EOW May 2007

русский

Преимущества использования технологий индукционного нагрева при обработке проволочных изделий Отделение «Рэдайн» компании «Индактотерм хитинг энд уэлдинг текнолоджис лтд»

Основные принципы индукционного нагрева Для того чтобы в полной мере оценить многочисленные преимущества индукционного нагрева, важно сначала уяснить сами принципы, лежащие в основе этой технологии. Впервые появившись в начале 40-х годов XX века, промышленные установки индукционного нагрева вскоре нашли применение в самых различных производственных процессах, в том числе связанных с плавкой металлов, нагревом изделий перед гибкой или профилированием, а такжесразличными видами термической обработки изделий, включая их закалку и отпуск, а также сварку и пайку тугоплавкими припоями. К ранним примерам технологии индукционного нагрева также относятся ламповые осцилляторы, работавшие, как правило, на высоких частотах, и двигатель-генераторные установки, использовавшиеся для выработки необходимой для индукционного нагрева энергии в области нижних частот. понадобилось хрестоматийное определение процесса индукционного нагрева, то оно неизменно звучало бы следующим образом: «Индукционный нагрев происходит, когда металлический предмет помещается в переменное электромагнитное поле. Индукционный нагрев возникает за счет возбуждения молекулярной структуры предмета под Если бы нам

действием электромагнитного поля, когда его молекулы возбуждаются, сталкиваются и, как следствие, генерируют тепло».

Причина, по которой набранный из отдельных пластин элемент в виде трансформатора не нагревается под действием электромагнитной индукции, заключается в феномене, получившем название «глубина проникновения» или «толщина скин-слоя» и означающем глубину, на которую проникает приблизительно 80 % протекающего в заготовке тока. также рабочей частоте (измеряемой в герцах) на выходе индукционного источника мощности (генератора), наводящего электромагнитное поле. На высоких частотах глубина проникновения, или толщина скин-слоя, значительноменьше, чем на низких частотах, и это является ключевой причиной, по которой индукционный нагрев находит столь широкое применение в технологиях избирательной термической обработки изделий из стали, когда глубину цементации стали при термообработке можно точно контролировать путем тщательного подбора рабочей частоты индукционной системы. Ещё одним определяющим фактором при нагревании металлического предмета в электромагнитном поле является удельная мощность, измеряемая в киловаттах. Соответственно, чем больше удельная мощность при заданной частоте, тем ближе к поверхности предмета происходит нагревание, и наоборот, чем меньше удельная мощность, тем больше глубина, на которую распространяется Глубина проникновения пропорциональна электрического величине сопротивления нагреваемого материала, а

Таким

образом,

установку

индукционного

нагрева

можно

схематично виде электрического устройства, состоящего из простейшего трансформатора, в котором индукционный источник мощности (генератор), подающий нагрузку на индуктор (элемент), является первичной обмоткой, а подлежащий нагреву предмет, помещенный в магнитное поле этого индуктора (элемента), – вторичной обмоткой. мощности обеспечивается наведение переменного электромагнитного поля на индукторе (элементе). Благодаря явлению взаимной проводимости, линии магнитной индукции проходят сквозь предмет, создавая при этом некое препятствие на пути магнитного потока; и при протекании результирующего тока вырабатывается тепло. Глубина проникновения поля Описанное выше явление впервые было обнаружено английским физиком Майклом Фарадеем при проведении исследований с использованием электрического трансформатора. И действительно, для устранения эффекта нагревания трансформаторы впоследствии начали набирать из отдельных пластин (с целью устранения или снижения интенсивности нагрева трансформатора под действием электромагнитного поля). представить в Затем с помощью индукционного источника (генератора)

137

EuroWire – май 2007 г.