Индукционный нагрев

Краткое описание физических процессов, лежащих в основе повышения температуры проводников наведенными индукционными токами, а также некоторые варианты их промышленного применения.

Что такое индукционный нагрев и как это происходит?

Индукционный нагрев, с точки зрения физики, представляет собой результат действия двух, знакомых каждому со школы, электрических процессов. Тот факт, что температура проводника, находящегося под действием электрического тока повышается, известен любому человеку. Кому не приходилось обжигаться об обычную лампу накаливания? На этом физическом законе основан принцип действия многих бытовых или промышленных приборов. Но для получения тепла от таких устройств, их необходимо напрямую подключать к электрической сети. Это не всегда целесообразно, а зачастую просто невозможно.

Обойти ограничение позволяет другое явление природы, также изучаемое школьниками, но большинством людей благополучно забываемое, сразу после сдачи выпускных экзаменов. Речь об электромагнитной индукции. Один из ее законов, открытый английским физиком Фарадеем, гласит: в проводнике, помещенном в переменное магнитное поле, возникает электрический ток. Этот закон дает возможность нагревать токопроводящие материалы, не присоединяя их к электрической цепи, а помещая в искусственно созданное магнитное поле. Для генерации такого поля в нужном месте, с нужными характеристиками, служит индукционная пайка ТВЧ.

Описание индукционной установки.

Метод бесконтактного нагрева применяется довольно широко. Поэтому существует множество разновидностей соответствующих установок, отличающихся размерами, мощностью, выполняемыми задачами. Но, по большому счету, устройство большинства таких аппаратов стандартно и включает:

генератор - электронный прибор на транзисторах, тиристорах или электронных лампах, создающий необходимые для работы установки токи высокой частоты (ТВЧ);
индуктор ТВЧ — устройство, непосредственно наводящее электромагнитные поля на заготовку, состоящее из нескольких витков токопроводящих трубок или проводов, как правило медных;
система охлаждения, отводящая излишнее тепло от обмотки индуктора, обычно путем прокачки охлаждающей жидкости сквозь полости трубок;
органы управления, включающие как механические устройства подачи-отбора заготовок, так и программные средства управления частотой тока, интенсивностью поля, температурой нагрева.

Классификация и сферы применение индукционных установок.

О возможности повышения температуры деталей «на расстоянии», используя электромагнетизм, ученые задумывались с начала 20 века. Стандартные методы были неприменимы в вакууме или инертной среде, загрязняли нагреваемый предмет продуктами горения, тем самым ограничивая возможности научных исследований, снижая чистоту научных экспериментов. Поэтому, с появлением достаточно мощных генераторов ТВЧ, электромагнитный способ разогрева стал широко распространяться, постепенно перекочевывая из научных лабораторий в производственные цеха. Термообработка ТВЧ используется в настоящее время для решения большого количества задач.

Современные установки бесконтактного нагрева классифицируют по рабочему диапазону частот генератора тока, определяющем и сферу их применения:

среднечастотные, с рабочим диапазоном 0,5-20 кГц, способными прогревать крупные обрабатываемые детали на большую глубину, используемые для плавки металлов, глубокого нагрева крупноразмерных заготовок перед горячей штамповкой;
высокочастотные (20-100 кГц), прогревающие деталь на глубину 2-3 мм, служащие для следующих видов обработки: поверхностная закалка ТВЧ, пайка, сварка, подогрев перед гибкой и формовкой листовых материалов и труб;
сверхвысокочастотные, работающие на частотах от 100 кГц и применяемые для высокоточной пайки и сварки мелких деталей. Они генерируют электрические токи в поверхностном слое проводника толщиной до 1 мм.

В заключении, необходимо отметить, что далеко не все сферы применения рассмотренной технологии здесь упомянуты. Это, скорее, ознакомительный материал, дающий поверхностное представление о возможностях использования упомянутых выше законов природы в производственных целях.

Тэги: Индукционный нагрев