Induction heating/lv

Atrašanās vietas dati

Karte	Loading map... +− Buklets | © OpenStreetMap līdzstrādnieki
Atrašanās vieta	Kingstona , Kanāda
Koordinātas	44° 13' 50,47" Z, 76° 28' 52,76" R

Daudzas makroskopiskas materiālu apstrādes darbības ietver sagataves temperatūras ^W paaugstināšanu ar kādu metodi, materiāla apstrādi šajā paaugstinātajā temperatūrā, kur tas ir elastīgāks, tāpēc deformēšanai nepieciešams mazāk enerģijas, un pēc tam sagataves atdzesēšanu līdz (parasti) istabas temperatūrai. Šīs koncepcijas ievērošanas procesu piemēri ir šādi:

• Metināšana: viena metāla gabala uzkarsēšana līdz tā kušanas temperatūrai un tā pastāvīga piestiprināšana pie cita metāla gabala.
• Atkvēlināšana ^W : termiskās apstrādes process, kurā, novēršot plastiskās deformācijas mikrostruktūrā, vienlaikus palielinot parauga maigumu un plastiskumu, kā arī samazinot izturību, tiek iegūta īpaša mikrostruktūra ^{W. [ 1 ]}
• Saraušanās veidgabals: viena objekta karsēšana, lai paplašinātu caurumu, kurā tiek iespiesta cita detaļa. Iegūtais savienojums tiek atdzesēts, un otrā detaļa paliek pamatdetaļā. Šī prakse ir izplatīta, ja starp detaļām ir nelielas atstarpes vai stingra fiksācija.

Indukcijas sildīšana ^W (IH) izmanto maiņstrāvas magnētisko lauku, lai inducētu strāvu sagatavē, kā paredz Faradeja un Lenca likumi. Inducētā strāva paaugstina temperatūru džoulu sildīšanas ^W dēļ no parauga iekšējās pretestības, ko panāk, izmantojot vairākas sildīšanas metodes, kā aprakstīts šajā rakstā.

Elektriski vadošajā paraugā sasniegto temperatūru var precīzi kontrolēt ar vairākiem mainīgajiem lielumiem, tostarp:

• Sastāvs: Materiāla sastāvs nosaka parauga fizikālās īpašības, piemēram, siltumietilpību, siltumvadītspēju, elektrovadītspēju, blīvumu utt.
• Ģeometrija: Sasniegto temperatūru nosaka sagataves izmērs (garums, platums un augstums), kā arī dobu detaļu sarežģītie šķērsgriezumi un sieniņu biezums.
• Indukcijas lauks: Maiņstrāvas lauka frekvence un stiprums nosaka sagatavē inducēto strāvu un līdz ar to arī radīto siltumu.

Dažas pašlaik pieejamās indukcijas sildīšanas alternatīvas ir: gāzes krāsnis, kas ir lielas un dārgas, lai tās uzbūvētu un efektīvi darbinātu, un ir piemērotas tikai visa parauga, nevis mērķa zonas, sildīšanai; mikroviļņu apstrāde , kas spēj panākt dziļāku iespiešanās līmeni, bet zemāku temperatūru un sildīšanas ātrumu; lāzera sacietēšana , kas fokusē siltumenerģiju noteiktā punktā (mazāks mērķis nekā indukcijas sildīšana), bet ir mazāk efektīva. Indukcijas sildīšanai ir maināmu sildīšanas mērķu (izmērs, forma, sarežģītība utt.), augsta sildīšanas ātruma un atkārtojamu rezultātu priekšrocības.

Šeit var atrast lieliskus videoklipus, kuros redzama IH darbība . 1. attēlā redzama arī vienkāršota izmantotās ierīces shēma. Ierīce ir detalizēti izskaidrota nākamajās sadaļās.

