Как осуществляется и где востребован промышленный индукционный нагрев

28.03.2024

Индукционный нагрев представляет собой увеличение температуры металлов (Cu, Al, Ag, Au), латуни, карбида, графита, стали, которые являются токопроводящими элементами. Процесс относится к бесконтактным методам расплавления, агрегирует создание энергии электромагнитного поля и передачу тепла посредством индукционной катушки. Так выполняется закаливание металлов, пайка, отпуск и отжиг.

Катушка индукционного нагревателя – это медный провод, изолированный лаком, который намотан на каркас. Плоский тип используется для нагрева плоских деталей, а концентрический – для изделий сложной формы. Многослойные катушки более эффективны, но они более дорогие и сложные в изготовлении.

Позитивные характеристики нагревателей индукционного типа следующие.

1. Точность выполнения операции – энергия не распыляется по поверхности, не выходит дальше.
2. Возможно достичь КПД, равного 90%, что на 15-20% выше, чем у других аналогов.
3. Металл нагревается в 2 раза быстрее. Это приводит к значительной экономии энергии.
4. Удаётся регулировать мощность с высокой точностью.
5. Нагревается металл или сплав, а не индуктор, поэтому снижается вероятность производственных ожогов.
6. При перегреве выполняется автоматическое отключение, поэтому исчезает возможность короткого замыкания.
7. Во время работы нагревателей нет пыли, шума, метал не пригорает, отсутствуют выделения токсичных веществ.
8. Длительный срок службы нагревательных устройств.

Среди недостатков можно назвать высокую стоимость устройств и определённый шум при работе. Не все материалы можно нагревать подобным способом. Угловые части повышают свою температуру быстрее середины, в результате чего наблюдается неравномерность проведения процесса.

Термические устройства являются более эффективными, безопасными и функциональными по сравнению с другими типами нагревателей.

На чём основывается выбор индукционных нагревателей

Правильный выбор обеспечит получение оптимальных рабочих показателей и отсутствие переплат в цене.

1. Глубина проникновения нагрева (расстояние, на которое тепло проникает в металл) зависит от частоты тока, используемого в нагревателе. Низкие частотыобеспечиваютболее глубокий нагрев, а высокие применяют для поверхностного повышения температуры.
2. Для увеличения термического показателя достаточно сделать больше частоту тока, увеличить мощность нагревателя или применить ферромагнитный концентратор.

Справка:

Ферромагнитный концентратор – это кусок металла, который помещается в катушку индукционного нагревателя. Он увеличивает магнитное поле в катушке, что приводит к ускоренному нагреву резистентного материала.

3. При покупке катушки индукционного нагревателя учитывают конфигурацию и линейные параметры детали (изделия). Недостаточно мощные системы приводят к более долгому нагреву и требуют добавочной порции энергии.
4. Если требуется повысить температуру крупного объекта, то необходимо использовать систему низкой частоты, но с повышенным мощностным показателем. Для нагрева поверхностей лучшую результативность показывают системы с высокой частотой.
5. Мощность индукционного нагрева играет ключевую роль в темпе нагрева обрабатываемой детали. Она напрямую влияет на скорость достижения желаемой температуры, а также на производительность и энергоэффективность всего процесса. Производители индукционного оборудования могут помочь подобрать источник питания с оптимальной мощностью для ваших нужд.
6. Медь является наиболее распространенным материалом для изготовления катушек благодаря своей высокой проводимости и теплоотдаче. Оптимальная конструкция катушки равномерно распределяет тепла по всей поверхности детали, сводит к минимуму потери энергии, повышает КПД. Непродуманная конструкция катушки удлиняет время рабочего процесса, использует больше энергии, не способна одинаково нагревать разные участки детали. Также используют гибкие катушки, которые способны работать с деталью сложных геометрических форм.
7. Качественное соединение повышает тепловой коэффициент, способствует равномерному протеканию тока. Плохой контакт детали с катушкой оказывает противоположное действие.

Где востребован нагрев индукционным способом

Индукционный нагрев – универсальный метод, применяемый в различных отраслях промышленности.

