电磁感应加热,或简称感应加热,是加热导体比如金属材料的一种方法。它主要用于金属热加工、热处理、焊接和熔化。
这种加热技术也适用于包装和固化的许多其他领域。大量的工业品和消费产品,在其生产过程的某些阶段采用了感应加热技术,而且,这种产品的数量还在迅速增长。
顾名思义,感应加热是利用电磁感应的方法使被加热材料(即工件)的内部产生电流,依靠这些涡流的能量达到加热目的。
感应加热系统的基本组成包括感应线圈、交流电源和工件。根据加热对象不同,可以把感应线圈制作成不同的形状。线圈和电源相连,电源为线圈提供交变电流,通过线圈的交变电流产生一个通过工件交变的磁场,该磁场使工件产生涡流来加热。
离工件表面越远,涡流越弱。因此,电磁感应可以用于表面加热和热处理。另一方面,如果热传导的时间足够长的话,也可以得到整体均匀加热的工件。所以电磁感应可应用于透热、金属热加工等等。
金属加工前预热 | 热处理 | 焊接 | 熔化 |
锻造 齿轮 轴 手动工具 军用器械 挤压 建材 热镦 螺栓 其他紧固件 轧制 厚板 薄板 | 表面淬火 回火 齿轮 轴 阀门 机床 手动工具 淬透 弹簧钢 链条 退火 铝条 钢条 | 焊缝 油管 制冷管 线管 不锈钢件 | 普通炼钢 钢锭 钢胚 铸件 真空感应熔炼 精炼钢 镍合金 钛合金 |
以下是依次对各种应用作简要介绍:
u 金属加工前预热
感应加热广泛应用于锻造和挤压工艺,如对钢材、铝合金和钛、镍等稀有金属进行加工前预热。通常工件都做成截面形状为圆形、方形或圆角方形的棒料。对钢件而言,由于感应加热工艺的加热速度高,使产生的氧化皮量最少,从而使材料的损耗减少到最低的程度。
u 热处理
可用于钢材的表面淬火、穿透淬火、回火和焖火,其主要优点是能够控制加热部位。
感应淬火:它是最常用的感应热处理方法。它能够增强材料的机械强度和耐磨性能。
感应回火:回火可以使钢的延展性增强并且不易断裂。
感应焖火:焖火可以恢复钢、铝合金及其他金属的柔韧性和延展性。
u 熔化
通常用感应加热的方法来熔化优质钢和有色金属(如铝铜合金)。同其他方法相比,感应法的优点是熔化均匀,同时又可以延长坩锅寿命。
u 焊接
高频感应焊接可以节能,这是因为加热能量集中于焊点上。最常见的应用途径是高频焊管,它充分利用了局部加热和易于控制这两个特点。
u 有机涂层的固化
感应加热可以用来固化有机涂层。比如在金属底部加热,同时给金属涂料使用这种方法,也可以避免产生涂层缺陷。典型的应用实例是:把金属涂料涂抹在金属表面,然后加热熔化镀涂并固化。
u 粘结
有些汽车部件,例如离合器片和闸瓦的粘结,就像涂层固化的方法一样,通常感应加热使金属达到某一温度,用胶粘剂使两者迅速粘结起来。
u 半导体制作
单晶硅和锗的生成常用感应加热的方法。逐区精炼、逐区致匀。半导体中掺杂质以及半导体材料的外延也都采用了感应加热工艺。
u 镀锡
通常在钢板上镀锡时,镀层不均匀,表面粗糙无光泽。如果把钢板加热到230℃,可以使原有的锡层再次熔化流动,得到镀锡层均匀,表面有光泽的钢板。
u 烧结
感应加热广泛地应用于碳化合物成品的烧结,因为在可控状态下,感应加热的方法能在石墨曲颈瓶或感受器中对碳化合物施加2550℃的高温。其他黑色金属和有色金属的烧结加工也可以用类似的方法来实现。
在传统的感应加热应用的基础上,我根据金属传热的原理,还开发了其他多种应用方向:
u 热水系统
使用感应加热设备加热金属管路,从而加热管路中快速流动的水。可用于家庭、酒店等场所的供暖。
u 铝箔材料热封
此种工艺是在例如牙膏热封或者其他铝箔塑料需要粘结的场合。利用感应器加热刀具或直接使铝箔受热,从而使塑料粘结在一起。
除此之外,还有很多我们没有发现的新的应用方向,等待着你我一同开拓。
感应加热技术诞生之前,都是采用煤气或石油为能源的装置来加热金属和非金属。与之相比,电磁感应加热有许多优点,如:
1.
加热速度快:电磁感应加热时,温度上升速度远比用石油或煤气加热的速度快得多。
2.
铁屑损耗少:快速加热能有效地降低材料损耗。用煤气为燃料的装置,因其加热速度慢,损耗很大(例如钢的损耗)。
3.
起动快:在某些加热装置中,有很多耐火材料,加热起动时他们吸收热量,即装置的加热惯性大。感应加热由于主要来源于金属内部涡流损耗发热,因此不存在这类问题,因而起动快。
4.
节能:不工作时感应加热电源可以关闭,这是因为感应加热有起动快的优点,不需要像其他加热方式那样总是要维持一定的加热温度。
5.
生产效率高:由于加热时间短,感应加热可以提高生产效率,降低成本。
6.
除此之外,感应加热还有几点优势:
7.
便于控制,易于实现自动化;
8.
减少设备占地面积;
9.
工作环境安静、安全和洁净;
10.
维护简单。