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什么是感應

2020-10-23  來自: 輝縣市恒豐電子有限公司 瀏覽次數:222

什么是感應

恒豐公司將電磁感應技術應用于多個行業的熔化、加熱和焊接操作。那么,為何要使用感應技術呢?感應技術和其他加熱方法有何不同?

對一般工程師而言,感應是一種極好的加熱方法,而對于不熟悉感應加熱的人來說,看到線圈內的金屬條在幾秒鐘之內熱到發紅是非常令人吃驚的事情。雖然感應加熱設備涉及到物理、電磁、功率電子學和加工控制等專業領域,但感應加熱的基本概念其實簡單易懂。


基本原理:

Michael Faraday發現感應現象,基本說來就是導電材料(比如銅)線圈,電流通過線圈,線圈內和線圈周圍就會產生磁場。磁場作用的能力取決于線圈設計,以及通過線圈的電流量。

什么是感應

磁場方向取決于電流方向,因此,通過線圈的交流電電流方向的變化會導致磁場方向改變,變化速度與交流電電流變化速度相同。60Hz 交流電會導致磁場在一秒內變換60次方向。400kHz 交流電會導致磁場在一秒內變換400,000次方向。

在不斷變化的磁場(比如交流電產生的磁場)內放置導電材料工件時,工件內會產生電壓(法拉第定律)。感應電壓會帶來電子的流動:這就是電流!通過工件的電流與線圈中電流的方向相反。這就表示,我們可以通過控制線圈中電流的頻率,從而控制工件中電流的頻率。

當電流通過介質時,電子的移動會遇到一定的阻力。這種阻力表現為熱(焦耳熱效應)。雖然當電流通過材料時,材料對電子流發生的阻力越大,產生的熱量也就越多,但是,使用感應電流加熱高導電性材料(比如銅)也是可能的。這種現象對于感應加熱是非常重要的。

感應加熱需要哪些要素?

所有這些告訴我們,感應加熱的產生需要兩個基本要素:

1.不斷變化的磁場

2.放置在磁場內的導電材料

感應加熱和其他加熱方法相比如何?

什么是感應

不通過感應來加熱物品的方法有很多。更通用的工業實踐方法包括燃氣爐、電路和鹽浴。這些是通過對流和輻射將熱源(燃燒器、發熱元件、液體鹽)的熱量轉移到產品中去。一旦產品表面加熱,熱量會通過熱傳導傳遞到整個產品。

什么是感應

感應加熱產品并非依賴對流和輻射將熱量傳遞到產品表面,其熱量是由產品表面的電流流動產生的,產品表面的熱量通過熱傳導,傳遞到整個產品。感應電流直接產生的熱傳導深度取決于所謂的電參考深度。

電參考深度很大程度上取決于通過工件的交流電頻率。電流頻率越高,電參考深度越淺,電流頻率越低,電參考深度越深。該深度同樣還取決于工件的電氣性質和磁性。

什么是感應

恒豐公司利用該等物理和電氣現象,為特定產品和應用量身定制了加熱解決方案。對功率、頻率和線圈幾何結構的嚴謹控制使得恒豐公司在任何應用領域都能設計出具有高度過程控制和可靠性的設備。

感應熔化

什么是感應

對很多工序而言,生產有用產品的第一步就是熔化;感應熔化快速。通過更改感應線圈的幾何結構,感應熔化電爐可容納小到咖啡杯大到幾百噸熔融金屬的爐料。另外,通過調整頻率和功率,恒豐幾乎可加工所有金屬和材料,包括但不限于鐵、鋼和不銹鋼合金、銅和銅合金、鋁和硅。感應設備是針對各種應用量身定制的,以盡可能的確保其效率。

感應真空熔化

由于需使用磁場才能實現感應加熱,因此可使用耐火或其他非導電介質,將工件(或負載)與感應線圈隔離開來。磁場會通過該材料,并在磁場負載中產生感應電壓。這就表示,負載或工件可在真空條件下加熱,或在嚴謹控制的環境中加熱。這使得活性金屬(鈦、鋁),特種合金、硅、石墨和其他敏感導電材料的加工成為可能。

感應加熱

與某些燃燒方法不同,無論產品批量大小,感應加熱均可控制。通過更改通過感應線圈中的電流、電壓和頻率,可對工藝加熱進行微調,特別適用于表面硬化、硬化和回火、退火和其他形式的熱處理等應用。對于汽車、航空航天、光導纖維、焊接、金屬絲硬化和彈簧鋼絲回火等關鍵應用而言。感應加熱非常適用于鈦、貴金屬和高級復合材料的特種金屬應用。感應所帶來的加熱控制是沒法比的。另外,使用相同的加熱原理,比如真空坩鍋加熱,可在空氣中連續進行感應加熱。比如,不銹鋼管的非氧化退火。

高頻率感應焊接

什么是感應

通過高頻率(HF)電流發生的感應甚至可進行焊接。在該應用中,高頻率電流發生的電參考深度較淺。在此情況下,可連續形成一條金屬,然后,金屬條通過一系列設計的輥筒,以讓成形的金屬條邊緣結合在一起,焊接成整體。在成形金屬條到達輥筒之前,會通過一個感應線圈。在此情況下,電流沿金屬條邊緣形成的“vee”字形往下流動,而非在成形通道外周圍流動。電流沿金屬條邊緣流動時,會將金屬條加熱到合適的焊接溫度(材料熔化溫度之下)。當金屬條邊緣壓在一起時,所有碎片、氧化物和其他雜質都會擠出以形成固態的鍛焊焊縫。

未來應用

隨著高度工程化材料時代的到來,替代能源和崛起的發展中國家的需求,感應的能力為未來的工程師和設計師提供了一個快速、有效的加熱方法。


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