海瑞拓感應(yīng)加熱設(shè)備使用電磁感應(yīng)加熱應(yīng)用于多個(gè)行業(yè)的應(yīng)用。但什么是感應(yīng)加熱？它與其他加熱方法有何不同？

感應(yīng)線圈加熱金屬
對(duì)于那些不熟悉感應(yīng)加熱的人來(lái)說(shuō)，在幾秒鐘內(nèi)觀看線圈中的一塊金屬變成櫻桃紅可能會(huì)令人驚訝

感應(yīng)加熱是一種迷人的加熱方法。對(duì)于那些不熟悉電磁感應(yīng)的人來(lái)說(shuō)，在線圈中觀看一塊金屬片會(huì)在幾秒鐘內(nèi)變成櫻桃紅色。感應(yīng)加熱是一種多物理現(xiàn)象，包括電磁，傳熱，冶金和電路分析的復(fù)雜相互作用，它們緊密相關(guān)且高度非線性，因?yàn)椴牧系奈锢硇再|(zhì)取決于溫度，磁場(chǎng)強(qiáng)度和微觀結(jié)構(gòu)。同時(shí)，感應(yīng)加熱背后的基本概念很容易理解。

基礎(chǔ)

使交流電（AC）通過(guò)感應(yīng)線圈（例如，螺線管多匝線圈）產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，其以與線圈電流相同的頻率振蕩。60Hz AC將導(dǎo)致磁場(chǎng)每秒振蕩60次，400kHz AC將導(dǎo)致磁場(chǎng)每秒振蕩400,000次。

這種隨時(shí)間變化的磁場(chǎng)在靠近感應(yīng)線圈的導(dǎo)電物體中感應(yīng)出渦電流（法拉第電磁感應(yīng)定律）。感應(yīng)電流也以相同的頻率振蕩; 然而，它以與線圈電流相反的方向流動(dòng)（Lenz'定律）。

在導(dǎo)電材料的感應(yīng)加熱（IH）中存在兩種發(fā)熱機(jī)制。產(chǎn)生熱量的主要機(jī)制與熱量產(chǎn)生導(dǎo)體對(duì)感應(yīng)電流的固有抵抗力（焦耳效應(yīng)）。焦耳熱產(chǎn)生通常被稱為I ² R加熱，因?yàn)闊崃慨a(chǎn)生的大小與材料的電阻和其內(nèi)部感應(yīng)的總電流的平方成比例。

當(dāng)加熱鐵磁材料（例如碳鋼）并且與磁滯（磁化 - 退磁循環(huán)）相關(guān)聯(lián)時(shí)，發(fā)生第二發(fā)熱機(jī)制。由于分子之間的內(nèi)部摩擦，在磁疇反轉(zhuǎn)期間消散熱能。磁滯磁熱產(chǎn)生與所施加的頻率和磁滯回線的面積成比例，磁滯回線是化學(xué)成分，晶粒尺寸，溫度，磁場(chǎng)強(qiáng)度和頻率的復(fù)雜函數(shù)。

感應(yīng)加熱與其他加熱方法相比如何？

有許多方法可以加熱金屬材料，包括使用燃?xì)鉅t，流化床爐，鹽浴，紅外線加熱器等。這些方法在工件表面提供熱量產(chǎn)生。對(duì)流和熱輻射。由于來(lái)自表面的熱傳導(dǎo)，工件的表面下區(qū)域和芯部被加熱。感應(yīng)加熱根本不同，因?yàn)樗�產(chǎn)生內(nèi)部熱量。

內(nèi)部產(chǎn)生熱量的能力 - 結(jié)合選擇性加熱和高加熱強(qiáng)度能力 - 是這種加熱方法的非常有吸引力的特征。IH的這種固有特性可實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)量，高效率和可重復(fù)的加熱。

由于電磁趨膚效應(yīng)，大約86％的感應(yīng)功率（發(fā)熱）集中在導(dǎo)體的表面層內(nèi)，通常稱為電流穿透（或參考）深度。該深度與電阻率的平方根成比例，并且與電頻率的平方根和工件的相對(duì)磁導(dǎo)率成反比。