Fona informācija

Indukcijas sildīšanas

Tipiskai indukcijas sildīšanas ierīcei ir trīs sastāvdaļas:

• Augstas frekvences maiņstrāvas avots: Bieziem materiāliem vai dziļai iespiešanai tipiskās signāla frekvences bieži vien ir no 5 līdz 30 kHz, savukārt plānākām detaļām vai seklai iespiešanai (piemēram, virsmas apstrādei; rūdīšanai ar rūdīšanas efektu) tiek izmantotas 100–400 kHz frekvences. ^{[ 2 ]}
• Darba spole: Pazīstama arī kā indukcijas spole, tās centrā rodas magnētiskais lauks, kad caur vadošo darba spoli plūst maiņstrāva.
• Sagatave: Sagatavei, kas novietota darba spoles centrā, jābūt elektriski vadošai, pretējā gadījumā siltums neradīsies.

Kad caur aparāta darba spoli plūst augstfrekvences maiņstrāva, rodas magnētiskais lauks, kas plūst caur darba spoles centru. Šis magnētiskais lauks savukārt inducē strāvu, kas plūst caur elektriski vadošo sagatavi, kas ir jāuzkarsē. Šīs procedūras vienkāršība veicina tās plašo pielietojamību, tostarp: virsmas termiskajā apstrādē; medicīnas un cita aprīkojuma sterilizācijā; karstajā formēšanā; lodēšanā; sacietēšanā; saraušanās veidgabalu veidošanā.

Siltuma ģenerēšana

Apvienotā darba spole un sagatave būtībā veido tipisku transformatoru ^W. Virpuļstrāvas ^W sagatavē (sekundārajā spolē) rodas darba spoles (primārās spoles) magnētiskā lauka ietekmē, bet, tā kā sagatave ir elektriski izolēta (t. i., īsslēgta), šīs strāvas izkliedējas džoulu sildīšanas rezultātā, kā rezultātā strauji paaugstinās temperatūra.

Jebkurā elektrības vadītājā strāva ir spiesta plūst caur plānu slāni detaļas virsmā, radot “ādas efektu”, kas ir atbildīgs par zināmu siltuma izdalīšanos paraugā. ^{[ 3 ]} Tā kā ceļš, pa kuru strāvai ir atļauts plūst, ir ierobežots (salīdzinājumā ar to, ka tai ir atļauts plūst caur visu parauga šķērsgriezumu), pretestība ievērojami palielinās, kā rezultātā rodas lielāka džoulu sasilšana un augstāka temperatūra.

Dzelzs ^W materiāliem maiņstrāvas virpuļstrāvas nepārtraukti magnetizē un demagnetizē dzelzs atomus kristāla režģī. Šī pastāvīgā komutācija rada relatīvi lielu siltuma daudzumu berzes zudumu dēļ, kas saistīti ar šīm komutācijas kustībām. Sildīšanu ar šo mehānismu sauc par histerēzes sildīšanu, jo enerģijas zudums (neatgriezeniski) rodas atsevišķu atomu magnētisko īpašību slodzes un slodzes samazināšanās dēļ. Šis process tēraudā notiek līdz aptuveni 700ᵒC (Karija temperatūra), virs kuras tērauds zaudē savas magnētiskās īpašības. ^{[ 3 ]} Temperatūrās, kas ir augstākas par Karija temperatūru, par siltuma veidošanos ir atbildīgas tikai virpuļstrāvas un ādas efekts, tāpēc temperatūras paaugstināšanās ātrums virs Karija temperatūras palēninās, jo tiek izslēgta viena no siltuma veidošanās metodēm.

Jāatzīmē, ka, lai gan indukcijas sildīšanas ierīcei un tipiskam transformatoram ir vairākas līdzības, abu ierīču atšķirīgā iezīme ir to funkcija. Transformatora konstrukcijā tiek veikti daudzi pasākumi, lai samazinātu kodolā(-os) radīto siltumu, kas atspoguļo elektroenerģijas zudumu vai izšķērdētu enerģiju. Salīdziniet to ar indukcijas sildītāju, kurā siltumenerģija tiek izmantota džoulu sildīšanai, un jebkurš atlikušais spriegums ķēdes beigās būtībā ir izšķērdēta enerģija (t. i., netiek izkliedēts kā siltums). Būtībā tiem ir līdzīga konstrukcija, taču tiem ir pilnīgi atšķirīgi mērķi.

