Induktionserwärmung seit 2000

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Was ist das Prinzip der Induktionserwärmung und ihre Anwendung?

Elektromagnetische Induktionstheorie ist ausgereift, Induktionserwärmung ist ein weit verbreitetes Heizverfahren, insbesondere bei der Oberflächenwärmebehandlung, hat die Vorteile eines einfachen Verfahrens, geringer Verformung, hoher Effizienz, Energieeinsparung und Umweltschutz, einfach zu realisierende Automatisierung des Prozesses , die hervorragende Leistung der Härtungsschicht usw. Mit dem kontinuierlichen Fortschritt der Industrietechnologie wird auch die Induktionserwärmung immer brillanter.

Induktionsheizgeräte können entsprechend der Netzfrequenz, die ihren eigenen Frequenzbereich und ihre eigene Heizleistungsdichte hat, in Netzfrequenz, Zwischenfrequenz, Super-Audiofrequenz und Hochfrequenz unterteilt werden.

Die Induktionserwärmung basiert hauptsächlich auf drei Grundprinzipien: elektromagnetische Induktion, „Hauteffekt“ und Wärmeleitung.

Wenn der Wechselstrom durch den Leiter fließt, wird die induzierte elektromotorische Kraft im Leiter unter der Wirkung des gebildeten magnetischen Wechselfeldes erzeugt. Je näher es an der Mitte ist, desto größer ist die induzierte ELEKTROmotorische Kraft, der Strom des Leiters tendiert zur Oberflächenschicht, und die Stromstärke nimmt exponentiell von der Oberfläche zur Mitte ab, wie in Abbildung 1 gezeigt. Dieses Phänomen ist bekannt als der Skin-Effekt von Wechselstrom.

Durch die Wirkung der Leistungselektromotorik und der selbstinduzierten Elektromotorik wird auf der Außenseite der Leiteroberfläche die maximale magnetische Feldstärke des gleichgerichteten Stromsystems und die maximale magnetische Feldstärke des Rückstromsystems erzeugt auf der Innenseite der Leiteroberfläche, was der Proximity-Effekt ist.

Der Proximity-Effekt kann genutzt werden, um die geeignete Form des Sensors auf der Oberfläche der bearbeiteten Teile für die Zentralheizung so zu wählen, dass die Stromkonzentration in der Sensorbreite ungefähr gleich der Fläche ist.

Je kleiner der Abstand zwischen den Leitern ist, desto stärker ist der Proximity-Effekt.

Das Phänomen, dass der Strom durch die Induktionsspule an der Innenfläche konzentriert wird, wird als Ringeffekt bezeichnet. Der ringförmige Effekt ist das Ergebnis der Erhöhung der selbstinduzierten elektromotorischen Kraft der äußeren Oberfläche aufgrund der Wirkung des magnetischen Wechselstrom-Wechselfeldes der Induktionsspule.

Beim Erhitzen der Außenfläche ist der Ringeffekt günstig, beim Erhitzen der Ebene und des Innenlochs wird jedoch der elektrische Wirkungsgrad des Induktors erheblich verringert. Um die Effizienz der Ebenen- und Innenlochsensoren zu verbessern, werden häufig magnetische Führungen eingerichtet, um die Verteilung der Magnetfeldstärke zu ändern und den Strom zur Oberfläche zu zwingen, wo das Teil erhitzt werden muss. Ein magnetisch leitender Körper hat die Funktion, Strom zu seiner gegenüberliegenden Seite zu treiben.

Der Oberflächeneffekt, der Naheffekt und der Ringeffekt nehmen mit zunehmender Wechselstromfrequenz zu. Außerdem nehmen der Nahbesprechungseffekt und der Ringeffekt mit zunehmendem Leiterquerschnitt, abnehmendem Abstand zwischen zwei Leitern und abnehmendem Ringradius zu.

Aus der Magnetfeldintensitätsverteilungsgleichung kann gewonnen werden.

