EOW May 2007

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Vantaggi derivanti dall’utilizzo della tecnologia del riscaldamento ad induzione nel trattamento di prodotti a base di filo Inductotherm Heating andWelding Technologies Ltd – Radyne Division

Il riscaldamento ad induzione: i principi di base

successivamente calore.” Di conseguenza, il riscaldamento ad induzione può essere paragonato alla configurazione di un semplice trasformatore, ove il primario del trasformatore comprende la sorgente della potenza induttiva o generatore ad induzione che alimenta potenza alla bobina o all’elemento d’induzione, mentre l’oggetto da riscaldare è posto nel campo magnetico di quella bobina o elemento e rappresenta il secondario del trasfor- matore. Viene quindi applicato un campo magneticoalternatoapartiredalla sorgente della potenza induttiva o generatore ad induzione, alla bobina o elemento d’induzione. Tramite una conduzione reciproca, delle linee di flusso magnetiche vengono fatte passare attraverso l’oggetto al fine di creare una resistenza al percorso del flusso; durante il flusso di corrente si ha la generazione di calore. Profondità di penetrazione Il fisico inglese Michael Faraday, nello sviluppare il trasformatoreelettrico, osservò inizialmente il fenomeno sopra descritto. In effetti, per eliminare quest’effetto termico, in seguito i trasformatori sono stati riprogettati con lamelle al fine di eliminare o ridurre gli effetti del campo elettromagnetico che riscaldava il trasfor- matore. La ragione per la quale un componente con lamelle utilizzato per realizzare un trasformatore non si riscalda tramite induzione elettromagnetica, dipende da un fenomeno noto come “profondità di penetrazione” o “profondità di riferimento”, che indica la profondità alla quale circa l’80% della corrente fluisce in un pezzo di lavoro.

Questa profondità è proporzionale alla resistenza elettrica del materiale che si riscalda e alla frequenza di uscita operativa (misurata in Hertz) della sorgente della potenzainduttivaogeneratoreadinduzione che produce il campo magnetico. A frequenze elevate, la profondità di penetrazione o di riferimento è limitata rispetto alle basse frequenze. É questa una ragione fondamentale per cui il riscaldamento ad induzione è ampia- mente utilizzato nei trattamenti termici selettivi dell’acciaio ove le profondità di cementazione del trattamento termico possono essere controllate con precisione selezionando accuratamente la frequenza di uscita del sistema d’induzione. Un altro fattore essenziale che influenza il riscaldamento di un oggettometallico in un campo elettromagnetico è rappresentato dalla densità della potenza misurata in chilowatt: maggiore è la densità di potenza per una data frequenza, tanto più vicino alla superficie avviene il riscaldamento. D’altro canto, minore è la densità di potenza, e più è profondo il riscald- amento. Ne consegue che l’utilizzo del riscaldamento ad induzione per qualsiasi processo specifico è strettamente legato alla selezione della corretta frequenza di uscita della sorgente della potenza induttiva e alla corretta densità di potenza per una data applicazione. Calcolo della frequenza Alle frequenze utilizzate per il riscalda- mento ad induzione, la corrente tende a fluire sulla superficie del conduttore ad una profondità che dipende dalla

Per meglio comprendere i numerosi vantaggi associati al riscaldamento ad induzione, vanno innanzi tutto colti i principi fondamentali che sono alla base di questa tecnologia. Utilizzata in numerosi processi sin dalla sua applicazione commercialenei primi anni 40, la tecnologia ad induzione comprendeva numerose applicazioni quali la fusione di metalli, il riscaldamento che precede la piegatura o la formatura, diversi trattamenti di riscaldamento quali l’indurimento e il rinvenimento e l’unione di metalli tramite brasatura o saldatura. Alcuni esempi anteriori di riscaldamento ad induzione riguardavano inoltre lo sviluppo di oscillatori a radiofrequenze o del tipo a tubo, generalmente funzionanti a frequenze elevate, e gruppi convertitori utilizzati per generare la potenza per il riscaldamento ad induzione a basse frequenze. Volendo dare una definizione del processo del riscaldamento ad induzione, questa sarebbe invariabilmente: “Il riscaldamento ad induzione ha luogo quando un oggetto metallico è posto in un campo elettromagnetico variabile. Il riscaldamento ad induzione è generato tramite agitazione della struttura molecolare dell’oggetto prodotta dal campo elettromagnetico ed avviene quando le molecole vengono eccitate ed entrano in collisione generando

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EuroWire – Maggio 2007