Elektromagnetische inductietheorie is volwassen, inductieverwarming is een veelgebruikte verwarmingsmethode, vooral bij de oppervlaktewarmtebehandeling, heeft de voordelen van een eenvoudig proces, kleine vervorming, hoog rendement, energiebesparing en milieubescherming, gemakkelijk om de automatisering van het proces te realiseren , de uitstekende prestaties van de verhardingslaag, enz. Met de voortdurende vooruitgang van de industriële technologie wordt inductieverhitting ook steeds briljanter.
Inductieverwarmingsapparatuur kan worden onderverdeeld in vermogensfrequentie, middenfrequentie, superaudiofrequentie en hoge frequentie volgens de vermogensfrequentie, die hun eigen frequentiebereik en verwarmingsvermogensdichtheid heeft.
Inductieverhitting is hoofdzakelijk gebaseerd op drie basisprincipes: elektromagnetische inductie, "skin-effect" en warmtegeleiding.
Wanneer de wisselstroom door de geleider gaat, zal de geïnduceerde elektromotorische kracht in de geleider worden opgewekt onder invloed van het gevormde magnetische wisselveld. Hoe dichter het bij het centrum is, hoe groter de geïnduceerde ELEKTROmotorische kracht, de stroom van de geleider neigt naar de oppervlaktelaag en de stroomintensiteit neemt exponentieel af van het oppervlak naar het midden, zoals weergegeven in figuur 1. Dit fenomeen is bekend als het huideffect van wisselstroom.
Door de werking van de kracht-elektromotorische kracht en de zelf-geïnduceerde elektromotorische kracht, wordt de maximale magnetische veldsterkte van het codirectionele stroomsysteem gegenereerd aan de buitenkant van het geleideroppervlak en wordt de maximale magnetische veldsterkte van het omgekeerde stroomsysteem gegenereerd aan de binnenkant van het geleideroppervlak, wat het nabijheidseffect is.
Het nabijheidseffect kan worden gebruikt om de juiste vorm van de sensor op het oppervlak van de bewerkte onderdelen voor centrale verwarming te selecteren, zodat de huidige concentratie in de sensorbreedte ongeveer gelijk is aan het gebied.
Hoe kleiner de afstand tussen geleiders, hoe sterker het nabijheidseffect.
Het fenomeen dat de stroom door de inductiespoel wordt geconcentreerd op het binnenoppervlak wordt het ringeffect genoemd. Het ringvormige effect is het resultaat van de toename van de zelf-geïnduceerde elektromotorische kracht van het externe oppervlak als gevolg van de werking van het wisselstroom magnetische veld van de inductiespoel.
Bij het verwarmen van het buitenoppervlak is het ringvormige effect gunstig, maar bij het verwarmen van het vlak en het binnenste gat zal het de elektrische efficiëntie van de inductor aanzienlijk verminderen. Om de efficiëntie van de vlak- en binnengatsensoren te verbeteren, worden vaak magnetische geleiders opgesteld om de verdeling van de magnetische veldsterkte te veranderen, waardoor de stroom naar het oppervlak wordt gedwongen waar het onderdeel moet worden verwarmd. Een magnetisch geleidend lichaam heeft de functie om stroom naar de tegenoverliggende zijde te sturen.
Het oppervlakte-effect, nabijheidseffect en ringeffect nemen toe met de toename van de wisselstroomfrequentie. Bovendien nemen het nabijheidseffect en het ringeffect toe met de toename van de dwarsdoorsnede van de geleider, de afname van de ruimte tussen twee geleiders en de afname van de ringradius.
Uit de verdelingsvergelijking van de magnetische veldintensiteit kan worden verkregen.
De basisvergelijkingen van de magnetische veldintensiteitsverdeling laten zien dat de wervelstroomintensiteit exponentieel varieert met de oppervlakteafstand. De wervel is sterk geconcentreerd in de oppervlaktelaag en neemt snel af met toenemende afstand. In technische toepassingen wordt gespecificeerd dat Ix daalt tot 1/e (e=2.718) van het oppervlak als de diepte van de stroompenetratie, uitgedrukt door. Als de eenheid Ω rho, cm is, bruikbaar onder type voor de delta (mm)
Omdat de warmte die door de vortex wordt gegenereerd evenredig is met het kwadraat van de vortex (Q=0.24I0 Rt), daalt de warmte van het oppervlak naar het midden sneller dan de vortex. Uit berekeningen blijkt dat 86.5% van de warmte in de deltalamellen zit, terwijl er buiten de deltalamellen geen wervelingen ontstaan. Bovenstaande bepalingen zijn met voldoende nauwkeurigheid toegepast.
De weerstand van het staalmateriaal rho stijgt samen met de stijging van de temperatuur in het verwarmingsproces (binnen het bereik van 800-900 ℃, de soortelijke weerstand van verschillende stalen basis hetzelfde, ongeveer 10 e - 4 (Ω, cm); De doorlaatbaarheid is in principe onveranderd onder het verlies van magnetisme punt (de waarde is gerelateerd aan sterkte), maar daalt plotseling tot de permeabiliteit van vacuüm = 1 wanneer het verlies van magnetisme punt wordt bereikt.Daarom, wanneer de temperatuur het demagnetisatiepunt bereikt, de penetratiediepte van de vortex zal aanzienlijk toenemen.De diepte van wervelpenetratie voorbij het verlies van het magnetische veld wordt "thermische penetratiediepte" genoemd.Onder het verlies van magnetische punt wordt "koude wervelpenetratiediepte" genoemd.
De verandering van de wervelstroomintensiteit van het werkstukoppervlak naar de diepte wordt verdeeld volgens de kenmerken van de koude toestand op het moment voordat de inductor de hoogfrequente stroom inschakelt en de werkstuktemperatuur begint te stijgen. Wanneer er een dunne laag op het oppervlak is die het magnetische verliespunt overschrijdt, verandert de wervelstroomintensiteit bij de interne kruising naast de dunne laag plotseling en wordt de verwarmingslaag van het werkstuk in twee lagen verdeeld. De wervelstroomintensiteit van de buitenste laag nam aanzienlijk af en de maximale wervelstroomintensiteit was op de kruising van de twee lagen. Als gevolg hiervan neemt de verwarmingssnelheid van het oppervlak met hoge temperatuur snel af, wordt de temperatuur van de kruising versneld en beweegt deze snel naar binnen.
Deze elektrische verwarmingsmethode, die afhankelijk is van wervelstromen om continu het interieur binnen te "stappen", is uniek voor inductieverwarming. Onder snelle verwarmingsomstandigheden zal het oppervlak niet oververhit raken, zelfs niet wanneer er een grote stroom op het onderdeel wordt uitgeoefend.
Wanneer de dikte van de hogetemperatuurlaag magnetisme verliest en de penetratiediepte van de hete wervelstroom overschrijdt, neemt de diepte van de verwarmingslaag voornamelijk toe door middel van warmtegeleiding, en zijn het verwarmingsproces en de temperatuurverdelingskenmerken langs de sectie in wezen hetzelfde als die van de externe warmtebron, dus het verwarmingsrendement is veel lager.
Bij het verwarmen van oppervlakken tot een bepaalde diepte moet een wervelstroom "doorlatende verwarming" worden gezocht. Om dit te doen, moet de huidige frequentie correct worden gekozen en moet de geselecteerde verwarmingssnelheid de gespecificeerde verwarmingsdiepte in de kortst mogelijke tijd kunnen bereiken.
