Індукційний нагрів

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук
Індукційне нагрівання заготовки.

Індукційний нагрів (англ. Induction Heating) — метод безконтактного нагрівання електропровідних матеріалів струмами високої частоти і сили.

Принцип дії[ред.ред. код]

Індукційний нагрів — це нагрівання матеріалів електричними струмами, які індукуються змінним магнітним полем. Отже, це нагрів виробів з провідних матеріалів (провідників) магнітним полем індукторів (джерел змінного магнітного поля).

Індукційний нагрів виконується наступним чином. Електропровідна (металева, графітова) заготовка поміщається у так званий індуктор, що являє собою один або кілька витків дроту (найчастіше мідного). У індукторі за допомогою спеціального генератора наводяться потужні струми різної частоти (від десятка Гц до декількох МГц), в результаті чого навколо індуктора виникає електромагнітне поле. Електромагнітне поле наводить у заготовці вихрові струми. Вихрові струми розігрівають заготовку під дією джоулевого тепла (див. закон Джоуля-Ленца).

Система «індуктор-заготовка» представляє собою трансформатор без осердя, в якому індуктор є первинною обмоткою. Заготівля є ніби вторинною обмоткою, що замкнена накоротко. Магнітний потік між обмотками замикається по повітрю.

На високій частоті вихрові струми витісняються утвореним ними ж магнітним полем в тонкі поверхневі шари заготовки Δ (Скін-ефект), в результаті чого їх щільність різко зростає, і заготовка розігрівається. Нижчерозташовані шари металу прогріваються за рахунок теплопровідності. Важливий не струм, а велика його щільність. У скін-шарі Δ щільність струму збільшується в e разів відносно густини струму у заготовці, при цьому в скін-шарі виділяється 86,4% тепла від загального тепловиділення. Глибина скін-шару залежить від частоти випромінювання: чим вище частота, тим тонше скін-шар. Також вона залежить від відносної магнітної проникності μ матеріалу заготовки.

Для заліза, кобальту, нікелю та магнітних сплавів при температурі нижче точки Кюрі μ має величину від декількох сотень до десятків тисяч. Для інших матеріалів (розплави, кольорові метали, рідкі легкоплавкі евтектики, графіт, електропровідна кераміка і т. д.) μ приблизно дорівнює одиниці.

Застосування[ред.ред. код]

Індукційний нагрів металевого стрижня діаметром 25 мм з використанням 15 кВт на частоті 450 кГц.
  • Надчиста безконтактна плавка
  • Пайка і зварювання металу
  • Отримання дослідних зразків сплавів
  • Гнучка і термообробка деталей машин
  • Ювелірна справа
  • Обробка дрібних деталей, які можуть пошкодитися при газополум'яному або дуговому нагріванні
  • Поверхневе загартування
  • Загартовування і термообробка деталей складної форми
  • Знезараження медичного інструменту
  • Розпилення гетеру і прогрів (активація і тренування) катоду в процесі виробництва вакуумних електронних приладів.

Див. також[ред.ред. код]