Επαγωγικές μηχανές τήξης

Ε: Τι είναι η Ηλεκτρομαγνητική Επαγωγή;

Η ηλεκτρομαγνητική επαγωγή ανακαλύφθηκε από τον Michael Faraday το 1831 και ο James Clerk Maxwell την περιέγραψε μαθηματικά ως τον νόμο της επαγωγής του Faraday. Η ηλεκτρομαγνητική επαγωγή είναι ένα ρεύμα που παράγεται λόγω παραγωγής τάσης (ηλεκτροκινητικής δύναμης) λόγω ενός μεταβαλλόμενου μαγνητικού πεδίου. Αυτό συμβαίνει είτε όταν ένας αγωγός τοποθετείται σε κινούμενο μαγνητικό πεδίο (όταν χρησιμοποιείται πηγή εναλλασσόμενου ρεύματος) ή όταν ένας αγωγός κινείται συνεχώς σε σταθερό μαγνητικό πεδίο. Σύμφωνα με τη ρύθμιση που δίνεται παρακάτω, ο Michael Faraday τακτοποίησε ένα αγώγιμο καλώδιο συνδεδεμένο σε μια συσκευή για τη μέτρηση της τάσης στο κύκλωμα. Όταν ένας μαγνήτης ράβδου μετακινείται μέσα από το πηνίο, ο ανιχνευτής τάσης μετρά την τάση στο κύκλωμα. Μέσα από το πείραμά του, ανακάλυψε ότι υπάρχουν ορισμένοι παράγοντες που επηρεάζουν αυτή την παραγωγή τάσης. Αυτοί είναι:
Αριθμός πηνίων: Η επαγόμενη τάση είναι ευθέως ανάλογη με τον αριθμό των στροφών/πηνίων του καλωδίου. Όσο μεγαλύτερος είναι ο αριθμός των στροφών, τόσο μεγαλύτερη είναι η τάση που παράγεται

Αλλαγή μαγνητικού πεδίου: Η αλλαγή του μαγνητικού πεδίου επηρεάζει την επαγόμενη τάση. Αυτό μπορεί να γίνει είτε μετακινώντας το μαγνητικό πεδίο γύρω από τον αγωγό είτε μετακινώντας τον αγωγό στο μαγνητικό πεδίο.
Μπορεί επίσης να θέλετε να ελέγξετε αυτές τις ιδέες που σχετίζονται με την επαγωγή:
Επαγωγή – Αυτοεπαγωγή και Αμοιβαία Επαγωγή
Ηλεκτρομαγνητισμός
Φόρμουλα Μαγνητικής Επαγωγής.

Ε: Τι είναι η επαγωγική θέρμανση;

Η βασική επαγωγή ξεκινά με ένα πηνίο αγώγιμου υλικού (για παράδειγμα, χαλκό). Καθώς το ρεύμα ρέει μέσα από το πηνίο, παράγεται ένα μαγνητικό πεδίο μέσα και γύρω από το πηνίο. Η ικανότητα του μαγνητικού πεδίου να κάνει εργασία εξαρτάται από τον σχεδιασμό του πηνίου καθώς και από την ποσότητα του ρεύματος που ρέει μέσω του πηνίου.
Η κατεύθυνση του μαγνητικού πεδίου εξαρτάται από την κατεύθυνση της ροής του ρεύματος, άρα ένα εναλλασσόμενο ρεύμα μέσω του πηνίου

θα έχει ως αποτέλεσμα ένα μαγνητικό πεδίο να αλλάζει κατεύθυνση με τον ίδιο ρυθμό με τη συχνότητα του εναλλασσόμενου ρεύματος. Το εναλλασσόμενο ρεύμα 60 Hz θα κάνει το μαγνητικό πεδίο να αλλάζει κατευθύνσεις 60 φορές το δευτερόλεπτο. Το ρεύμα εναλλασσόμενου ρεύματος 400 kHz θα προκαλέσει το μαγνητικό πεδίο να αλλάζει 400.000 φορές το δευτερόλεπτο. Όταν ένα αγώγιμο υλικό, ένα τεμάχιο εργασίας, τοποθετηθεί σε ένα μεταβαλλόμενο μαγνητικό πεδίο (για παράδειγμα, ένα πεδίο που δημιουργείται με εναλλασσόμενο ρεύμα), θα προκληθεί τάση στο τεμάχιο εργασίας (Νόμος του Φαραντέι). Η επαγόμενη τάση θα έχει ως αποτέλεσμα τη ροή ηλεκτρονίων: ρεύμα! Το ρεύμα που διαρρέει το τεμάχιο εργασίας θα πάει στην αντίθετη κατεύθυνση από το ρεύμα στο πηνίο. Αυτό σημαίνει ότι μπορούμε να ελέγξουμε τη συχνότητα του ρεύματος στο τεμάχιο εργασίας ελέγχοντας τη συχνότητα του ρεύματος στο