Susceptor Heating

Viena no indukcijas sildīšanas prasībām ir tāda, lai sildāmais paraugs būtu elektriski vadošs, kas izslēdz daudzus materiālus, piemēram, polimērus un keramiku. Lai cīnītos pret šo faktu, šim nevadošajam objektam var pievienot susceptoru jeb metāla priekšmetu, lai nodrošinātu šāda veida sildīšanu. Piemēram, kausējamo polimēru var ievietot metāla traukā, un metāla trauka temperatūru paaugstināt līdz polimēra kušanas temperatūrai. Trauku silda ar indukciju, savukārt siltums uz polimēru tiek pārnests ar vadīšanas palīdzību. Tipiski susceptoru materiāli ir grafīts, molibdēns, silīcija karbīds, nerūsējošais tērauds, niobijs, alumīnijs un praktiski jebkuri citi vadoši materiāli. Katram pielietojumam tiek izvēlēts atbilstošs susceptoru materiāls, un to nosaka izmaksas, termiskās prasības, atkārtotas izmantošanas iespējas un citi faktori. ^{[ 2 ]} Galvenais faktors susceptoru izvēlē ir tas, lai susceptoru materiālu kušanas temperatūra būtu zemāka par tajā sildāmā darba materiāla apstrādes temperatūru.

Elektriskās sastāvdaļas un apsvērumi

Indukcijas sildītājā izmantotās elektriskās vadības un jaudas padeves sistēmas var būt diezgan sarežģītas dažādu komponentu strāvas pārvades prasību dēļ. Induktora-kondensatora ķēde (LC ķēde) jeb rezonanses ķēde tiek izmantota, lai nodrošinātu, ka darba spolei ir pievienota noteiktas frekvences sinusoidāla funkcija, tādējādi uzlabojot invertora elektrisko efektivitāti. Šo ķēdi var savienot ar induktora spoli divos veidos:

• Virknes slēgums: Savienojot LC ķēdi virknē ar darba spoli, tiek iegūts vēlamais sinusoidālais izejas signāls pie zemām strāvām. Tas nozīmē, ka spēcīga magnētiskā lauka un līdz ar to augstas inducētās strāvas un temperatūras sasniegšanai ir nepieciešamas daudzas darba spoles spoles. Sildīšanas jauda palielinās ķēdes rezonanses raksturlielumu dēļ, kas laika gaitā palielina spriegumu. Tas prasa nelielu attālumu starp invertoru un darba spoli, lai samazinātu zudumus atlikušajās elektriskajās komponentēs līdz minimumam. Šī ķēde ir parādīta 2.a attēlā.
• Paralēlais savienojums: LC ķēdes paralēlais savienojums ar darba spoli arī rada vēlamo sinusoidālo izejas signālu, bet ar lielākām strāvām un tādiem pašiem zudumiem (t. i., tādu pašu elektrisko efektivitāti). Šajā konfigurācijā, kas parādīta 2.b attēlā, kondensators uzņem daļu strāvas, vienlaikus atstājot lielu sprieguma kritumu uz induktora. Tas efektīvi samazina strāvu caur induktoru, vienlaikus saglabājot tādu pašu induktora jaudu. Tas arī ievērojami samazina zudumus induktorā, ļaujot induktoram un signāla avotam atrasties tālāk vienu no otra.

