מכונות התכה אינדוקציה

ש: מהי אינדוקציה אלקטרומגנטית?

אינדוקציה אלקטרומגנטית התגלתה על ידי מייקל פאראדיי בשנת 1831, וג'יימס קלרק מקסוול תיאר אותה מתמטית כחוק האינדוקציה של פאראדיי. אינדוקציה אלקטרומגנטית היא זרם שנוצר בגלל ייצור מתח (כוח אלקטרו-מוטיבי) עקב משתנה של שדה מגנטי. זה קורה גם כאשר מוליך ממוקם בשדה מגנטי נע (בעת שימוש במקור מתח AC) או כאשר מוליך נע כל הזמן בשדה מגנטי נייח. לפי ההגדרה המופיעה להלן, מייקל פאראדיי סידר חוט מוליך המחובר למכשיר כדי למדוד את המתח על פני המעגל. כאשר מגנט מוט מועבר דרך הסלילה, גלאי המתח מודד את המתח במעגל. באמצעות הניסוי שלו, הוא גילה שישנם גורמים מסוימים המשפיעים על ייצור המתח הזה. הם:
מספר סלילים: המתח המושרה עומד ביחס ישר למספר הסיבובים/סלילים של החוט. גדול יותר מספר הסיבובים, גדול יותר המתח

שינוי שדה מגנטי: שינוי שדה מגנטי משפיע על המתח המושרה. זה יכול להיעשות על ידי הזזת השדה המגנטי סביב המוליך או הזזת המוליך בשדה המגנטי.
אולי תרצה לבדוק את המושגים האלה הקשורים לאינדוקציה:
אינדוקציה – אינדוקציה עצמית ואינדוקציה הדדית
אלקטרומגנטיות
נוסחת אינדוקציה מגנטית.

ש: מהו חימום אינדוקציה?

האינדוקציה הבסיסית מתחילה בסליל של חומר מוליך (לדוגמה, נחושת). כאשר זרם זורם דרך הסליל, נוצר שדה מגנטי בתוך הסליל ומסביבו. היכולת של השדה המגנטי לבצע עבודה תלויה בעיצוב הסליל וכן בכמות הזרם הזורם דרך הסליל.
כיוון השדה המגנטי תלוי בכיוון זרימת הזרם, ולכן זרם חילופין דרך הסליל

יגרום לשינוי כיוון של שדה מגנטי בקצב זהה לתדירות זרם החילופין. זרם AC 60Hz יגרום לשדה המגנטי להחליף כיוונים 60 פעמים בשנייה. זרם AC של 400kHz יגרום לשדה המגנטי לעבור 400,000 פעמים בשנייה. כאשר חומר מוליך, חתיכת עבודה, מונח בשדה מגנטי משתנה (לדוגמה, שדה שנוצר עם AC), יושרה מתח ביצירה (חוק פאראדיי). המתח המושרה יגרום לזרימת אלקטרונים: זרם! הזרם הזורם דרך חלק העבודה ילך בכיוון ההפוך לזרם בסליל. זה אומר שאנחנו יכולים לשלוט בתדירות הזרם ביצירה על ידי שליטה בתדירות הזרם ב

סליל.כאשר זרם זורם בתווך, תהיה התנגדות מסוימת לתנועת האלקטרונים. התנגדות זו מופיעה כחום (אפקט החימום של ג'ול). חומרים עמידים יותר בפני זרימת אלקטרונים יפלטו יותר חום ככל שהזרם זורם דרכם, אך בהחלט ניתן לחמם חומרים בעלי מוליכים גבוהים (למשל נחושת) באמצעות זרם מושרה. תופעה זו היא קריטית לחימום אינדוקטיבי. מה אנחנו צריכים לחימום אינדוקטיבי? כל זה אומר לנו שאנחנו צריכים שני דברים בסיסיים כדי שחימום אינדוקטיבי יתרחש:
שדה מגנטי משתנה

חומר מוליך חשמלי המוכנס לשדה המגנטי
איך חימום אינדוקציה בהשוואה לשיטות חימום אחרות?
ישנן מספר שיטות לחמם חפץ ללא אינדוקציה. חלק מהשיטות התעשייתיות הנפוצות יותר כוללות תנורי גז, תנורים חשמליים ואמבטיות מלח. שיטות אלו מסתמכות כולן על העברת חום למוצר ממקור החום (מבער, גוף חימום, מלח נוזלי) באמצעות הסעה וקרינה. לאחר חימום פני השטח של המוצר, החום עובר דרך המוצר עם הולכה תרמית.
מוצרים מחוממים באינדוקציה אינם מסתמכים על הסעה וקרינה לצורך העברת חום למשטח המוצר. במקום זאת, חום נוצר על פני המוצר על ידי זרימת הזרם. החום ממשטח המוצר מועבר לאחר מכן דרך המוצר עם הולכה תרמית.