πηνίο. Καθώς το ρεύμα ρέει μέσα από ένα μέσο, ​​θα υπάρχει κάποια αντίσταση στην κίνηση των ηλεκτρονίων. Αυτή η αντίσταση εμφανίζεται ως θερμότητα (The Joule Heating Effect). Τα υλικά που είναι πιο ανθεκτικά στη ροή των ηλεκτρονίων θα εκπέμψουν περισσότερη θερμότητα καθώς το ρεύμα ρέει μέσα από αυτά, αλλά είναι σίγουρα δυνατό να θερμανθούν υλικά υψηλής αγωγιμότητας (για παράδειγμα, ο χαλκός) χρησιμοποιώντας ένα επαγόμενο ρεύμα. Αυτό το φαινόμενο είναι κρίσιμο για την επαγωγική θέρμανση. Τι χρειαζόμαστε για την επαγωγική θέρμανση; Όλα αυτά μας λένε ότι χρειαζόμαστε δύο βασικά πράγματα για να συμβεί επαγωγική θέρμανση:
Ένα μεταβαλλόμενο μαγνητικό πεδίο

Ένα ηλεκτρικά αγώγιμο υλικό που τοποθετείται στο μαγνητικό πεδίο
Πώς συγκρίνεται η επαγωγική θέρμανση με άλλες μεθόδους θέρμανσης;
Υπάρχουν διάφορες μέθοδοι για να θερμάνετε ένα αντικείμενο χωρίς επαγωγή. Μερικές από τις πιο κοινές βιομηχανικές πρακτικές περιλαμβάνουν φούρνους αερίου, ηλεκτρικούς φούρνους και λουτρά αλατιού. Όλες αυτές οι μέθοδοι βασίζονται στη μεταφορά θερμότητας στο προϊόν από την πηγή θερμότητας (καυστήρας, θερμαντικό στοιχείο, υγρό αλάτι) μέσω μεταφοράς και ακτινοβολίας. Μόλις θερμανθεί η επιφάνεια του προϊόντος, η θερμότητα μεταφέρεται μέσω του προϊόντος με θερμική αγωγιμότητα.
Τα προϊόντα που θερμαίνονται με επαγωγή δεν βασίζονται στη μεταφορά και την ακτινοβολία για την παροχή θερμότητας στην επιφάνεια του προϊόντος. Αντίθετα, η θερμότητα παράγεται στην επιφάνεια του προϊόντος από τη ροή του ρεύματος. Η θερμότητα από την επιφάνεια του προϊόντος στη συνέχεια μεταφέρεται μέσω του προϊόντος με θερμική αγωγιμότητα.