• 
  2.a attēls: LC shēma ar virknē savienotu induktoru un kondensatoru. ^{[ 3 ]}
• 
  2.b attēls: LC shēma ar paralēli savienotu induktoru un kapacitāti. ^{[ 3 ]}

Ir vairākas citas elektriskās sistēmas īpašības, kas jāoptimizē, un tas tiek darīts, pamatojoties uz likumiem, kas regulē elektriskās sistēmas. Tie ietver: komponentu impedances saskaņošanu starp induktoru un darba spoli, lai radītu pēc iespējas lielāku strāvu sagatavē, vienlaikus saglabājot zemu strāvu (un augstu spriegumu) induktorā; iebūvētu drošību un pretplūsmas strāvas aizsardzību, lai aizsargātu citas jutīgas elektroiekārtas; jaudas kontroles metodes. Visi šie sistēmas elektriskās ražošanas un vadības elementi neietilpst šī raksta tvērumā.

Atkvēlināšanas

Šajā rakstā sākotnēji bija plānots aplūkot indukcijas atkvēlināšanas procesu; parauga temperatūras paaugstināšanai līdz tā atkvēlināšanas temperatūrai tiek izmantota indukcijas sildīšana, nevis pašreizējās metodes, kas parasti ir ar gāzi darbināma krāsns. Indukcijas sildīšanas priekšrocība ir tā, ka var sasniegt lielāku sildīšanas ātrumu, un procesu var īpaši mērķēt uz sagataves reģionu (t. i., atkvēlināt tikai vienu metāla stieņa galu, nevis visu stieni). Krāsns priekšrocība ir tā, ka viss paraugs tiek apstrādāts vienā un tajā pašā temperatūrā vienlaikus, kā rezultātā tiek iegūts vienāds produkts, tomēr procesam ir nepieciešams vairāk enerģijas un laika. Nākamajā sadaļā īsumā ir aprakstīti iemesli, kāpēc objektu atkvēlināt, izmantojot jebkuru metodi, un izmantotais mehānisms.

^{Jebkurā W} atkvēlināšanas procesā ir trīs soļi :

• Uzkarsēšana: palieliniet temperatūru ar noteiktu ātrumu līdz atkvēlināšanas temperatūrai.
• Mērcēšana: Paraugs tiek atstāts atkvēlināšanas temperatūrā, līdz tiek iegūta vēlamā mikrostruktūra.
• Atdzesēšana: Parasti atgriežas istabas temperatūrā.

Katra soļa ātrumu un ilgumu var mainīt, lai no viena un tā paša materiāla parauga iegūtu ļoti atšķirīgas struktūras un fizikālās īpašības. Visi mainīgie (t. i., laiks, temperatūra, spiediens, atmosfēra utt.) ir rūpīgi jākontrolē visā procesā, lai sasniegtu vēlamo galaproduktu. Turklāt nav vienas labākās šo mainīgo kombinācijas; tie ir jāoptimizē katrai konkrētajai apstrādes konfigurācijai.

Paaugstinātā atkvēlināšanas procesa temperatūra palielina atomu mobilitāti un atslābina kristāla režģi . Tas ļauj atomiem un defektiem difundēt caur režģī ^, palielinot graudu izmēru, kas samazina izturību, vienlaikus palielinot plastiskumu un mīkstumu. Kopējais defektu skaits tiek samazināts, bet atlikušie tiek apvienoti to zemākās enerģijas konfigurācijās. Iegūto mikrostruktūru ir vieglāk apstrādāt no ražošanas vai izgatavošanas viedokļa (t. i., to ir vieglāk apstrādāt, štancēt vai velmēt, pateicoties mazākam instrumentu nodilumam, zemākām enerģijas vajadzībām utt.).

Efektivitātes palielināšana

Traucēt

Korejas pētnieki veica trīsdimensiju augstas frekvences indukcijas metināšanas (HFIW) procesu skaitļošanas analīzi, kas ietvēra elektromagnētisko aktivitāšu kartēšanu un iegūto virpuļstrāvu sadalījumu, džoulu sildīšanu, siltumvadītspēju un temperatūras sadalījumu. ^{[ 5 ]} Analīzē tika secināts, ka, iekļaujot traucēkli – cietu aizbāzni ar zemu vadītspēju, kas ievietots metināmā vārpstas dobajā centrā –, virpuļstrāvas var koncentrēt uz vēlamo(-ajām) sagataves virsmu(-ām), palielinot lokālo temperatūru. Tas nozīmē, ka tādas pašas temperatūras sasniegšanai var izmantot mazāk enerģijas vai ka par tām pašām enerģijas izmaksām var sasniegt augstāku temperatūru.

