Basisprincipes van inductieverwarming

Inductieverwarming

Eenvoudig gezegd, inductieverwarming is de meest schone, efficiënte, kosteneffectieve, nauwkeurige en herhaalbare methode van materiaalverwarming die de industrie vandaag de dag tot haar beschikking heeft.

Nauwkeurig ontworpen inductierollen in combinatie met een krachtige en flexibele inductievoeding produceren herhaalbare verwarmingsresultaten die specifiek zijn voor de gewenste toepassing. Inductie voedingen ontworpen om nauwkeurig te kwantificeren materiaal verwarming en reageren op een materiaal eigenschap veranderingen tijdens de verwarmingscyclus maken het bereiken van verschillende verwarmingsprofielen van een enkele verwarmingstoepassing een realiteit.

Het doel van inductieverhitting kan zijn een onderdeel te verharden om slijtage te voorkomen; het metaal plastisch te maken voor het smeden of warmvormen in een gewenste vorm; twee onderdelen aan elkaar te solderen of te solderen; de ingrediënten te smelten en te mengen die in de hoge-temperatuurlegeringen gaan, waardoor straalmotoren mogelijk worden; of voor een willekeurig aantal andere toepassingen.

De grondbeginselen

Inductieverhitting vindt plaats in een elektrisch geleidend voorwerp (niet noodzakelijkerwijs magnetisch staal) wanneer het voorwerp in een variërend magnetisch veld wordt geplaatst. Inductieverhitting is het gevolg van hysteresis- en wervelstroomverliezen.

Hysteresisverliezen komen alleen voor bij magnetische materialen zoals staal, nikkel en zeer weinig andere. Hystereseverlies stelt dat dit wordt veroorzaakt door wrijving tussen moleculen wanneer het materiaal eerst in de ene richting, en dan in de andere richting wordt gemagnetiseerd. De moleculen kunnen worden beschouwd als kleine magneetjes die ronddraaien bij elke omkering van de richting van het magnetisch veld. Er is arbeid (energie) nodig om ze rond te draaien. De energie wordt omgezet in warmte. De snelheid van het verbruik van energie (vermogen) neemt toe naarmate de omkeersnelheid (frequentie) toeneemt.

In elk geleidend materiaal in een wisselend magnetisch veld treden er wervelstroomverliezen op. Dit veroorzaakt koers, zelfs als de materialen niet een van de magnetische eigenschappen hebben die gewoonlijk met ijzer en staal worden geassocieerd. Voorbeelden zijn koper, messing, aluminium, zirkonium, niet-magnetisch roestvrij staal, en uranium. Wervelstromen zijn elektrische stromen die door transformatorwerking in het materiaal worden geïnduceerd. Zoals hun naam impliceert, schijnen zij rond te vloeien in wervelingen op wervelingen binnen een vaste materiaalmassa. Wervelstroomverliezen zijn bij inductieverwarming veel belangrijker dan hysteresisverliezen. Merk op dat inductieverwarming wordt toegepast op niet-magnetische materialen, waar geen hysteresisverliezen optreden.

Voor het verhitten van staal voor het harden, smeden, smelten, of voor andere doeleinden waarvoor een temperatuur boven de Curietemperatuur nodig is, kunnen we niet op hysteresis vertrouwen. Boven deze temperatuur verliest staal zijn magnetische eigenschappen. Wanneer staal beneden het Curie-punt wordt verwarmd, is de bijdrage van de hysteresis gewoonlijk zo gering dat deze kan worden verwaarloosd. Voor alle praktische doeleinden is de I2R van de wervelstromen de enige manier waarop elektrische energie kan worden omgezet in warmte voor inductieverwarmingsdoeleinden.

  • Een veranderend magnetisch veld
  • Een elektrisch geleidend materiaal dat in het magnetisch veld wordt geplaatst

Voordelen van inductieverwarming

Inductieverwarming is bijzonder nuttig wanneer zeer repetitieve bewerkingen worden uitgevoerd. Zodra een inductieverwarmingsmachine goed is afgesteld, wordt onderdeel na onderdeel met identieke resultaten verwarmd. Het vermogen van inductieverwarming om opeenvolgende onderdelen identiek te verwarmen betekent dat het proces kan worden aangepast aan volledig automatische werking, waarbij de werkstukken mechanisch worden geladen en gelost.

Inductieverwarming heeft het mogelijk gemaakt om bewerkingen, zoals harden, in productielijnen samen met andere gereedschapsmachines te plaatsen in plaats van in afgelegen, afzonderlijke afdelingen. Dit bespaart de tijd van het vervoer van de onderdelen van het ene deel van de fabriek naar het andere. Inductieverhitting is schoon. Het geeft geen onaangename warmte af. De werkomstandigheden rond inductieverwarmingsmachines zijn goed. Zij geven geen rook en vuil af, die soms geassocieerd worden met warmtebehandelingsafdelingen en smederijen.

Een andere wenselijke eigenschap van inductieverwarming is de mogelijkheid om slechts een klein gedeelte van een werkstuk te verhitten, hetgeen voordelen biedt wanneer het niet nodig is het gehele onderdeel te verhitten. Dit voordeel is kritiek in essentiële delen met een paar gelokaliseerde hoge slijtagegebieden tijdens normale bedrijfsvoering. Vroeger was een duurder materiaal van hogere kwaliteit nodig om de slijtage tijdens het gebruik te weerstaan. Met inductie kunnen minder dure materialen plaatselijk worden bewerkt om de vereiste duurzaamheid te bereiken.