Die Grundgleichungen der Magnetfeldstärkenverteilung zeigen, dass die Wirbelstromstärke exponentiell mit dem Oberflächenabstand variiert. Der Wirbel ist in der Oberflächenschicht stark konzentriert und nimmt mit zunehmender Entfernung schnell ab. In technischen Anwendungen wird angegeben, dass Ix auf 1/e (e = 2.718) der Oberfläche als Eindringtiefe des Stroms abfällt, ausgedrückt durch. Wenn die Einheit Ω rho, cm ist, verwendbar unter Typ für das Delta (mm)

Da die vom Wirbel erzeugte Wärme proportional zum Quadrat des Wirbels ist (Q = 0.24 I0 Rt), fällt die Wärme von der Oberfläche zum Zentrum schneller ab als der Wirbel. Berechnungen zeigen, dass 86.5 % der Wärme in den Deltalamellen auftritt, während außerhalb der Deltalamellen keine Wirbel auftreten. Die vorstehenden Bestimmungen wurden mit hinreichender Genauigkeit angewendet.

Der spezifische Widerstand des Stahlmaterials rho steigt zusammen mit dem Temperaturanstieg im Erwärmungsprozess (im Bereich von 800-900 ℃, der spezifische Widerstand verschiedener Stahlgrundstücke beträgt etwa 10 e – 4 (Ω, cm); die Permeabilität ist im Grunde genommen unterhalb des Magnetisierungspunktes unverändert (ihr Wert ist festigkeitsabhängig), fällt aber beim Erreichen des Magnetisierungspunktes plötzlich auf die Permeabilität des Vakuums = 1. Wenn also die Temperatur den Entmagnetisierungspunkt erreicht, nimmt die Eindringtiefe des Der Wirbel wird deutlich zunehmen.Die Tiefe der Wirbeleindringung über den Verlust des Magnetfelds hinaus wird als „thermische Eindringtiefe“ bezeichnet.

Die Änderung der Wirbelstromstärke von der Werkstückoberfläche zur Tiefe wird gemäß den Kaltzustandseigenschaften in dem Moment verteilt, bevor der Induktor den Hochfrequenzstrom einschaltet und die Werkstücktemperatur zu steigen beginnt. Wenn auf der Oberfläche eine dünne Schicht vorhanden ist, die den magnetischen Verlustpunkt überschreitet, ändert sich die Wirbelstromstärke am inneren Übergang neben der dünnen Schicht plötzlich, und die Werkstückheizschicht wird in zwei Schichten geteilt. Die Wirbelstromintensität der äußeren Schicht nahm signifikant ab, und die maximale Wirbelstromintensität lag an der Verbindungsstelle der beiden Schichten. Als Ergebnis nimmt die Erwärmungsgeschwindigkeit der Hochtemperaturoberfläche schnell ab, die Temperatur der Verbindungsstelle wird beschleunigt und bewegt sich schnell nach innen.

Diese elektrische Heizmethode, die auf Wirbelströmen beruht, um kontinuierlich in das Innere zu „schreiten“, ist einzigartig für die Induktionsheizung. Unter schnellen Erwärmungsbedingungen überhitzt die Oberfläche nicht, selbst wenn eine große Leistung auf das Teil ausgeübt wird.

Wenn die Dicke der Hochtemperaturschicht an Magnetismus verliert und die Eindringtiefe des heißen Wirbelstroms übersteigt, nimmt die Tiefe der Heizschicht hauptsächlich durch Wärmeleitung zu, und der Heizprozess und die Temperaturverteilungseigenschaften entlang des Abschnitts sind im Wesentlichen gleich als die der externen Wärmequelle, daher ist die Heizeffizienz viel geringer.

Bei Erwärmung von Flächen bis zu einer gewissen Tiefe ist eine Wirbelstrom-„Durchflusserwärmung“ anzustreben. Dazu sollte die Stromfrequenz richtig gewählt und die gewählte Aufheizgeschwindigkeit die vorgegebene Aufheiztiefe in möglichst kurzer Zeit erreichen können.

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