Tipisks traucētāja materiāls ir ferīts, pateicoties tā zemajai vadītspējai, relatīvi zemajām izmaksām un augstajai pieejamībai. Vēl viens svarīgs jautājums ir traucētāja kalpošanas laiks; cik reizes to var atkārtoti izmantot? Ja tas nonāk saskarē ar izkausētu metālu (kas ir diezgan iespējams daudzos no šiem augstas temperatūras pielietojumiem), zemā vadītspēja var tikt bojāta, traucētāja izturība tiek apdraudēta izkausētā metāla virzienā, kā rezultātā samazinās lokālais virpuļstrāvas blīvums un temperatūra, rodas sagataves defekti un traucētājs ir jāizmet. Lai novērstu paša traucētāja kušanu, to parasti atdzesē ar šķidrumu, aukstajām un karstajām dzesēšanas šķidruma plūsmām izejot no viena un tā paša caurules gala.

3. attēlā redzama tipiska kavētāja konfigurācija. Ievērojiet veltņus, kas saspiež caurules velmētās virsmas kopā, veidojot cilindrisku formu, kamēr virpuļstrāvas ir fokusētas uz metinājuma šuvi jeb virsmām, kas satiksies gar metināšanas līniju. Metinājuma šuve veidojas temperatūras (fokusēto virpuļstrāvu džoulu sildīšanas dēļ gar šīm virsmām) un spiediena (veltņu dēļ, kas saspiež šuvi kopā) kombinācijas rezultātā.

Šis pētījums atklāja arī šādas sakarības starp dažādiem parametriem un to ietekmi uz sagatavi: ^{[ 5 ]}

• Iekļaujot traucētāju, ievērojami palielinājās gan virpuļstrāvas blīvums, gan virsmas temperatūra. Arī lielākiem traucētājiem bija lielāka ietekme uz virpuļstrāvas blīvumu materiāla virsmā, tomēr, ja traucētājs bija pārāk liels un nonāca saskarē ar izkausētu metālu, tas bija jāizmet.
• Izmantojot augstākas frekvences maiņstrāvas avotu, paaugstinājās temperatūra, ko novēroja lielāka izkausēta metāla ražošana.
• Augstākas temperatūras tika sasniegtas, samazinot indukcijas spoles kustības ātrumu attiecībā pret sagatavi.
• Virpuļstrāvas blīvums un temperatūra tika konstatēta vislielākā plānākām sienām paredzētās caurulēs (t. i., mazākos paraugos) un sasniedza maksimumu tieši sagataves punktā, kas sakrīt ar darba spoles centru.

Skaitliski šis pētījums parādīja, ka, iekļaujot HFIW iekārtā traucētāju, ģenerētās maksimālās virpuļstrāvas ir aptuveni desmit reizes lielākas nekā bez traucētāja. Līdzīgi sasniegtās maksimālās temperatūras bija vairāk nekā divas reizes lielākas nekā bez traucētāja. ^{[ 5 ]} Koncentrējot virpuļstrāvas sagatavē attiecīgajās vietās, var izmantot mazāk enerģijas, lai sasniegtu to pašu temperatūras profilu, vai arī, izmantojot to pašu enerģiju, var sasniegt augstākas temperatūras.