Inductieverhitting is snel. Een goed afgestelde inductieverwarmingsmachine kan grote hoeveelheden onderdelen per minuut verwerken door gebruik te maken van een efficiënt spoelontwerp en een efficiënte behandeling van onderdelen. Aangezien inductieverwarmingsmachines zeer geschikt zijn voor automatisering, kunnen ze gemakkelijk worden geïntegreerd in bestaande productielijnen voor onderdelen. In tegenstelling tot stralingsverwarmingsoplossingen, verwarmt inductieverwarming alleen het onderdeel binnen de spoel zonder energie te verspillen aan onnodige verwarming.

Inductieverwarming is schoon. Zonder vlammen die roet achterlaten of anderszins reiniging vereisen na verhitting, is inductie een keuze voor onderdelen die schoon moeten worden verhit, zoals bij hardsoldeerwerkzaamheden. Omdat inductieverwarming gebruik maakt van magnetische velden die door glas of andere materialen heen dringen, is gecontroleerde atmosfeerverwarming door inductie een mogelijkheid.

Geschiedenis van inductieverwarming

Faraday (1791-1867) was bekend met de fundamentele principes die aan inductie ten grondslag liggen. Aanvankelijk lag de nadruk op de ongewenste effecten van het verschijnsel. Veel aandacht werd besteed aan het vinden van methoden om de effecten van inductie te verminderen, zodat apparaten als transformatoren, motoren en generatoren efficiënter konden worden.

Michael Faraday (1791-1867) wordt over het algemeen gecrediteerd voor de ontdekking van de fundamentele principes die ten grondslag liggen aan inductieverwarming in 1831. Het onderzoek naar inductie was echter in eerste instantie gericht op het vinden van methoden om de effecten van inductie te verminderen, zodat apparaten als transformatoren, motoren en generatoren efficiënter konden worden.

De belangstelling voor de mogelijkheid om metalen te smelten door inductie begon in 1916. Een van de eerste commerciële toepassingen was het smelten van kleine ladingen met behulp van oscillatoren met vonkbruggen. Een andere vroege toepassing was het verhitten van metalen elementen van vacuümbuizen om geabsorbeerde gassen te verdrijven alvorens deze af te dichten.

In de jaren voorafgaand aan de Tweede Wereldoorlog begon een aantal bedrijven, min of meer onafhankelijk van elkaar, te beseffen dat inductie de oplossing bood voor een grote verscheidenheid van gespecialiseerde verhittingstoepassingen. Hoewel inductie niet lang na de theoretische ontdekking een industrieel proces was geworden, ging de groei ervan snel tijdens de Tweede Wereldoorlog, toen er een onmiddellijke behoefte ontstond aan het produceren van grote aantallen onderdelen met minimale arbeid.

Heden ten dage heeft inductie zijn plaats ingenomen in onze industriële economie als een middel om de productie van onderdelen te versnellen, de productiekosten te verlagen en kwaliteitsresultaten te bereiken.

Klik voor meer informatie over de geschiedenis van Radyne

De toekomst van inductie

In het komende tijdperk van geavanceerde materialen, alternatieve energiebronnen en de noodzaak om ontwikkelingslanden te versterken, bieden de unieke mogelijkheden van inductie ingenieurs en ontwerpers van de toekomst een snelle, efficiënte en nauwkeurige methode van verwarming.

Als de technologie bij uitstek voor snelle, schone verwarming die herhaalbaar, nauwkeurig en efficiënt is, heeft inductie zich stevig gevestigd in de toekomst van de fabricage als een hoeksteen van de industrie. De snelle ontwikkeling van inductie sinds de ontdekking ervan heeft haar een reputatie van geavanceerde technologie opgeleverd, van cruciaal belang voor het ontdekken van nieuwe processen die effectiever zijn. Vandaag de dag is inductie synoniem met baanbrekende oplossingen, die de weg vrijmaken voor een nieuw paradigma in productietechnologie.

Radyne-technologie loopt voorop op het gebied van inductieverwarming, en innoveert op nieuwe manieren om inductieverwarmingstechnieken en -processen verder te ontwikkelen op nieuwe, voorheen verlaten gebieden. Wij zijn een wereldwijd toonaangevende fabrikant en pionier in de ontwikkeling van geavanceerde inductie- en gecontroleerde atmosfeerverwarmingsapparatuur. Klik hier voor meer informatie over TFD Power Supply.

Verder Lezen

Verder discussie over het onderwerp van de fundamenten van inductie verwarming kan worden gevonden door verder te gaan naar ons artikel over geavanceerde inductie verwarming concepten, het behandelen van onderwerpen die voortbouwen op de basis in inductie verwarming theorie hier vastgesteld. Voor nog meer informatie over inductieverwarming levert Radyne een aantal hulpmiddelen waarmee u de inductietheorie kunt gebruiken voor een goed geïnformeerde werking: inclusief posters voor referentie van veelgebruikte laboratorium- en werkvloerkaarten en referentieboeken over het onderwerp van de grondbeginselen van inductie.

Geef een antwoord

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd.