Химия - Индукционный нагрев

01 марта 2011


Оглавление:
1. Индукционный нагрев
2. Применение
3. Недостатки
4. Замечания



Описание метода

Индукционный нагрев проводится следующим образом. Электропроводящая заготовка помещается в так называемый индуктор, представляющий собой один или несколько витков провода. В индукторе с помощью специального генератора наводятся мощные токи различной частоты, в результате чего вокруг индуктора возникает электромагнитное поле. Электромагнитное поле наводит в заготовке вихревые токи. Вихревые токи разогревают заготовку под действием джоулева тепла.

Система «индуктор-заготовка» представляет собой бессердечниковый трансформатор, в котором индуктор является первичной обмоткой. Заготовка является вторичной обмоткой, замкнутой накоротко. Магнитный поток между обмотками замыкается по воздуху.

На высокой частоте вихревые токи вытесняются образованным ими же магнитным полем в тонкие поверхностные слои заготовки Δ, в результате чего их плотность резко возрастает и заготовка разогревается. Нижерасположенные слои металла прогреваются за счет теплопроводности. В скин-слое Δ плотность тока уменьшается в e раз относительно плотности тока на поверхности заготовки, при этом в скин-слое выделяется 86,4 % тепла (от общего тепловыделения. Глубина скин-слоя зависит от частоты излучения, чем выше частота, тем тоньше скин-слой. Также она зависит от относительной магнитной проницаемости μ материала заготовки.

Для железа, кобальта, никеля и магнитных сплавов при температуре ниже точки Кюри μ имеет величину от нескольких сотен до десятков тысяч. Для остальных материалов μ примерно равна единице.

Формула для вычисления глубины скин-слоя в мм:

\Delta=10^3 \sqrt{\frac{\rho}{\mu\mu_0\pi f}} ,

где μ0 = 4π·10 — магнитная постоянная Гн/м, а ρ — удельное электрическое сопротивление материала заготовки при температуре обработки.

Например, при частоте 2 МГц глубина скин-слоя для меди около 0,25 мм, для железа ≈ 0,001 мм.

Индуктор сильно нагревается во время работы, так как сам поглощает собственное излучение. К тому же он поглощает тепловое излучение от раскаленной заготовки. Делают индукторы из медных трубок, охлаждаемых водой. Вода подается отсасыванием — этим обеспечивается безопасность в случае прожога или иной разгерметизации индуктора.



Просмотров: 5230


<<< История меди и бронзы