Основы индукционного нагрева
Индукционный нагрев – это процесс нагрева металлов посредством переменного электромагнитного поля. Поскольку нагрев осуществляется полевым способом, он является бесконтактным.
Это самый современный способ как объемного, так и поверхностного нагрева металлов. Благодаря своим преимуществам, сегодня он используется в любом современном производстве, где есть участки термообработки металла. Нагрев для штамповки, закалки, отпуска, отжига - сегодня любая технологическая операция термообработки может быть проведена с технологией индукционного нагрева.
Это самый современный способ как объемного, так и поверхностного нагрева металлов. Благодаря своим преимуществам, сегодня он используется в любом современном производстве, где есть участки термообработки металла. Нагрев для штамповки, закалки, отпуска, отжига - сегодня любая технологическая операция термообработки может быть проведена с технологией индукционного нагрева.
Как это работает?
Индукционный нагрев происходит за счет выделения теплоты от протекания вихревых токов (токов Фуко), создаваемых электромагнитным полем внутри нагреваемого материала. Поскольку выделение тепла происходит непосредственно в нагреваемой детали, тепловой переход “нагреватель - деталь” при этом отсутствует, а нагрев является максимально эффективным.
Наведенные вихревые токи являются полностью замкнутыми внутри нагреваемой заготовки, не выходят за ее пределы и не могут протекать от заготовки к оператору. Поэтому несмотря на значительное тепловыделение от протекаемых токов в заготовке, индукционный нагрев является достаточно безопасным способом нагрева.
Наведенные вихревые токи являются полностью замкнутыми внутри нагреваемой заготовки, не выходят за ее пределы и не могут протекать от заготовки к оператору. Поэтому несмотря на значительное тепловыделение от протекаемых токов в заготовке, индукционный нагрев является достаточно безопасным способом нагрева.
Технически процесс индукционного нагрева производится следующим образом.
Металлическая заготовка помещается внутрь электромагнитного индуктора установки индукционного нагрева (УИН). Индуктор, в простейшем случае, представляет собой многовитковую катушку, выполненную из медной трубки, по которой протекает переменный электрический ток, а также протекает вода для охлаждения трубки. Контакт между заготовкой и витками индуктора при этом отсутствует. При протекании по виткам индуктора электрического тока, внутри индуктора создается переменное магнитное поле, которое индуцирует внутри заготовки вихревые электрические токи, разогревающие материал заготовки.
Важным фактором в индукционном нагреве является удельное электрическое сопротивление нагреваемого материала: материалы с низким удельным сопротивлением (медь, латунь) нагреваются хуже. Значительно лучше нагреваются сплавы на основе железа. Это обуславливается как его высоким удельным сопротивлением, так и ферромагнитными свойствами железа и его сплавов, усиливающими внешнее магнитное поле.
Преимущества
- БестопливныйИндукционный нагрев не требует сжигания газа, мазута или угля. Для его работы необходима только электроэнергия. Чистота и экологичность технологического процесса существенно выше.
- БыстродействиеНагрев детали начинается в момент включения установки. В отличие от камерных печей, он не требует многочасового предварительного прогрева печи и готов к работе сразу.
- УправляемостьДеталь можно нагревать целиком, а можно только необходимые зоны. Высокая интенсивность нагрева также позволяет нагревать и закаливать только поверхность детали, не прокаливая ее вглубь.
- ЭффективностьСовременные преобразователи имеют КПД более 95%, что разительно сокращает потери электроэнергии. Энергия при этом расходуется именно на нагрев детали, а не муфеля промышленной электропечи.
- ПовторяемостьИндукционный нагрев обеспечивает высокую повторяемость результата. Точность стабилизации тока и точность позиционирования деталей в индукторе обеспечивают гарантированный результат.
- СпецифичностьСуществует ряд техпроцессов, которые невозможно реализовать другими методами нагрева. Среди них и поверхностная закалка, и зонная закалка, и левитационная плавка и другие технологии.