Induktionssmältningsmaskiner

F: Vad är elektromagnetisk induktion?

Elektromagnetisk induktion upptäcktes av Michael Faraday 1831, och James Clerk Maxwell beskrev det matematiskt som Faradays induktionslag. Elektromagnetisk induktion är en ström som produceras på grund av spänningsproduktion (elektromotorisk kraft) på grund av ett förändrat magnetfält. Detta händer antingen när en ledare placeras i ett rörligt magnetfält (vid användning av en växelströmskälla) eller när en ledare ständigt rör sig i ett stationärt magnetfält. Enligt inställningen nedan, arrangerade Michael Faraday en ledande tråd kopplad till en enhet för att mäta spänningen över kretsen. När en stavmagnet förs genom spolningen mäter spänningsdetektorn spänningen i kretsen. Genom sitt experiment upptäckte han att det finns vissa faktorer som påverkar denna spänningsproduktion. De är:
Antal spolar: Den inducerade spänningen är direkt proportionell mot antalet varv/spolar i tråden. Fler varv, större spänning produceras

Ändring av magnetfält: Ändring av magnetfält påverkar den inducerade spänningen. Detta kan göras genom att antingen flytta magnetfältet runt ledaren eller flytta ledaren i magnetfältet.
Du kanske också vill kolla in dessa koncept relaterade till induktion:
Induktion – Självinduktion och ömsesidig induktion
Elektromagnetism
Magnetisk induktionsformel.

F: Vad är induktionsvärme?

Grundinduktionen börjar med en spole av ledande material (till exempel koppar). När ström flyter genom spolen alstras ett magnetfält i och runt spolen. Förmågan hos magnetfältet att utföra arbete beror på spoldesignen såväl som mängden ström som flyter genom spolen.
Riktningen på magnetfältet beror på strömriktningen, alltså en växelström genom spolen

kommer att resultera i att ett magnetfält ändrar riktning i samma takt som växelströmmens frekvens. 60Hz AC-ström gör att magnetfältet byter riktning 60 gånger i sekunden. 400 kHz växelström kommer att få magnetfältet att växla 400 000 gånger i sekunden. När ett ledande material, ett arbetsstycke, placeras i ett föränderligt magnetfält (till exempel ett fält som genereras med växelström), kommer spänning att induceras i arbetsstycket (Faradays lag). Den inducerade spänningen kommer att resultera i flödet av elektroner: ström! Strömmen som flyter genom arbetsstycket kommer att gå i motsatt riktning som strömmen i spolen. Detta innebär att vi kan styra frekvensen av strömmen i arbetsstycket genom att styra frekvensen av strömmen i arbetsstycket

spole. När ström flyter genom ett medium kommer det att finnas ett visst motstånd mot elektronernas rörelse. Detta motstånd visar sig som värme (The Joule Heating Effect). Material som är mer motståndskraftiga mot flödet av elektroner kommer att avge mer värme när ström flyter genom dem, men det är säkert möjligt att värma högledande material (till exempel koppar) med hjälp av en inducerad ström. Detta fenomen är avgörande för induktiv uppvärmning. Vad behöver vi för induktionsuppvärmning? Allt detta säger oss att vi behöver två grundläggande saker för att induktionsuppvärmning ska inträffa:
Ett föränderligt magnetfält

Ett elektriskt ledande material placerat i magnetfältet
Hur är induktionsuppvärmning jämfört med andra uppvärmningsmetoder?
Det finns flera metoder för att värma ett föremål utan induktion. Några av de vanligaste industriella metoderna inkluderar gasugnar, elektriska ugnar och saltbad. Dessa metoder är alla beroende av värmeöverföring till produkten från värmekällan (brännare, värmeelement, flytande salt) genom konvektion och strålning. När ytan på produkten är uppvärmd överförs värmen genom produkten med värmeledning.
Induktionsuppvärmda produkter är inte beroende av konvektion och strålning för att leverera värme till produktytan. Istället genereras värme i produktens yta genom strömflödet. Värmen från produktytan överförs sedan genom produkten med värmeledning.