Testēšanas aparāta

Bieži vien ir vēlams pārbaudīt vairāku ievades faktoru ietekmi uz objektu, kas darbojas sarežģītos apstākļos. Piemēram, šļūdes-noguruma testēšanu bieži izmanto turbīnu lāpstiņām, kas darbojas augstā temperatūrā un bieži vien ar lielu mehānisku slodzi spiediena gradientu, lielu leņķisko ātrumu un hidrodinamisko spēku dēļ. Precīzs un atkārtojams veids, kā termiski ietekmēt testa paraugu, ir indukcijas sildīšana. ^{[ 6 ]} Zemas enerģijas prasības, sarežģītas vadīšanas ierīces novēršana un noteiktu lāpstiņas zonu sildīšanas efektivitātes palielināšanās ir vairākas no indukcijas sildīšanas priekšrocībām, kuras izmanto termiskā testēšana. Neuzkrītošā ierīce ir viegli uzstādāma un atstāj daudz vietas, lai novērotu siltuma un citu spēku ietekmi uz paraugu, kad tie rodas (atšķirībā no testēšanas, piemēram, izolētā krāsnī).

Indukcijas sildīšana ar pusvadītājiem

Vēl tikai 1990. gadā pusvadītāji veica revolūciju indukcijas sildīšanas nozarē. ^{[ 7 ]} Tā vietā, lai magnētiskais lauks mainītos, kā tas ir tipiskā indukcijas sildīšanas sistēmā (ko rada maiņstrāva, kas plūst caur induktora spoli), sagatave tiek rotēta statiskā magnētiskajā laukā, kas rodas, kad līdzstrāva plūst caur pusvadītāju, kas atdzesēts līdz aptuveni 30 K. ^{[ 7 ]} Virpuļstrāvas sagatavē rodas tikai tad, kad magnētiskais lauks mainās attiecībā pret sagataves orientāciju; tāpēc detaļa ir jāgriež statiskajā laukā, lai inducētu strāvas. Šīs tehnoloģijas priekšrocības ir mazāki termiskie gradienti, lielāka virpuļstrāvu caurlaidība, kas nodrošina vienmērīgāku sildīšanu no virsmas līdz serdei, ļoti reproducējami termiskie profili un punktu temperatūras no vienas sagataves uz nākamo, palielināta magnētiskā lauka avota izturība, jo tas nekustas un nav pakļauts radītajām augstajām temperatūrām; vienlaikus samazinot nepieciešamo pielāgošanu no vienas sagataves uz nākamo un patērējot mazāk enerģijas. Daži no šīs tehnoloģijas negatīvajiem aspektiem ir zemāka maksimālā temperatūra, jo to ierobežo sagataves rotācijas ātrums; Rotējošās daļas balansēšana jāveic katrai sagatavei; grūtāk ir strādāt ar divām (vai vairākām) rotējošām detaļām tādos procesos kā metināšana vai lodēšana.

Noslēgumā jāsecina, ka pusvadītāju izmantošana indukcijas sildīšanas procesos palielina darbības efektivitāti līdz ~80% (salīdzinājumā ar ~50% tipiskiem maiņstrāvas indukcijas sildīšanas procesiem), taču ierobežo darbības elastību. Turklāt ietaupījumi sākotnējos ieguldījumos tiek upurēti zemāku ekspluatācijas izmaksu dēļ iekārtas kalpošanas laikā.

Iespējamās problēmas ar indukcijas sildīšanu

Termiskā spriedze vai termiskais trieciens

Korejas Atomenerģijas pētniecības institūta Inovatīvās kodoldegvielas nodaļas pētnieki atklāja, ka parauga karsēšanas un dzesēšanas ātrums, kā arī fizikālie izmēri veicina materiāla izturību pret termiskajām slodzēm. Palielinoties temperatūras paaugstināšanās ātrumam, tika novērotas lielākas temperatūras atšķirības starp parauga virsmu un tilpumu vai serdi. Ekstrēmos gadījumos (karsēšanas ātrums virs 442 K/min) tika novērotas plaisas, kas izlaužas cauri urāna dioksīda (UO2 ₎ paraugam lielo termisko gradientu dēļ, ko rada augsts karsēšanas ātrums. Arī šajā gadījumā virskārtas efekts ir būtisks faktors augstajām lokālajām temperatūrām uz virsmas, kas rada šos termiskos gradientus.

