Индукционный нагрев

Авторы:Brown, George Harold

Автор перевода: О.А.Хохлов

Описание: В данной работе описывается индукционный нагрев.

Источник (англ.):Первоисточник материала: https://en.wikipedia.org/wiki/Induction_heating#References

Индукционный нагрев представляет собой процесс нагревания электропроводного объекта (обычно металл) посредством электромагнитной индукции, под воздействием тепла, генерируемого в объекте вихревыми токами (также называемый токи Фуко). Индукционный нагреватель состоит из электромагнита, и генератор сигналов, который проходит в переменный ток высокой частоты (AC) через электромагнит. Быстро переменного магнитного поля проникает в объект, создавая электрический ток внутри проводника под названием вихревые токи. Вихревые токи, протекающие через сопротивления материала нагреть его джоулевым нагревом. В ферромагнитных (и ферримагнитных) материалов, таких как железо, тепло может также быть получены с помощью магнитных гистерезисных потерь. Частота тока используется, зависит от размера объекта, типа материала, связи (между рабочей катушки и нагреваемый объект) и глубины проникновения.

Важной особенностью процесса индукционного нагрева является то, что тепло генерируется внутри самого объекта, а не от внешнего источника тепла через теплопроводности. Таким образом, объекты могут быть очень быстро нагревается. Кроме того, существует не нужно быть любой внешний контакт, который может быть важно, когда загрязнение является проблемой. Индукционный нагрев используется во многих промышленных процессах, таких как термической обработки в металлургии, роста кристаллов методом Чохральского и зонной плавки, используемой в полупроводниковой промышленности, а также расплава тугоплавких металлов, которые требуют очень высоких температур. Он также используется в индукционных варочных панелей для отопления контейнеров пищи; это называется индукционная плита.

Индукционный нагрев позволяет направленно нагрев применимого пункта для приложений, включая упрочнение, плавление, пайки и пайки и нагрева, чтобы соответствовать. Утюг и itsalloys лучше всего реагируют на индукционному нагреву, из-за их ферромагнитного природы. Вихревые токи, однако, могут быть получены в любом проводнике, и магнитный гистерезис может возникнуть в любой магнитный материал. Индукционный нагрев используется для нагрева жидких проводников (например, расплавленные металлы), а также газообразные проводники (например, в газовой плазме - см индукционной плазменной технологии). Индукционный нагрев часто используется для нагрева графитовые тигли (содержащие другие материалы) и широко используется в полупроводниковой промышленности для нагрева кремния и других полупроводников. Полезность частоты (50/60 Гц) индукционного нагрева используется для многих более низкой стоимости промышленных применений, как инверторы не требуется.

Индукционная печь использует индукцию для нагрева металла до его точки плавления. После расплавленного магнитное поле высокой частоты также могут быть использованы для перемешивания жидкого металла, который является полезным в том, чтобы легирующие добавки полностью смешиваются в расплаве. Большинство индукционные печи состоят из трубки из водоохлаждаемых медных колец, окружающих контейнер refractorymaterial. Индукционные печи используются в большинстве современных литейных как чистого метода плавки металлов, чем отражательной печи или куполом. Размеры варьируются от килограмма мощности к мощности сто тонн. Индукционные печи часто испускают пронзительный вой или гул, когда они работают, в зависимости от их рабочей частоты. Металлы расплавленные включают железо и сталь, медь, алюминий и драгоценные металлы. Поскольку это процесс чистым и бесконтактная он может быть использован в вакууме или в инертной атмосфере. Вакуумные печи использовать индукционного нагрева для производства специальных сталей и других сплавов, которые окисляют при нагревании в присутствии воздуха.

Аналогичное, меньшего масштаба процесс используется для индукции сварки. Пластмассы могут также быть сварены по индукции, если они либо с примесью ферромагнитных керамики (где магнитный гистерезис частиц обеспечивает тепло, необходимое) или металлическими частицами.

Швы трубок могут быть сварены таким образом. Токов, наведенных в трубке идут вдоль открытого шва и нагрева краев что приводит к достаточно высокой температуры для сварки. В этот момент края шва вынуждены вместе и шов сваривают. РФ ток также может быть передано в трубку щетками, но результат все равно тот же - текущие потоки вдоль открытого шва, нагревая его.

В индукционной плиты, индукционная катушка в повара-топ нагревает железную базу посуды по циклической магнитной индукции. Медь дном кастрюли, алюминиевые кастрюли и других цветных кастрюли как правило, непригодны. Тепло, индуцированного в базе передается пищи с помощью металлической поверхности () проводимости. Преимущества индукционных включают эффективность, безопасность (индукция повар-топ не нагревается сам) и скорость. И постоянно установлен и переносные индукционные плиты имеются.