העומק שאליו נוצר חום ישירות באמצעות הזרם המושרה תלוי במשהו שנקרא עומק הייחוס החשמלי. עומק ההתייחסות החשמלי תלוי מאוד בתדירות זרם החילופין הזורם דרך חלק העבודה. זרם בתדר גבוה יותר יביא לעומק ייחוס חשמלי רדוד יותר וזרם בתדר נמוך יותר יביא לעומק ייחוס חשמלי עמוק יותר. עומק זה תלוי גם בתכונות החשמליות והמגנטיות של חלק העבודה.
עומק התייחסות חשמלי של תדר גבוה ונמוך חברות בקבוצת Inductotherm מנצלות את התופעות הפיזיקליות והחשמליות הללו כדי להתאים אישית פתרונות חימום למוצרים ויישומים ספציפיים. השליטה הקפדנית של הספק, תדר וגיאומטריית סליל מאפשרת לחברות קבוצת Inductotherm לתכנן ציוד עם רמות גבוהות של בקרת תהליך ואמינות ללא קשר ליישום.
עבור תהליכים רבים התכה היא השלב הראשון בהפקת מוצר שימושי; התכת אינדוקציה מהירה ויעילה. על ידי שינוי הגיאומטריה של סליל האינדוקציה, תנורי היתוך אינדוקציה יכולים להחזיק מטענים שנעים בגודל מנפח של ספל קפה ועד למאות טונות של מתכת מותכת. יתרה מכך, על ידי התאמת תדר והספק, חברות קבוצת Inductotherm יכולות לעבד כמעט את כל המתכות והחומרים לרבות אך לא רק: ברזל, פלדה וסגסוגות נירוסטה, סגסוגות על בסיס נחושת ונחושת, אלומיניום וסיליקון. ציוד אינדוקציה מתוכנן בהתאמה אישית לכל יישום כדי להבטיח שהוא יעיל ככל האפשר. יתרון מרכזי הטמון בהיתוך אינדוקציה הוא ערבוב אינדוקטיבי. בכבשן אינדוקציה, חומר המטען המתכתי נמס או מחומם על ידי זרם שנוצר על ידי שדה אלקטרומגנטי. כאשר המתכת הופכת מותכת, שדה זה גורם גם לאמבטיה לזוז. זה נקרא ערבוב אינדוקטיבי. תנועה מתמדת זו מערבבת באופן טבעי את האמבט מייצרת תערובת הומוגנית יותר ומסייעת בסגסוגת. כמות הערבול נקבעת לפי גודל הכבשן, הכוח המוכנס למתכת, תדירות השדה האלקטרומגנטי והסוג

ספירת המתכת בכבשן. ניתן לתפעל את כמות הערבול האינדוקטיבי בכל תנור נתון עבור יישומים מיוחדים במידת הצורך. התכת ואקום אינדוקציה מכיוון שחימום אינדוקציה מתבצע באמצעות שדה מגנטי, ניתן לבודד פיזית את חלקת העבודה (או העומס) מסליל האינדוקציה על ידי עקשן או אחר מדיום לא מוליך. השדה המגנטי יעבור דרך החומר הזה כדי לגרום למתח בעומס הכלול בתוכו. משמעות הדבר היא שניתן לחמם את המטען או חלקת העבודה תחת ואקום או באווירה מבוקרת בקפידה. זה מאפשר עיבוד של מתכות תגובתיות (Ti, Al), סגסוגות מיוחדות, סיליקון, גרפיט וחומרים מוליכים רגישים אחרים. חימום אינדוקציה בניגוד לשיטות בעירה מסוימות, חימום אינדוקציה ניתן לשליטה מדויקת ללא קשר לגודל האצווה.

שינוי הזרם, המתח והתדר באמצעות סליל אינדוקציה מביא לחימום מהונדס מכוון עדין, מושלם עבור יישומים מדויקים כמו התקשות מארז, התקשות והיסוס, חישול וצורות אחרות של טיפול בחום. רמה גבוהה של דיוק חיונית ליישומים קריטיים כמו רכב, תעופה וחלל, סיבים אופטיים, הדבקת תחמושת, התקשות חוטים וחידוד חוט קפיצי. חימום אינדוקציה מתאים ליישומי מתכת מיוחדים הכוללים טיטניום, מתכות יקרות וחומרים מרוכבים מתקדמים. בקרת החימום המדויקת הזמינה עם אינדוקציה היא ללא תחרות. יתר על כן, באמצעות אותם יסודות חימום כמו יישומי חימום כור היתוך ואקום, ניתן לבצע חימום אינדוקציה תחת האטמוספירה עבור יישומים מתמשכים. למשל חישול בהיר של צינור וצינור נירוסטה.

ריתוך אינדוקציה בתדר גבוה
כאשר אינדוקציה מועברת באמצעות זרם תדר גבוה (HF), אפילו ריתוך אפשרי. ביישום זה עומקי ההתייחסות החשמליים הרדודים מאוד שניתן להשיג באמצעות זרם HF. במקרה זה נוצרת רצועת מתכת ברציפות, ולאחר מכן עוברת דרך קבוצה של גלילים מהונדסים בדיוק, שמטרתם היחידה היא לכפות את קצוות הרצועה שנוצרו יחדיו וליצור את הריתוך. רגע לפני שהרצועה שנוצרה מגיעה לסט הגלילים, היא עוברת דרך סליל אינדוקציה. במקרה זה זרם זורם מטה לאורך ה"וי" הגיאומטרי שנוצר על ידי קצוות הרצועה במקום רק סביב החלק החיצוני של הערוץ שנוצר. כאשר זרם זורם לאורך קצוות הרצועה, הם יתחממו לטמפרטורת ריתוך מתאימה (מתחת לטמפרטורת ההיתוך של החומר). כאשר הקצוות נלחצים זה לזה, כל הפסולת, התחמוצות וכל זיהומים אחרים נאלצים החוצה כדי לגרום לריתוך חישול במצב מוצק.

העתיד עם העידן המתקרב של חומרים מהונדסים מאוד, אנרגיות חלופיות והצורך בהעצמת מדינות מתפתחות, היכולות הייחודיות של אינדוקציה מציעות למהנדסי ומעצבי העתיד שיטת חימום מהירה, יעילה ומדויקת.