與較高頻率相比，較低頻率促進(jìn)更深的熱量產(chǎn)生。例如，熱鋼中的當(dāng)前穿透深度從60Hz處的72mm變化到10kHz處的5.6mm。

當(dāng)前的穿透深度也是溫度的函數(shù)（由于電磁特性的溫度依賴性），并且當(dāng)將碳鋼加熱到適合于熱加工的溫度時(shí)可以增加10倍以上。

海拓公司通過(guò)利用我們的經(jīng)驗(yàn)，工程專業(yè)知識(shí)，計(jì)算機(jī)模擬能力以及行業(yè)領(lǐng)先的實(shí)踐和理論知識(shí)，在開(kāi)發(fā)感應(yīng)加熱工藝時(shí)提供避免令人不快的意外的能力。

感應(yīng)加熱的優(yōu)點(diǎn)

• 深度發(fā)熱與高熱強(qiáng)度（如果需要）快速結(jié)合在工件上的明確區(qū)域的能力是該技術(shù)的一個(gè)有吸引力的特征，導(dǎo)致具有可重復(fù)質(zhì)量的低工藝循環(huán)時(shí)間（高生產(chǎn)率）。高度可控的熱強(qiáng)度范圍從適中的速率（例如，用于回火和消除應(yīng)力的應(yīng)用低至2°C-3°C / s）到高熱強(qiáng)度（例如，在齒輪硬化中超過(guò)800°C / s）開(kāi)發(fā)和優(yōu)化各種加熱過(guò)程。
• 感應(yīng)加熱比大多數(shù)其他加熱方法更節(jié)能環(huán)保，包括燃?xì)鉅t，鹽和鉛浴，滲碳或氮化系統(tǒng)。可以容易地去除由于存在殘留潤(rùn)滑劑或其他表面污染物而可能產(chǎn)生的任何煙霧。顯著減少熱量暴露是另一個(gè)有助于感應(yīng)加熱器的環(huán)境友好性和人體工程學(xué)的因素。安全方面的優(yōu)勢(shì)（既不使用燃燒也不使用環(huán)境污染物）與降低機(jī)器操作員的勞動(dòng)力成本和提高效率相結(jié)合，使IH成為具有吸引力的投資并獲得豐厚回報(bào)。
• 感應(yīng)加熱提供了顯著更高的加熱金屬材料表面質(zhì)量，并且顯著降低了氧化皮和脫碳。因此，可以減少或消除對(duì)再滲碳和/或金屬去除的需要。使用IH碳鋼（與使用燃?xì)鉅t相比）獲得的2到4倍的氧化皮減少可以節(jié)省大量成本。
• 感應(yīng)系統(tǒng)通常需要更短的啟動(dòng)和關(guān)閉時(shí)間，消除或顯著減少非生產(chǎn)性加熱的空閑時(shí)間。在非操作條件下不需要能量來(lái)建立或保持熱量。
• 感應(yīng)加熱的其他吸引人的功能是逐件處理功能，具有單獨(dú)的組件可追溯性。設(shè)備也很容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，并且可以使用先進(jìn)的過(guò)程控制和高精度的設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)。
• 感應(yīng)加熱提供高產(chǎn)品質(zhì)量，可重復(fù)性和熱處理部件的高尺寸穩(wěn)定性，具有低失真。在某些情況下，形狀變形非常小，可以消除后續(xù)的幾何校正操作（例如，利用SHarP-C技術(shù)進(jìn)行凸輪軸表面硬化可以消除矯直操作的需要）。

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加熱電感器

感應(yīng)加熱系統(tǒng)的主要組成部分是電感器，電源，負(fù)載匹配站，水冷和淬火（用于熱處理應(yīng)用）系統(tǒng)，控制器，總線網(wǎng)絡(luò)和工件本身。

加熱電感器，電感器，感應(yīng)線圈和線圈都是可互換地用于在工件中提供IH效應(yīng)的電氣設(shè)備的術(shù)語(yǔ)。電感器通常簡(jiǎn)稱為線圈，但其幾何形狀并不總是類似于經(jīng)典的圓形線圈形狀。