1. Металлургия

• Плавление металлов:чугуна, стали, меди, алюминия и др.
• Нагрев заготовокперед прокаткой, ковкой, штамповкой, сваркой.
• Термообработка:закалка, отпуск, отжиг.
• Пайка и сваркаметаллов.
• Плавкаферросплавов.
• Рафинированиеметаллов.

2. Машиностроение

• Нагрев деталейперед сборкой.
• Термообработка:закалка, отпуск, отжиг.
• Пайка и сваркаметаллов.
• Наплавкатвердых сплавов.
• Снятиеподшипников.

3. Химическая промышленность

• Нагревреакторов и емкостей.
• Сушкаматериалов.
• Испарениежидкостей.
• Вулканизациярезины.
• Синтезхимических веществ.
• Изготовление пластикового ассортимента (литьё под давлением).

4. Пищевая промышленность

• Пастеризациямолока и других продуктов.
• Стерилизацияконсервов.
• Размораживаниепродуктов.
• Сушкафруктов, овощей, ягод.
• Выпечкахлеба, кондитерских изделий.

5. Электронная промышленность

• Пайкамикросхем и других электронных компонентов.
• Термообработкаполупроводниковых материалов.
• Сваркапроводов.
• Очисткаповерхностей.
• Сушкаэлектронных компонентов.

6. Ювелирное дело

• Плавкадрагоценных металлов.
• Пайкаювелирных изделий.
• Отжигметаллов.
• Закалкаметаллов.
• Эмалированиеизделий.

7. Медицина

• Стерилизацияинструментов.
• Обеззараживаниепомещений.
• Удалениеновообразований.
• Лечениеран.
• Гипертермия(лечение рака).

8. Другие отрасли

• Производство стекла:нагрев стекломассы.
• Производство керамики:обжиг изделий.
• Производство бумаги:сушка бумаги.
• Переработка отходов:плавка и сжигание.

Индукционный нагрев – это передовая технология, которая обладает множеством преимуществ по сравнению с традиционными методами нагрева.

Позитивные особенности индукционного нагрева для промышленности

1. Выгоды с позиции энергопотребления.

• Индукционный нагрев требует вдвоеменьше энергии, чем традиционные методы, такие как конвекционный или радиационный варианты. Это означает значительную экономию затрат на электроэнергию, что особенно актуально в условиях постоянно растущих цен.
• Выполняетсяточная регулировка температуры, а это положительно влияет качество продукции и минимизирует брак.
• Снижение потребления энергии означает меньшее количество выбросов CO₂, что делает индукционный нагрев более экологичнымвыбором.

2. Нагрев только целевой области

• Температура повышается лишь в той части материала, которая находится в индукционном поле. Это позволяет избегать перегревадругих локаций.
• Отсутствует контактс открытым пламенем, что снижает степень окисления материала и повышает его срок службы.
• Так как нагревается только целевая область, отсутствует риск ожоговпри работе с индукционным нагревателем.

3. Безопасность и чистота

• Не используется открытое пламяили другие опасные элементы.
• Отсутствует дымили другие вредные выбросы. Это улучшает условия труба и повышает комфорт для работников.
• Такой нагрев допускается применять в помещениях с воспламеняющимися материалами.

4. Быстрый способ нагрева

• Сокращается время циклапроизводства, оптимизируются затраты.
• Компания, выпускающая продукцию при помощи индукционного нагрева, повышает свою конкурентоспособность на рынке. За определённое время удаётся выпускать больше изделий.
• Метод используетсядля различных материалов и изделий.

6. Портативный:

• Индукционные нагреватели компактныи легко переносятся, что делает их мобильными и универсальными.
• Онипросты в использовании, не требуют специального обучения людей.
• Устройствадоступны в широком диапазоне мощностей и размеров, что позволяет подобрать правильное решение для любой задачи.
• Такие нагреватели - надежныи долговечны. Для них достаточно минимального технического обслуживания.

В мире промышленного гиганта, где стальные монстры рычат и пылают, живет тихий танцор – индукционный нагрев. Невидимый, но всесильный, он вершит свою магию без огня, используя лишь вихри электронов. Катушки создают вихревые поля, плавные линии расплавленного металла льются под чутким руководством индуктора, энергопотребление падает, даря экономию и повышая рентабельность производства.