Το βάθος στο οποίο η θερμότητα παράγεται απευθείας χρησιμοποιώντας το επαγόμενο ρεύμα εξαρτάται από κάτι που ονομάζεται ηλεκτρικό βάθος αναφοράς. Το ηλεκτρικό βάθος αναφοράς εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τη συχνότητα του εναλλασσόμενου ρεύματος που ρέει μέσω του τεμαχίου εργασίας. Το ρεύμα υψηλότερης συχνότητας θα έχει ως αποτέλεσμα μικρότερο ηλεκτρικό βάθος αναφοράς και ένα ρεύμα χαμηλότερης συχνότητας θα έχει ως αποτέλεσμα μεγαλύτερο ηλεκτρικό βάθος αναφοράς. Αυτό το βάθος εξαρτάται επίσης από τις ηλεκτρικές και μαγνητικές ιδιότητες του τεμαχίου εργασίας.
Βάθος Ηλεκτρικής Αναφοράς Υψηλής και Χαμηλής Συχνότητας Οι εταιρείες του Ομίλου Inductotherm εκμεταλλεύονται αυτά τα φυσικά και ηλεκτρικά φαινόμενα για να προσαρμόσουν τις λύσεις θέρμανσης για συγκεκριμένα προϊόντα και εφαρμογές. Ο προσεκτικός έλεγχος της γεωμετρίας ισχύος, συχνότητας και πηνίου επιτρέπει στις εταιρείες του Ομίλου Inductotherm να σχεδιάζουν εξοπλισμό με υψηλά επίπεδα ελέγχου διεργασιών και αξιοπιστίας ανεξάρτητα από την εφαρμογή.Επαγωγική τήξη
Για πολλές διεργασίες η τήξη είναι το πρώτο βήμα για την παραγωγή ενός χρήσιμου προϊόντος. η επαγωγική τήξη είναι γρήγορη και αποτελεσματική. Αλλάζοντας τη γεωμετρία του επαγωγικού πηνίου, οι επαγωγικοί κλίβανοι τήξης μπορούν να συγκρατούν φορτία που κυμαίνονται σε μέγεθος από τον όγκο μιας κούπας καφέ έως εκατοντάδες τόνους λιωμένου μετάλλου. Επιπλέον, προσαρμόζοντας τη συχνότητα και την ισχύ, οι εταιρείες του Ομίλου Inductotherm μπορούν να επεξεργάζονται σχεδόν όλα τα μέταλλα και τα υλικά, συμπεριλαμβανομένων ενδεικτικά: σίδηρο, χάλυβα και κράματα ανοξείδωτου χάλυβα, χαλκό και κράματα με βάση τον χαλκό, αλουμίνιο και πυρίτιο. Ο εξοπλισμός επαγωγής έχει σχεδιαστεί ειδικά για κάθε εφαρμογή για να διασφαλίζεται ότι είναι όσο το δυνατόν πιο αποτελεσματικός. Ένα σημαντικό πλεονέκτημα που είναι εγγενές με την επαγωγική τήξη είναι η επαγωγική ανάδευση. Σε έναν επαγωγικό κλίβανο, το υλικό φορτίου μετάλλου τήκεται ή θερμαίνεται από ρεύμα που παράγεται από ένα ηλεκτρομαγνητικό πεδίο. Όταν το μέταλλο λιώσει, αυτό το πεδίο προκαλεί επίσης την κίνηση του λουτρού. Αυτό ονομάζεται επαγωγική ανάδευση. Αυτή η συνεχής κίνηση αναμειγνύει φυσικά το λουτρό δημιουργώντας ένα πιο ομοιογενές μείγμα και βοηθά με το κράμα. Η ποσότητα ανάδευσης καθορίζεται από το μέγεθος του κλιβάνου, την ισχύ που παρέχεται στο μέταλλο, τη συχνότητα του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου και τον τύπο

καταμέτρηση μετάλλου στον κλίβανο. Η ποσότητα της επαγωγικής ανάδευσης σε οποιονδήποτε κλίβανο μπορεί να ρυθμιστεί για ειδικές εφαρμογές εάν απαιτείται. Επαγωγική τήξη κενούΕπειδή η επαγωγική θέρμανση πραγματοποιείται χρησιμοποιώντας μαγνητικό πεδίο, το τεμάχιο εργασίας (ή το φορτίο) μπορεί να απομονωθεί φυσικά από το επαγωγικό πηνίο με πυρίμαχο ή κάποιο άλλο μη αγώγιμο μέσο. Το μαγνητικό πεδίο θα περάσει μέσα από αυτό το υλικό για να προκαλέσει μια τάση στο φορτίο που περιέχεται μέσα. Αυτό σημαίνει ότι το φορτίο ή το τεμάχιο εργασίας μπορεί να θερμανθεί υπό κενό ή σε προσεκτικά ελεγχόμενη ατμόσφαιρα. Αυτό επιτρέπει την επεξεργασία ενεργών μετάλλων (Ti, Al), ειδικών κραμάτων, πυριτίου, γραφίτη και άλλων ευαίσθητων αγώγιμων υλικών. Επαγωγική θέρμανση Σε αντίθεση με ορισμένες μεθόδους καύσης, η επαγωγική θέρμανση είναι επακριβώς ελεγχόμενη ανεξάρτητα από το μέγεθος της παρτίδας.