Индукционная пайка часто используется в высших производственных циклов. Она производит однородные результаты и высокую степень повторяемости.

Индукционный нагрев применяется в колпачок герметизации контейнеров в пищевой и фармацевтической промышленности. Слой алюминиевой фольги помещают над отверстием бутылки или баночки и нагрева индукции слить ее с контейнера. Это обеспечивает Запирающийся печать, так как изменения содержимого требуется нарушая фольгу.

Индукционный нагрев часто используется для нагрева элемента вызывают ее расширение до фитинга или сборки. Подшипники которые обычно нагревают, таким образом, с помощью утилиты частоту (50/60 Гц) и слоистый вид стали трансформатора сердечник, проходящий через центр подшипника.

Индукционный нагрев часто используется в термической обработки металлических изделий. Наиболее распространенные приложения индукционная закалка стальных деталей, индукция пайки / пайки в качестве средства соединения металлических компонентов и inductionannealing выборочно смягчить площадь стальной части

Индукционный нагрев может производить высокие плотности мощности, которые позволяют короткие сроки взаимодействия для достижения требуемой температуры. Это дает жесткий контроль над нагревательным рисунка с рисунком ниже приложенного магнитного поля достаточно тесно и позволяет уменьшение тепловой деформации и повреждения.

Эта способность может быть использована в закалки для производства деталей с изменяющимися свойствами. Наиболее распространенным процессом закалки является создание локализованного поверхностного упрочнения область, которая требует износостойкость при сохранении вязкости исходной структуры мере необходимости в другом месте. Глубина индукционной закалке моделей можно управлять с помощью выбора индукции частоты, плотности мощности и времени взаимодействия

Пределы гибкости процесса возникают из-за необходимости производить специальные катушки индуктивности для многих приложений. Это довольно дорого и требует сортировочной высоких плотностях тока в небольших медных катушек индуктивности, которые могут потребовать специальных инженерных и 'медь-фитинг ».

Индукционный нагрев используется в литьевых машинах. Индукционного нагрева повышает энергоэффективность для инъекций и экструзии. Тепло генерируется непосредственно в стволе машины, уменьшая время разогрева и энергопотребление. Индукционная катушка могут быть размещены за пределами теплоизоляции, так что работает при низкой температуре и имеет длительный срок службы. Частота, используемая в диапазоне от 30 кГц до 5 кГц, снижение для более толстых стволов. Снижение стоимости оборудования инверторного сделал индукционного нагрева более популярным. [Править] индукционного нагрева может также применяться для пресс-форм, предлагая более равномерную температуру формы и улучшенное качество продукта.

Основная настройка питания переменного тока, что обеспечивает электроэнергией с низким напряжением, но очень высокого тока и высокой частоты. Заготовка тепла находится внутри катушки воздушным приводом от источника питания, как правило, в сочетании с конденсатором резонансного контура, чтобы увеличить реактивную мощность. Переменное магнитное поле индуцирует вихревые токи в заготовке.

Магнитные материалы улучшить процесс тепловой индукции из-за гистерезиса. Материалы с высокой проницаемостью (100-500) легче нагрева с индукционным нагревом. Гистерезис отопления происходит ниже температуры Кюри, где материалы сохраняют свои магнитные свойства. Высокая проницаемость ниже температуры Кюри в заготовке полезно. Разница температур, масса и теплоемкость влияние нагрева заготовки.

Передача энергии индукционного нагрева зависит от расстояния между катушкой и деталью. Потери энергии происходят за счет теплопроводности от заготовки к приспособлению, естественной конвекции, и теплового излучения.

Индукционная катушка, как правило, из медных труб и жидкости охлаждается. Диаметр, форма и число оборотов влияет на эффективность и шаблон поля.

Печь состоит из круглого очага, который содержит заряд, чтобы быть расплавлен в форме углового кольца. Металлическое кольцо большого диаметра и магнитно связаны с электрической обмотки энергию от источника переменного тока. По существу, это трансформатор, где заряд, чтобы нагреть образует один оборот короткого замыкания вторичной и магнитно связана с первичной от железного сердечника.

Ссылки

[1] Hartshorn, Leslie, Radio-frequency heating. London, G. Allen & Unwin, 1949. LCCN 50002705

[2] Langton, L. L., Radio-frequency heating equipment, with particular reference to the theory and design of self-excited power oscillators. London, Pitman, 1949. LCCN 50001900

[3] Shields, John Potter, Abc's of radio-frequency heating. 1st ed., Indianapolis, H. W. Sams, 1969. LCCN 76098943