Maszyny do topienia indukcyjnego

P: Co to jest indukcja elektromagnetyczna?

Indukcja elektromagnetyczna została odkryta przez Michaela Faradaya w 1831 roku, a James Clerk Maxwell matematycznie opisał ją jako prawo indukcji Faradaya. Indukcja elektromagnetyczna to prąd wytwarzany w wyniku wytwarzania napięcia (siły elektromotorycznej) w wyniku zmieniającego się pola magnetycznego. Dzieje się tak albo wtedy, gdy przewodnik jest umieszczony w ruchomym polu magnetycznym (przy zasilaniu prądem przemiennym) lub gdy przewodnik stale porusza się w nieruchomym polu magnetycznym. Zgodnie z konfiguracją podaną poniżej Michael Faraday ułożył przewodzący drut przymocowany do urządzenia w celu pomiaru napięcia w obwodzie. Kiedy magnes sztabkowy przechodzi przez uzwojenie, detektor napięcia mierzy napięcie w obwodzie. Podczas swojego eksperymentu odkrył, że istnieją pewne czynniki, które wpływają na wytwarzanie napięcia. Są to:
Liczba cewek: Indukowane napięcie jest wprost proporcjonalne do liczby zwojów/cewek drutu. Im większa liczba zwojów, tym większe jest wytwarzane napięcie

Zmiana pola magnetycznego: Zmiana pola magnetycznego wpływa na indukowane napięcie. Można tego dokonać albo przesuwając pole magnetyczne wokół przewodnika, albo poruszając przewodnik w polu magnetycznym.
Możesz także zapoznać się z koncepcjami związanymi z indukcją:
Indukcja – indukcja samoindukcyjna i indukcja wzajemna
Elektromagnetyzm
Wzór na indukcję magnetyczną.

P: Co to jest ogrzewanie indukcyjne?

Podstawy Indukcja rozpoczyna się od cewki z materiału przewodzącego (na przykład miedzi). Gdy prąd przepływa przez cewkę, wytwarzane jest pole magnetyczne w cewce i wokół niej. Zdolność pola magnetycznego do wykonywania pracy zależy od konstrukcji cewki oraz od wielkości prądu przepływającego przez cewkę.
Kierunek pola magnetycznego zależy od kierunku przepływu prądu, a więc prądu przemiennego przez cewkę

spowoduje zmianę kierunku pola magnetycznego z taką samą szybkością, jak częstotliwość prądu przemiennego. Prąd przemienny o częstotliwości 60 Hz spowoduje zmianę kierunku pola magnetycznego 60 razy na sekundę. Prąd przemienny o częstotliwości 400 kHz spowoduje zmianę pola magnetycznego 400 000 razy na sekundę. Kiedy materiał przewodzący, czyli przedmiot obrabiany, zostanie umieszczony w zmiennym polu magnetycznym (na przykład pole generowane przez prąd przemienny), w przedmiocie obrabianym indukuje się napięcie (Prawo Faradaya). Indukowane napięcie spowoduje przepływ elektronów: prądu! Prąd przepływający przez obrabiany przedmiot będzie płynął w przeciwnym kierunku niż prąd w cewce. Oznacza to, że możemy kontrolować częstotliwość prądu w przedmiocie obrabianym, kontrolując częstotliwość prądu w

cewka. Gdy prąd przepływa przez ośrodek, ruch elektronów będzie napotykał pewien opór. Opór ten objawia się jako ciepło (efekt ogrzewania Joule'a). Materiały bardziej odporne na przepływ elektronów będą wydzielać więcej ciepła podczas przepływu przez nie prądu, ale z pewnością możliwe jest ogrzewanie materiałów o wysokiej przewodności (na przykład miedzi) za pomocą prądu indukowanego. Zjawisko to ma kluczowe znaczenie w przypadku nagrzewania indukcyjnego. Czego potrzebujemy do nagrzewania indukcyjnego? Wszystko to mówi nam, że do nagrzania indukcyjnego potrzebne są dwie podstawowe rzeczy:
Zmieniające się pole magnetyczne

Materiał przewodzący prąd elektryczny umieszczony w polu magnetycznym
Czym różni się ogrzewanie indukcyjne od innych metod ogrzewania?
Istnieje kilka metod ogrzewania przedmiotu bez indukcji. Niektóre z bardziej powszechnych praktyk przemysłowych obejmują piece gazowe, piece elektryczne i kąpiele solne. Wszystkie te metody polegają na przekazywaniu ciepła do produktu ze źródła ciepła (palnik, element grzejny, sól w płynie) poprzez konwekcję i promieniowanie. Po podgrzaniu powierzchni produktu ciepło przenika przez produkt poprzez przewodzenie ciepła.
Produkty podgrzewane indukcyjnie nie wykorzystują konwekcji i promieniowania w celu dostarczania ciepła na powierzchnię produktu. Zamiast tego na powierzchni produktu wytwarzane jest ciepło w wyniku przepływu prądu. Ciepło z powierzchni produktu jest następnie przekazywane przez produkt z przewodnictwem cieplnym.