Η μεταβολή του ρεύματος, της τάσης και της συχνότητας μέσω ενός επαγωγικού πηνίου έχει ως αποτέλεσμα τη βελτιστοποιημένη μηχανική θέρμανση, ιδανική για εφαρμογές ακριβείας όπως σκλήρυνση θήκης, σκλήρυνση και σκλήρυνση, ανόπτηση και άλλες μορφές θερμικής επεξεργασίας. Ένα υψηλό επίπεδο ακρίβειας είναι απαραίτητο για κρίσιμες εφαρμογές όπως η αυτοκινητοβιομηχανία, η αεροδιαστημική, οι οπτικές ίνες, η συγκόλληση πυρομαχικών, η σκλήρυνση σύρματος και η σκλήρυνση του σύρματος ελατηρίου. Η επαγωγική θέρμανση είναι κατάλληλη για ειδικές εφαρμογές μετάλλων που περιλαμβάνουν τιτάνιο, πολύτιμα μέταλλα και προηγμένα σύνθετα υλικά. Ο ακριβής έλεγχος θέρμανσης που διατίθεται με επαγωγή είναι απαράμιλλος. Επιπλέον, χρησιμοποιώντας τις ίδιες θεμελιώδεις αρχές θέρμανσης με τις εφαρμογές θέρμανσης με χωνευτήριο κενού, η επαγωγική θέρμανση μπορεί να πραγματοποιηθεί υπό ατμόσφαιρα για συνεχείς εφαρμογές. Για παράδειγμα φωτεινή ανόπτηση σωλήνα και σωλήνα από ανοξείδωτο χάλυβα.

Επαγωγική συγκόλληση υψηλής συχνότητας
Όταν η επαγωγή παρέχεται με ρεύμα υψηλής συχνότητας (HF), είναι δυνατή η ομοιόμορφη συγκόλληση. Σε αυτήν την εφαρμογή τα πολύ μικρά ηλεκτρικά βάθη αναφοράς που μπορούν να επιτευχθούν με ρεύμα HF. Σε αυτή την περίπτωση, μια λωρίδα μετάλλου σχηματίζεται συνεχώς, και στη συνέχεια περνά μέσα από ένα σετ από επακριβώς σχεδιασμένους κυλίνδρους, των οποίων ο μοναδικός σκοπός είναι να ωθήσουν τις σχηματισμένες λωρίδες μαζί και να δημιουργήσουν τη συγκόλληση. Λίγο πριν η σχηματισμένη λωρίδα φτάσει στο σύνολο των κυλίνδρων, περνά μέσα από ένα επαγωγικό πηνίο. Σε αυτήν την περίπτωση, το ρεύμα ρέει προς τα κάτω κατά μήκος του γεωμετρικού "vee" που δημιουργείται από τις άκρες της λωρίδας αντί ακριβώς γύρω από το εξωτερικό του σχηματιζόμενου καναλιού. Καθώς το ρεύμα ρέει κατά μήκος των άκρων της λωρίδας, αυτές θα θερμανθούν σε κατάλληλη θερμοκρασία συγκόλλησης (κάτω από τη θερμοκρασία τήξης του υλικού). Όταν οι άκρες συμπιέζονται μεταξύ τους, όλα τα υπολείμματα, τα οξείδια και άλλες ακαθαρσίες αναγκάζονται να βγουν έξω για να οδηγήσουν σε σφυρηλάτηση συγκόλλησης στερεάς κατάστασης.

Το μέλλον Με την ερχόμενη εποχή των υλικών υψηλής τεχνολογίας, των εναλλακτικών ενεργειών και της ανάγκης για ενδυνάμωση των αναπτυσσόμενων χωρών, οι μοναδικές δυνατότητες της επαγωγής προσφέρουν στους μηχανικούς και τους σχεδιαστές του μέλλοντος μια γρήγορη, αποτελεσματική και ακριβή μέθοδο θέρμανσης.