Zasada działania i obszary zastosowania nagrzewania indukcyjnego

Nazywa się urządzenia elektrotermiczne, które podgrzewają materiały przewodzące prąd elektryczny poprzez wprowadzanie do nich prądów indukcyjnych nagrzewnice indukcyjne… Ponieważ e. itd. c. indukcja występuje, gdy zmieniają się prądy wzbudzające pole elektromagnetyczne, wówczas takie urządzenia mogą pracować tylko na prądzie przemiennym.

Głównym elementem nagrzewnic indukcyjnych jest induktor — cewka, zawierający pewną liczbę zwojów, które tworzy, gdy przepływa przez niego prąd przemienny zmienne pole magnetyczne… To tutaj następuje (pierwsza) przemiana energii elektrycznej w energię pola magnetycznego.

Gdy ciało przewodzące prąd elektryczny zostanie wprowadzone do zmiennego pola magnetycznego, np. itp. c. powoduje pojawienie się prądu „wtórnego”. Następuje odwrotna przemiana (sekunda) energii pola magnetycznego na energię elektryczną.

Wreszcie prąd wtórny indukowany w ogrzanym ciele wg Prawo Joule'a-Lenza generuje ciepło: energia elektryczna jest zamieniana na ciepło.W wyniku trzeciej konwersji energii uzyskuje się ciepło, które zapewnia ogrzewanie lub topienie materiałów w nagrzewnicach indukcyjnych.

Obwód ogrzewania indukcyjnego

Do obsługi nagrzewnic indukcyjnych nie jest wymagany bezpośredni kontakt źródła zasilania z nagrzewanym przedmiotem, wymagana jest jedynie obecność połączenia magnetycznego między przedmiotem a wzbudnikiem.

Głównym i najstarszym zastosowaniem nagrzewnic indukcyjnych w przemyśle jest ich zastosowanie. takich jak indukcyjne piece elektryczneprzeznaczone do topienia metali nieżelaznych i żelaznych oraz ich stopów. Elektryczne piece indukcyjne zapewniają wysoką czystość wytopu, ponieważ nie wprowadzają do roztopionego materiału żadnych zanieczyszczeń.

Ponadto indukcyjne piece elektryczne zapewniają równomierne ogrzewanie całej masy stopionego materiału bez znacznego lokalnego przegrzania. Ta ostatnia okoliczność jest bardzo ważna przy topieniu stopów wieloskładnikowych, których składniki mają różne temperatury topnienia. W przypadku lokalnego przegrzania (np w piecach łukowych) w takich stopach składniki o niższej temperaturze topnienia są intensywnie zużywane i zaburzony jest początkowy skład wsadu.

Zakres zastosowania nagrzewnic indukcyjnych nie ogranicza się do zakładów topienia metali. Często w nowoczesnej produkcji ogrzewania indukcyjnego używany przez do utwardzania powierzchniowego części, w operacjach gięcia rur i profilowanych wyrobów walcowanych z wyrobów bimetalicznych, do spawania wyrobów o złożonej konfiguracji itp.

Podczas ogrzewania materiałów przewodzących prąd elektryczny w polu elektromagnetycznym o wysokiej częstotliwości odgrywa ważną rolę efekt powierzchniowy... Efekt powierzchniowy staje się coraz bardziej widoczny wraz ze wzrostem częstotliwości prądu zasilającego.

Możliwość szybkiego nagrzania tylko wierzchnich warstw materiału, niezbędna przy hartowaniu powierzchniowym, opiera się w całości na wykorzystaniu tego efektu.

Grubość warstwy, zwana „głębokością wnikania prądu”, zależy od rezystancji materiału, częstotliwości prądu i absolutna przenikalność magnetyczna.

Ponadto dobierając taki tryb pracy nagrzewnicy indukcyjnej, aby zapewnić dużą koncentrację prądów indukcyjnych w warstwach powierzchniowych, można uzyskać znaczny wzrost sprawności nagrzewnicy.

Główną zaletą metody indukcyjnego utwardzania powierzchniowego jest możliwość skoncentrowanego uwalniania energii cieplnej w warstwach wierzchnich wyrobów o dowolnym kształcie oraz możliwość przekazywania energii bez bezpośredniego kontaktu grzałki z przedmiotem obrabianym Równomierność nagrzewania części o złożonej konfiguracji zapewniają cewki indukcyjne o specjalny kształt. Ogólnie kształt induktora podąża za obrysem części.

Zastosowanie nagrzewnic indukcyjnych z reguły poprawia wskaźniki jakości operacji technologicznych, zwiększa wydajność pracy i stwarza warunki do przeniesienia produkcji na wyższy poziom przy rozległej mechanizacji i automatyzacji procesów.

Ogrzewanie indukcyjne jest również wykorzystywane do takich ogólnych operacji jak napawanie… Laminowanie to trwałe połączenie warstwy metalu spoiny z metalem rodzimym.

Powszechnie stosowane jest powlekanie metali nieżelaznych i stopów stali i żeliwa.Do nakładania powierzchniowego konieczne i wystarczające jest stopienie spoiwa i doprowadzenie metalu podstawowego do temperatury zbliżonej do temperatury topnienia materiału wypełniającego. Materiał wypełniający stosowany do warstwowania może mieć dowolną postać — w postaci prętów, pasków, wiórów itp.

Zastosowanie nagrzewnic indukcyjnych w przemyśle nie ogranicza się do rozważanych przykładów, zakres ich zastosowania jest niezwykle szeroki i zwiększa się z roku na rok.

Istotne zalety stosowania metod nagrzewania indukcyjnego — wydajność, elastyczność zastosowania, wysoka jakość produktów, wzrost wydajności pracy itp.