Głębokość, na jaką ciepło jest generowane bezpośrednio przy użyciu indukowanego prądu, zależy od czegoś, co nazywa się elektryczną głębokością odniesienia. Elektryczna głębokość odniesienia zależy w dużym stopniu od częstotliwości prądu przemiennego przepływającego przez przedmiot obrabiany. Prąd o wyższej częstotliwości spowoduje płytszą elektryczną głębokość odniesienia, a prąd o niższej częstotliwości spowoduje głębszą elektryczną głębokość odniesienia. Głębokość ta zależy również od właściwości elektrycznych i magnetycznych przedmiotu obrabianego.
Elektryczna głębokość odniesienia wysokich i niskich częstotliwości Spółki z Grupy Inductotherm wykorzystują te zjawiska fizyczne i elektryczne do dostosowywania rozwiązań grzewczych do konkretnych produktów i zastosowań. Dokładna kontrola mocy, częstotliwości i geometrii cewek pozwala spółkom Grupy Inductotherm projektować urządzenia zapewniające wysoki poziom kontroli procesu i niezawodność niezależnie od zastosowania. Topienie indukcyjne
W wielu procesach topienie jest pierwszym etapem wytwarzania użytecznego produktu; Topienie indukcyjne jest szybkie i wydajne. Zmieniając geometrię cewki indukcyjnej, piece do topienia indukcyjnego mogą pomieścić ładunki o wielkości od kubka kawy do setek ton stopionego metalu. Co więcej, dostosowując częstotliwość i moc, spółki Grupy Inductotherm mogą przetwarzać praktycznie wszystkie metale i materiały, w tym między innymi: żelazo, stal i stopy stali nierdzewnej, miedź i stopy na bazie miedzi, aluminium i krzem. Sprzęt indukcyjny jest projektowany na zamówienie dla każdego zastosowania, aby zapewnić jego maksymalną wydajność. Główną zaletą topienia indukcyjnego jest mieszanie indukcyjne. W piecu indukcyjnym metalowy wsad jest topiony lub podgrzewany prądem generowanym przez pole elektromagnetyczne. Kiedy metal staje się stopiony, pole to powoduje również ruch kąpieli. Nazywa się to mieszaniem indukcyjnym. Ten ciągły ruch w naturalny sposób miesza kąpiel, tworząc bardziej jednorodną mieszankę i pomaga w tworzeniu stopów. Stopień mieszania zależy od wielkości pieca, mocy włożonej w metal, częstotliwości pola elektromagnetycznego i rodzaju

ilość metalu w piecu. W razie potrzeby ilość mieszania indukcyjnego w dowolnym piecu można dostosować do specjalnych zastosowań. Indukcyjne topienie próżniowe Ponieważ nagrzewanie indukcyjne odbywa się przy użyciu pola magnetycznego, przedmiot obrabiany (lub ładunek) można fizycznie odizolować od cewki indukcyjnej za pomocą materiału ogniotrwałego lub innego ośrodek nieprzewodzący. Pole magnetyczne przejdzie przez ten materiał, indukując napięcie w zawartym w nim ładunku. Oznacza to, że ładunek lub obrabiany przedmiot można podgrzewać w próżni lub w dokładnie kontrolowanej atmosferze. Umożliwia to obróbkę metali reaktywnych (Ti, Al), stopów specjalnych, krzemu, grafitu i innych wrażliwych materiałów przewodzących. Ogrzewanie indukcyjne W przeciwieństwie do niektórych metod spalania, nagrzewanie indukcyjne można precyzyjnie kontrolować niezależnie od wielkości partii.

Zmienianie prądu, napięcia i częstotliwości za pomocą cewki indukcyjnej skutkuje precyzyjnie dostrojonym ogrzewaniem technicznym, idealnym do precyzyjnych zastosowań, takich jak hartowanie powierzchniowe, hartowanie i odpuszczanie, wyżarzanie i inne formy obróbki cieplnej. Wysoki poziom precyzji jest niezbędny w krytycznych zastosowaniach, takich jak motoryzacja, lotnictwo, światłowody, łączenie amunicji, hartowanie drutu i odpuszczanie drutu sprężynowego. Nagrzewanie indukcyjne doskonale nadaje się do zastosowań w metalach specjalnych, w tym tytanu, metali szlachetnych i zaawansowanych kompozytów. Precyzyjna kontrola ogrzewania dostępna w przypadku indukcji nie ma sobie równych. Ponadto, stosując te same zasady ogrzewania, co w przypadku ogrzewania tygla próżniowego, ogrzewanie indukcyjne może być prowadzone w atmosferze w zastosowaniach ciągłych. Na przykład wyżarzanie jasne rur i rurek ze stali nierdzewnej.

Spawanie indukcyjne wysokiej częstotliwości
Gdy indukcja jest dostarczana przy użyciu prądu o wysokiej częstotliwości (HF), możliwe jest nawet spawanie. W tym zastosowaniu bardzo małe elektryczne głębokości odniesienia, które można osiągnąć za pomocą prądu HF. W tym przypadku pasek metalu formowany jest w sposób ciągły, a następnie przechodzi przez zestaw precyzyjnie zaprojektowanych rolek, których jedynym celem jest dociśnięcie do siebie krawędzi uformowanego paska i utworzenie spoiny. Tuż przed tym, jak uformowany pasek dotrze do zestawu rolek, przechodzi przez cewkę indukcyjną. W tym przypadku prąd płynie wzdłuż geometrycznego „V” utworzonego przez krawędzie paska, a nie tuż po zewnętrznej stronie utworzonego kanału. W miarę przepływu prądu wzdłuż krawędzi taśmy nagrzewają się one do odpowiedniej temperatury zgrzewania (poniżej temperatury topnienia materiału). Kiedy krawędzie są dociskane do siebie, wszystkie zanieczyszczenia, tlenki i inne zanieczyszczenia są wypychane na zewnątrz, tworząc spoinę kuźniczą w stanie stałym.

Przyszłość Wraz z nadchodzącą erą zaawansowanych technologicznie materiałów, alternatywnych źródeł energii i potrzebą wzmocnienia pozycji krajów rozwijających się, unikalne możliwości indukcji oferują inżynierom i projektantom przyszłości szybką, wydajną i precyzyjną metodę ogrzewania.