電感器不僅在形狀和形狀方面而且在尺寸上都有很大差異，通常設(shè)計(jì)用于特定應(yīng)用或類似應(yīng)用的系列。

感應(yīng)加熱

與一些燃燒方法不同，無(wú)論批量大小如何，感應(yīng)加熱都是高度可控的。通過(guò)感應(yīng)線圈改變電流，電壓和頻率，可實(shí)現(xiàn)微調(diào)的工程加熱，非常適用于硬化和回火，應(yīng)力消除，退火和其他形式的熱處理等應(yīng)用。高精度對(duì)于汽車，航空航天，軍事，越野機(jī)械以及石油和天然氣等關(guān)鍵行業(yè)至關(guān)重要，僅舉幾例。感應(yīng)加熱的優(yōu)點(diǎn)可以在諸如光纖，粘接，線材硬化，回火，釬焊，焊接，密封，涂層等應(yīng)用中看到。感應(yīng)加熱非常適合涉及鈦，貴金屬和一些的特殊金屬應(yīng)用。先進(jìn)的復(fù)合材料。通過(guò)感應(yīng)提供的精確加熱控制是無(wú)與倫比的。此外，使用與真空坩堝加熱應(yīng)用相同的加熱基礎(chǔ)，可以在大氣下進(jìn)行感應(yīng)加熱以用于連續(xù)應(yīng)用。例如，不銹鋼管和管的光亮退火。

感應(yīng)熔化

對(duì)于許多工藝，熔化是生產(chǎn)有用產(chǎn)品的第一步; 感應(yīng)熔化快速有效。通過(guò)改變感應(yīng)線圈的幾何形狀，感應(yīng)熔煉爐可以保持尺寸范圍從咖啡杯的體積到數(shù)百噸熔融金屬的電荷。此外，通過(guò)調(diào)整頻率和功率，海拓公司幾乎可以加工所有金屬和材料，包括但不限于鐵，鋼和不銹鋼合金，銅和銅基合金，鋁和硅。感應(yīng)設(shè)備是為每種應(yīng)用定制設(shè)計(jì)的，以確保其盡可能高效。

感應(yīng)真空熔煉

因?yàn)楦袘?yīng)加熱是使用磁場(chǎng)完成的，所以工件（或負(fù)載）可以通過(guò)耐火材料或一些其他非導(dǎo)電介質(zhì)與感應(yīng)線圈物理隔離。磁場(chǎng)將穿過(guò)該材料以在其中包含的負(fù)載中感應(yīng)出電壓。這意味著負(fù)載或工件可以在真空下或在精確控制的氣氛中加熱。這使得能夠處理活性金屬（Ti，Al），特種合金，硅，石墨和其他敏感的導(dǎo)電材料。

高頻感應(yīng)焊接

當(dāng)使用高頻（HT）電流進(jìn)行感應(yīng)時(shí)，甚至可以進(jìn)行焊接。例如，連續(xù)形成金屬帶，然后通過(guò)一組精確設(shè)計(jì)的輥，其唯一目的是迫使形成的帶邊緣在一起并產(chǎn)生焊縫。就在形成的帶材到達(dá)輥組之前，它通過(guò)感應(yīng)線圈。然后電流沿著由條帶邊緣產(chǎn)生的幾何“vee”向下流動(dòng)，而不是僅僅圍繞形成的通道的外部。當(dāng)電流沿著帶邊緣流動(dòng)時(shí)，它們將加熱到合適的焊接溫度（低于材料的熔化溫度）。當(dāng)邊緣被壓在一起時(shí)，所有碎屑，氧化物和其他雜質(zhì)被擠出以形成固態(tài)鍛造焊接。

未來(lái)

隨著高度工程材料，替代能源和賦予發(fā)展中國(guó)家權(quán)力的需求即將到來(lái)，感應(yīng)的獨(dú)特能力為未來(lái)的工程師和設(shè)計(jì)師提供了快速，高效和精確的加熱方法。