"We proberen onze klanten een duidelijke idee te geven van wat inductieverhitting is, en hoe deze contactvrije verhittingsmethode zo snel werkt. De wisselstroom in de undictor wekt een elektromagnetische veld op dat een circulatiestroom in het werkstuk doet ontstaan. Deze circulatiestroom in het werkstuk loopt in tegen de specifieke weerstand van het materiaal en genereert hitte. Zo eenvoudig is het!" - Dr. Girish Dahake, Manager van het Ambrell Toepassingslaboratorium
Inductieverhitting is een methode om snel consistente hitte te leveren voor productietoepassingen zoals het verbinden of veranderen van eigenschappen van metalen of andere elektrisch geleidende materialen. Het proces berust op geïnduceerde elektrische stromen binnen het materiaal om hitte te produceren. Hoewel de basisprincipes van inductie welbekend zijn, hebben moderne vormen van vooruitgang in halfgeleidertechnologie inductieverhitting gemaakt tot een opmerkelijk eenvoudige, kost-effectieve verhittingsmethode voor toepassingen zoals verbinden, behandelen, verhitten en testen van materialen.
De basiscomponenten van een inductieverhittingssysteem zijn AC generator, inductor en werkstuk (het materiaal dat moet worden verhit of behandeld). De generator zendt wisselstroom door de inductor en genereert een magnetisch veld. Wanneer het werkstuk in de inductor wordt geplaatst, induceert het magnetische veld wervelstromen in het werkstuk, waardoor precieze hoeveelheden schone, gelokaliseerde hitte ontstaan, zonder enig fysiek contact tussen de inductor en het werkstuk.
Er is een verband tussen de frequentie van de wisselstroom en de diepte waartoe deze in het werkstuk doordringt; lage frequenties van 5 tot 30kHz zijn effectief voor dikkere materialen die het diep penetreren van hitte vereisen, terwijl hogere frequenties van 100 tot 400kHz doeltreffend zijn voor kleinere werkstukken voor geringe penetratie. Hoe hoger de frequentie, hoe hoger de hitte; een goede analogie is het in uw handen wrijven om warmte te wekken. Hoe sneller u in uw handen wrijft, hoe meer warmte u produceert.
Magnetische materialen zijn gemakkelijker te verhitten dan niet-magnetische, door de effecten van hystereseverhitting. Magnetische materialen verzetten zich tegen de snel wisselende magnetische velden binnen de inductorl. De resulterende wrijving produceert een eigen aanvullende hitte - hystereseverhitting – boven de wervelstroomverhitting. Een metaal dat hoge weerstand biedt heet een hoge magnetische "doordringbaarheid" te bezitten. Doordringbaarheid kan variëren op een schaal van 100 tot 500 voor magnetische materialen; niet-magnetische materialen hebben een doordringbaarheid van 1. Hystereseverhitting ontstaat bij temperaturen onder het "Curie"-punt - de temperatuur waarbij een magnetisch materiaal zijn magnetische eigenschappen verliest.
De geïnduceerde stroom binnen het werkstuk is het meest intens aan de oppervlakte en verzwakt snel onder de oppervlakte. De buitenkant zal sneller verhit raken dan de binnenkant; 80% van de hitte die geproduceerd wordt in het werkstuk wordt geproduceerd in de buitenste "schil". Dit wordt beschreven als de "schildiepte" van het werkstuk. De schildiepte neemt af wanneer de specifieke weerstand afneemt, doordringbaarheid toeneemt of frequentie toeneemt.
Koppelen heeft betrekking op het proportionele verband tussen de lopende stroom in het werkstuk en de afstand tussen het werkstuk en de inductor. Nabije koppeling versterkt over het algemeen de lopende stroom en vergroot daarmee de hoeveelheid hitte die in het werkstuk wordt geproduceerd.
De inductor, over het algemeen gemaakt van koperbuis met een 3 tot 6 mm diameter, wordt meestal met water gekoeld. De maat en vorm van de inductor - enkele of meervoudige winding; spiraalvormig, rond of vierkant; intern of extern – moet overeenkomen met de vorm van uw werkstuk en de variabelen van uw proces.
Met een goed inductorontwerp wordt het eigen hittepatroon bereikt en wordt de doeltreffendheid van de generator van de inductieverhitting maximaal, zonder dat het moeilijk is uw werkstuk aan te brengen en te verwijderen. U kunt meer lezen over dit belangrijke aspect van inductieverhitting in ons gratis technische informatieblad, "Induktorontwerp en Vervaardiging [EN]".
De HF-generator produceert een magnetisch veld rond het werkstuk door een wisselstroom te sturen door de inductor. De output van de generator bepaalt de relatieve snelheid waarmee het werkstuk kan worden verhit. Een standaard hardsoldeerproces, bijvoorbeeld, dat tot stand wordt gebracht met een 3 kW generator zou sneller klaar zijn met een 5 kW generator. Extra energiecapaciteit kan de eisen aan maat, gewicht en aansluitingen voor generator verhogen; grotere generatoren vereisen in het algemeen 3-fase elektrische aansluitingen en faciliteiten voor waterkoeling. Voor meer informatie over soorten HF-Generator, zie onze Productcatalogus.
Verschillende variabelen moeten in aanmerking worden genomen om de hoeveelheid hitte-energie te bepalen die vereist is voor een specifieke toepassing: de vereiste graad van temperatuurverandering; de massa, specifieke hitte en elektrische eigenschappen van het werkstuk alsmede de koppelende doelmatigheid van het inductorontwerp. Verder dient er ook rekening te worden gehouden met warmteverlies door de geleiding van hitte naar de vasthouden van het werkstuk, met convectie en straling. N.B.: onze ingenieurs van het toepassingslaboratorium hebben uitgebreide ervaring in het afwegen van deze variabelen en zijn bereid u te assisteren – lees verder!
Op ons toepassingslaboratorium voor inductieverhitting in Scottsville, NY, zijn we constant bezig met het evalueren en ontwikkelen van nieuwe gebruiken voor precisie-inductieverhitting met onze geavanceerde halfgeleiderstechnologie. We nodigen u uit contact met ons op te nemen over het sturen van monsters van uw werkstukken naar ons laboratorium voor een GRATIS evaluatie en systeemaanbeveling. Misschien hebben we reeds een oplossing voor u! Stuur ons uw werkstuklen, beschrijf uw proces, vertel ons wat het belangrijkste voor u is, en we zullen u ons beste advies geven. Kijk voor meer informatie op de bladzij van ons toepassingslaboratorium of stuur ons een e-mail met uw vragen. We verheugen ons om met u samen te werken aan een oplossing op het gebied van precisieverhitting!