Djupet till vilket värme genereras direkt med hjälp av den inducerade strömmen beror på något som kallas det elektriska referensdjupet. Det elektriska referensdjupet beror mycket på frekvensen av växelströmmen som flyter genom arbetsstycket. Högre frekvensström kommer att resultera i ett grundare elektriskt referensdjup och en lägre frekvensström kommer att resultera i ett djupare elektriskt referensdjup. Detta djup beror också på arbetsstyckets elektriska och magnetiska egenskaper.
Elektriskt referensdjup för hög- och lågfrekvent Inductotherm-gruppens företag drar fördel av dessa fysiska och elektriska fenomen för att skräddarsy uppvärmningslösningar för specifika produkter och applikationer. Den noggranna kontrollen av effekt, frekvens och spolgeometri gör att Inductotherm Group-företagen kan designa utrustning med höga nivåer av processkontroll och tillförlitlighet oavsett applikation. Induktionssmältning
För många processer är smältning det första steget för att producera en användbar produkt; induktionssmältning är snabb och effektiv. Genom att ändra induktionsspolens geometri kan induktionssmältugnar hålla laddningar som varierar i storlek från volymen av en kaffemugg till hundratals ton smält metall. Vidare, genom att justera frekvens och effekt, kan Inductotherm-koncernens företag bearbeta praktiskt taget alla metaller och material inklusive men inte begränsat till: järn, stål och rostfria stållegeringar, koppar och kopparbaserade legeringar, aluminium och kisel. Induktionsutrustning är specialdesignad för varje applikation för att säkerställa att den är så effektiv som möjligt. En stor fördel som är inneboende med induktionssmältning är induktiv omrörning. I en induktionsugn smälts eller värms metallladdningsmaterialet av ström som genereras av ett elektromagnetiskt fält. När metallen smälter gör detta fält också att badet rör sig. Detta kallas induktiv omrörning. Denna konstanta rörelse blandar naturligt badet vilket ger en mer homogen blandning och hjälper till med legeringen. Mängden omrörning bestäms av storleken på ugnen, kraften i metallen, frekvensen av det elektromagnetiska fältet och typen

antalet metall i ugnen. Mängden induktiv omrörning i en given ugn kan manipuleras för speciella tillämpningar om så krävs. Induktionsvakuumsmältning Eftersom induktionsuppvärmning åstadkommes med hjälp av ett magnetfält kan arbetsstycket (eller lasten) fysiskt isoleras från induktionsspolen genom eldfast eller något annat icke-ledande medium. Magnetfältet kommer att passera genom detta material för att inducera en spänning i lasten som finns inom. Detta innebär att lasten eller arbetsstycket kan värmas upp under vakuum eller i en noggrant kontrollerad atmosfär. Detta möjliggör bearbetning av reaktiva metaller (Ti, Al), speciallegeringar, kisel, grafit och andra känsliga ledande material. Induktionsuppvärmning Till skillnad från vissa förbränningsmetoder är induktionsuppvärmning exakt styrbar oavsett satsstorlek.

Att variera ström, spänning och frekvens genom en induktionsspole resulterar i finjusterad teknisk uppvärmning, perfekt för exakta applikationer som härdning, härdning och härdning, glödgning och andra former av värmebehandling. En hög precisionsnivå är avgörande för kritiska applikationer som fordon, flyg, fiberoptik, ammunitionsbindning, trådhärdning och härdning av fjädertråd. Induktionsuppvärmning är väl lämpad för specialmetallapplikationer som involverar titan, ädelmetaller och avancerade kompositer. Den exakta värmekontrollen som finns tillgänglig med induktion är oöverträffad. Vidare, med användning av samma uppvärmningsprinciper som applikationer för uppvärmning av vakuumdegel, kan induktionsvärme utföras under atmosfären för kontinuerliga applikationer. Till exempel ljusglödgning av rostfritt stålrör och rör.

Högfrekvent induktionssvetsning
När induktion levereras med högfrekvent (HF) ström är jämn svetsning möjlig. I denna applikation de mycket grunda elektriska referensdjupen som kan uppnås med HF-ström. I detta fall formas en remsa av metall kontinuerligt och passerar sedan genom en uppsättning exakt konstruerade rullar, vars enda syfte är att tvinga ihop de formade remskanterna och skapa svetsen. Strax innan den formade remsan når uppsättningen rullar, passerar den genom en induktionsspole. I detta fall flyter ström ner längs den geometriska "vee" som skapas av bandkanterna istället för precis runt utsidan av den bildade kanalen. När ström flyter längs bandkanterna kommer de att värmas upp till en lämplig svetstemperatur (under materialets smälttemperatur). När kanterna pressas ihop, tvingas allt skräp, oxider och andra föroreningar ut för att resultera i en fast formsmedssvets.

Framtiden Med den kommande tidsåldern av högkonstruerade material, alternativa energier och behovet av att stärka utvecklingsländer, erbjuder induktionens unika möjligheter framtidens ingenjörer och designers en snabb, effektiv och exakt metod för uppvärmning.