Indukční kalení je proces kalení, který využívá tepelného efektu generovaného indukčním proudem procházejícím výkovkem k zahřátí povrchu a místní části výkovku na kalicí teplotu s následným rychlým ochlazením. Během kalení je výkovek umístěn v měděném snímači polohy a připojen ke střídavému proudu o pevné frekvenci pro generování elektromagnetické indukce, která má za následek indukovaný proud na povrchu výkovku, který je opačný než proud v indukční cívce. Uzavřená smyčka vytvořená tímto indukovaným proudem podél povrchu výkovku se nazývá vířivý proud. Působením vířivého proudu a odporu samotného výkovku se elektrická energie na povrchu výkovku přemění na tepelnou energii, což způsobí rychlé zahřátí povrchu až na přepad kalení, po kterém je výkovek okamžitě a rychle ochlazena k dosažení účelu povrchového kalení.
Důvod, proč mohou vířivé proudy dosáhnout povrchového ohřevu, je určen distribučními charakteristikami střídavého proudu ve vodiči. Mezi tyto vlastnosti patří:
- Efekt na kůži:
Když vodičem prochází stejnosměrný proud (DC), hustota proudu je po celém průřezu vodiče stejnoměrná. Při průchodu střídavého proudu (AC) je však rozložení proudu v průřezu vodiče nerovnoměrné. Proudová hustota je vyšší na povrchu vodiče a nižší ve středu, přičemž proudová hustota exponenciálně klesá od povrchu ke středu. Tento jev je známý jako kožní efekt AC. Čím vyšší je frekvence AC, tím výraznější je kožní efekt. Kalení indukčního ohřevu využívá této vlastnosti k dosažení požadovaného efektu.
- Efekt blízkosti:
Když dva sousední vodiče procházejí proudem, je-li směr proudu stejný, indukovaný zpětný potenciál na sousední straně dvou vodičů je největší v důsledku interakce střídavých magnetických polí jimi generovaných a proud je řízen na vnější strana vodiče. Naopak, když je směr proudu opačný, proud je hnán na přilehlou stranu dvou vodičů, tedy vnitřní tok, tento jev se nazývá efekt blízkosti.
Při indukčním ohřevu je indukovaný proud na výkovku vždy v opačném směru než proud v indukčním kroužku, takže proud na indukčním kroužku se soustředí na vnitřní tok a proud na zahřátém výkovku umístěném v indukčním kroužku se koncentruje na povrchu, což je výsledkem efektu blízkosti a superponovaného kožního efektu.
Při působení proximity efektu je rozložení indukovaného proudu na povrchu výkovku rovnoměrné pouze tehdy, když je mezera mezi indukční cívkou a výkovkem stejná. Proto se výkovek musí během procesu indukčního ohřevu nepřetržitě otáčet, aby se odstranila nebo snížila nerovnoměrnost ohřevu způsobená nestejnou mezerou, aby se získala stejnoměrná topná vrstva.
Navíc vzhledem k proximity efektu je tvar vyhřívané plochy na výkovku vždy podobný tvaru indukční cívky. Proto je při výrobě indukční cívky nutné vytvořit její tvar podobný tvaru topné plochy výkovku, aby bylo dosaženo lepšího topného účinku.
- Efekt oběhu:
Při průchodu střídavého proudu prstencovým nebo šroubovitým vodičem se vlivem působení střídavého magnetického pole hustota proudu na vnějším povrchu vodiče snižuje v důsledku zvýšené samoindukční zpětné elektromotorické síly, zatímco vnitřní povrch prstenec dosahuje nejvyšší proudové hustoty. Tento jev je známý jako cirkulační efekt.
Cirkulační efekt může zlepšit účinnost a rychlost ohřevu při ohřevu vnějšího povrchu výkovku. Je to však nevýhodné pro ohřev vnitřních otvorů, protože cirkulační efekt způsobuje, že se proud v induktoru vzdaluje od povrchu výkovku, což vede k výraznému snížení účinnosti ohřevu a pomalejší rychlosti ohřevu. Proto je nutné instalovat na induktor magnetické materiály s vysokou permeabilitou pro zlepšení účinnosti ohřevu.
Čím větší je poměr axiální výšky induktoru k průměru prstence, tím výraznější je cirkulační efekt. Proto je nejlepší vytvořit průřez induktoru obdélníkový; obdélníkový tvar je lepší než čtverec a kruhový tvar je nejhorší a je třeba se mu co nejvíce vyhnout
- Efekt ostrého úhlu:
Když se vyčnívající části s ostrými rohy, hranami a malým poloměrem zakřivení zahřejí v senzoru, i když je mezera mezi senzorem a výkovkem stejná, hustota magnetické siločáry přes ostré rohy a vyčnívající části výkovku je větší , hustota indukovaného proudu je větší, rychlost ohřevu je vysoká a teplo je koncentrované, což způsobí přehřátí a dokonce i spálení těchto částí. Tento jev se nazývá efekt ostrého úhlu.
Aby se zabránilo ostrému efektu úhlu, při navrhování snímače by měla být mezera mezi snímačem a ostrou Úhlovou nebo konvexní částí výkovku vhodně zvětšena, aby se snížila koncentrace magnetické siločáry tam, takže rychlost ohřevu a teploty výkovku jsou všude co nejrovnoměrnější. Ostré rohy a vyčnívající části výkovku lze také změnit na rohy patky nebo zkosení, takže lze dosáhnout stejného efektu.
Pro jakékoli další informace vám doporučuji navštívit naše webové stránky na adrese
Pokud to zní zajímavě nebo se chcete dozvědět více, sdělili byste mi prosím svou dostupnost, abychom se mohli domluvit na vhodném čase, kdy se spojíme a podělíme se o další informace? Neváhejte poslat email nadella@welongchina.com.
Předem děkuji.
Čas odeslání: 24. července 2024
