoffe in gasförmige Atmosphären oder sogar in einem Vakuum abgedeckt.

Wichtige zu berücksichtigende Faktoren
Die Effizienz der eine Induktionsheizung System für eine bestimmte Anwendung hängt von mehreren Faktoren ab: die Merkmale des Teils selbst, das Design der Induktivität, die Kapazität von der Stromversorgung und den Betrag der Temperaturänderung für die Anwendung erforderlich.

Die Merkmale des Teils
METALL ODER KUNSTSTOFF
Erste, Induktionserwärmung ist direkt nur mit leitendem Material, normalerweise Metall. Kunststoffe und andere nichtleitende Materialien können oft indirekt beheizt werden durch erste Heizung eine leitfähige Metall Mikrowellen die Hitze nicht leitfähigem Material überträgt.

MAGNETISCHE ODER NICHT MAGNETISCH
Es ist einfacher, Hitze magnetischer Materialien. Neben der Wärme, die durch Wirbelströme induziert produzieren magnetische Materialien auch Wärme durch so den Hysterese-Effekt genannte (s.o.). Dieser Effekt hört auf, bei Temperaturen über den Punkt "Curie" - die Temperatur auftreten, an dem ein magnetisches Material seine magnetischen Eigenschaften verliert. Der relative Widerstand von Magnetwerkstoffen ist auf einem "Durchlässigkeit"-Maßstab von 100 bis 500 bewertet; Während nicht-Magnetics eine Durchlässigkeit von 1 haben, können magnetische Materialien eine Durchlässigkeit bis zu 500 haben.
DICK ODER DÜNN
Mit leitfähigen Materialien tritt etwa 85 % des Effektes Heizung auf der Fläche oder "Haut"
der Teil; die Heizung-Intensität abnimmt als der Abstand von der Oberfläche erhöht.
Also Heizen kleine oder dünne Teilen im Allgemeinen schneller als große dicke Teile, vor allem, wenn größere Teile müssen durch alle beheizt werden.

Die Forschung hat gezeigt, eine Beziehung zwischen der Frequenz des Wechselstroms und
Die Eindringtiefe Heizung: je höher die Frequenz, desto flacher die Heizung im Teil. Frequenzen von 100 bis 400 kHz erzeugen relativ hoch-energy-Hitze, ideal für schnelle Erwärmung der Kleinteile oder größere Teile der Oberfläche/Haut. Für tiefe Durchdringung von Wärme nachweislich die längere Heizung Zyklen mit niedrigerer Frequenz von 5 bis 30 kHz am effektivsten ist.

WIDERSTANDSKRAFT
Wenn Sie den exakt gleichen Induktion-Prozess verwenden, um zwei gleiche Größe Stücke aus Stahl und Kupfer zu heizen, werden die Ergebnisse ganz anders. Warum? Stahl – zusammen mit Kohlenstoff, Zinn und Wolfram
– hohe Elektrische Widerstandskraft hat. Weil diese Metalle den Stromfluss stark widerstehen, wird Hitze schnell aufbaut. Geringe Widerstandskraft Metalle wie Kupfer, Messing und Aluminium dauern länger
zu heizen. Widerstandskraft steigt mit der Temperatur, so dass ein sehr heißes Stück Stahl mehr
empfänglich für induktive Erwärmung als ein kaltes Stück.

Induktor Design
Die Induktivität ist, dass das unterschiedliche Magnetfeld für die Induktionserwärmung durch den Fluss von Wechselstrom entwickelt ist. Also ist Induktor Design einer der wichtigsten Aspekte des Gesamtsystems. Eine gut durchdachte Induktivität bietet das richtige Heizung-Muster für Ihr Bauteil und maximiert die Effizienz der Stromversorgung, wobei weiterhin einfach einsetzen und Entfernen des Teils der Induktionserwärmung.

Macht Angebotskapazität
Die Größe der Induktion-Stromversorgung für die Heizung eines bestimmten Teils kann leicht berechnet werden. Zunächst muss man feststellen, wie viel Energie auf das Werkstück übertragen werden muss. Dies hängt von der Masse des Materials wird geheizt, die spezifische Wärme des Materials und Temperaturerhöhung erforderlich. Wärmeverluste von Wärmeleitung, Konvektion und Strahlung sollte auch betrachtet werden.

Grad der Temperaturänderung erforderlich
Schließlich hängt die Effizienz der induktiven Erwärmung für spezifische Anwendung der Temperaturänderung erforderlich. Eine Vielzahl von Temperaturänderungen kann untergebracht werden; als Faustregel ist mehr Macht für die Induktionserwärmung im allgemeinen eingesetzt, um den Grad der Temperaturänderung zu erhöhen.

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