Oksīda slāņu

Metāliskie oksīdi un oksīda slāņi, kas pārklāj daudzus paraugus, istabas temperatūrā kalpo kā elektriskais (un magnētiskais) izolators. Daudziem paraugiem tas nozīmē, ka ādas slānī ir grūti inducēt strāvas, un indukcijas sildīšanas uzsākšana prasa daudz laika un enerģijas. Lai ar to cīnītos, paraugu var iepriekš uzsildīt, izmantojot mehānismu, kas pazīstams kā "galvaskausa kušana", kas ietver tiešu savienojumu starp oksīda slāni un augstas temperatūras avotu. Augstas frekvences elektriskais lauks atrodas ārpus šīs ierīces un pārņem sildīšanas funkcijas, kad parauga temperatūra ir pietiekami augsta, lai oksīda slāni varētu iekļūt augstfrekvences magnētiskais lauks.

Karstuma skartās zonas

Metināšanas procedūru bieži vien papildina termiski ietekmētās zonas (HAZ) jeb apgabala, kas atrodas tieši ap to apgabalu, kuram tika pievienots siltums, analīze. Līdzīgs process notiek arī indukcijas sildīšanā. Potenciālā problēma, kas saistīta ar HAZ, ir nenoteiktība, kas saistīta ar iegūto mikrostruktūru. Pateicoties precizitātei, ko var sasniegt ar indukcijas sildīšanu, lodēšanas, metināšanas, atkvēlināšanas vai cita šāda veida procesa laikā, kam nepieciešams siltums, var atlasīt konkrētu apgabalu siltuma pievienošanai. Atlikušā mikrostruktūra (atrodoties pietiekamā attālumā no tiešās siltuma pievienošanas apgabala) paliek nemainīga, bet apgabals tieši ap siltuma pievienošanas zonu nedaudz mainās un atspoguļo mikrostruktūras nenoteiktību. Faktori, kas ietekmē HAZ lielumu un ietekmi, ir šādi: ^{[ 6 ]}

• Siltuma padeves un dzesēšanas ātrums (ātrāks sildīšanas un dzesēšanas ātrums samazina HAZ izmēru)
• Zonā sasniegta maksimālā temperatūra
• Metalurģiskie faktori, piemēram, iepriekš esošie piemaisījumi vai leģējošie elementi, graudu izmērs, mikrostruktūras plastiskā deformācija utt.
• Metāla fizikālās īpašības, tostarp siltumvadītspēja un siltumietilpība.

Tā kā indukcijas sildīšana fokusē siltumenerģiju uz tik mazu materiāla tilpumu relatīvi īsā laika periodā (parasti dažu sekunžu laikā, bet var ilgt pat dažas minūtes), HAZ ir maza salīdzinājumā ar citiem procesiem. Tas ļauj paraugam iegūt ļoti atšķirīgas īpašības dažādās vietās, ar nelielu vai nekādu ietekmi starp reģioniem.

Indukcijas sildīšanas enerģijas patēriņš

Tā kā tehnoloģijai ir plašs potenciālo pielietojumu klāsts un iespējamie sagataves materiāli un konfigurācijas, nav iespējams apgalvot, ka indukcijas sildīšanas metodes ir par noteiktu procentuālo daļu efektīvākas vai mazāk efektīvas nekā citi procesi. Tomēr tika ņemti paraugi no konkrētiem tehnoloģijas pielietojumiem, lai novērtētu indukcijas sildīšanas vispārējās priekšrocības enerģētiskās efektivitātes ziņā. Nākamajā tabulā ir parādīti tipiski enerģijas patēriņa un efektivitātes rādītāji katrai tehnoloģijai paredzētajām iekārtām.

• 1. piezīme. MIG metināšanas efektivitāte ievērojami atšķiras atkarībā no pielietojuma un operatora. Citi mainīgie lielumi, kas nosaka efektivitāti, ir jaudas pārveidošanas tehnoloģija (metinātāja montāžā), metināšanas (padeves) ātrums, sagataves materiāls un citi.
• 2. piezīme. Līdzstrāvas IH aparāta izejas jauda nav saistīta tikai ar pusvadītāja ieejas jaudu, bet arī ar ātrumu, ar kādu sagatave tiek rotēta, jo izveidotais magnētiskais lauks ir statisks. Strāvu (un līdz ar to siltuma pārneses ātrumu) nosaka magnēta ieejas jauda un sagataves rotācijas ātrums.

Lai iegūtu konkrētāku informāciju par enerģijas patēriņu atkarībā no sagataves izmēra un vēlamās sildīšanas dziļuma, noklikšķiniet šeit .

Tehnoloģiju pielietojumi

Tā kā nepieciešamais aparāts ir relatīvi vienkāršs, ir maz nosacījumu par sagataves īpašībām un ir gandrīz neierobežots darba temperatūru un sildīšanas/dzesēšanas ātrumu diapazons, šīs tehnoloģijas pielietojumu saraksts ir ļoti garš. Vairāki no šiem procesiem ir uzskaitīti:

• Atkvēlināšana : Parauga atkvēlināšanas temperatūru var ātri un efektīvi paaugstināt, izmantojot indukcijas sildīšanu.
• Saraušanās savienojums : Izmantojot indukcijas sildīšanu, lai mīkstinātu vienu komponentu un iespiestu otru caurumā, tiek nodrošināta droša un cieša savienošana starp komponentiem.
• Termiskā blīvēšana : Zemas temperatūras līmes uzsildīšana folijas blīvējuma aizmugurē zāļu pudeles vākā izkausē līmi un noslēdz pudeli.
• Keramikas saķepināšana : Keramikas pulvera ievietošana susceptorā, lai to uzkarsētu ar indukcijas palīdzību, ir efektīvs veids, kā no zaļas kompaktas iegūt saķepinātu paraugu. ^{[ 8 ]}
• Palielināt īpatnējo enerģijas piegādi : Izmantojot indukcijas sildīšanu, var panākt lielāku enerģijas blīvumu, salīdzinot ar gāzes krāsnīm vai vadītspēju, tādējādi uzlabojot ražu tādos procesos kā silīcija ražošana. ^{[ 9 ]}
• Zonas attīrīšana : Pusvadītāju rūpniecībā silīciju attīra, pārvietojot izkausēta metāla daļu caur masu. To var izdarīt, pārvietojot masu caur induktora spoli.

Vienīgais reālais ierobežojums attiecībā uz to, vai materiālu var sildīt ar indukcijas palīdzību, ir tā elektrovadītspēja. Jo vadošāks ir materiāls, jo efektīvāks un lietderīgāks ir IH process. Tomēr susceptora iekļaušana var palielināt potenciālos pielietojumus, iekļaujot pat nemetāliskus (t. i., zemas vadītspējas) materiālus.

Kontaktinformācijas

Lūdzu, apmeklējiet dažas no manām atsaucēm, kuru saites ir pievienotas zemāk, lai iegūtu konkrētāku informāciju par indukcijas sildīšanu un tās pielietojumu. Veicot izpēti, atklāju, ka uzņēmumi var piedāvāt konsultācijas par jūsu konkrēto procesu (piemēram, ieteicamo konfigurāciju, spoļu dizainu, jaudas prasībām utt.), lai izveidotu IH procesu. Lai iegūtu plašāku informāciju, sazinieties ar šo organizāciju.

Šis raksts ir izstrādes procesā un tiks pastāvīgi atjaunināts, attīstot tēmu un tās darbības jomu. Es plānoju turpināt pētīt augstfrekvences indukcijas metināšanā izmantotā impulsu absorbētāja tēmu un tā potenciālo izmantošanu citās lietojumprogrammās. Ja jums ir kāda informācija par šo tēmu vai varat ieteikt kādus resursus, lūdzu, atstājiet piezīmi šī raksta diskusiju lapā. Paldies, un es ceru, ka šis raksts jums un jūsu procesam būs ļoti noderīgs.

Atsauces

• Atvērtā koda ekoloģija: Atvērtā koda indukcijas krāsns projekts