การเหนี่ยวนำ หลักการทำความร้อน ถูกนำมาใช้ในกระบวนการผลิตตั้งแต่ปี ค.ศ. 1920 ดังที่กล่าวไว้ว่า - ความจำเป็นเป็นแม่ของการประดิษฐ์ในช่วงสงครามโลกครั้งที่ 2 ความต้องการกระบวนการที่รวดเร็วในการชุบแข็งชิ้นส่วนของ โลหะ เครื่องยนต์ได้พัฒนาเทคโนโลยีการทำความร้อนแบบเหนี่ยวนำอย่างรวดเร็ว วันนี้เราเห็นการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีนี้ในความต้องการประจำวันของเรา เมื่อเร็ว ๆ นี้ความจำเป็นในการควบคุมคุณภาพที่ดีขึ้นและเทคนิคการผลิตที่ปลอดภัยทำให้เทคโนโลยีนี้กลายเป็นประเด็นสำคัญอีกครั้ง ด้วยเทคโนโลยีระดับไฮเอนด์ในปัจจุบันจึงมีการนำเสนอวิธีการใหม่ ๆ และเชื่อถือได้สำหรับการใช้งานเครื่องทำความร้อนแบบเหนี่ยวนำ
เครื่องทำความร้อนแบบเหนี่ยวนำคืออะไร?
หลักการทำงาน ของกระบวนการทำความร้อนแบบเหนี่ยวนำเป็นสูตรรวมของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าและการทำความร้อนแบบจูล กระบวนการให้ความร้อนแบบเหนี่ยวนำเป็นกระบวนการที่ไม่สัมผัสในการให้ความร้อนกับโลหะที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าโดยการสร้างกระแสวนภายในโลหะโดยใช้หลักการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า ในขณะที่กระแสไหลวนที่สร้างขึ้นไหลเทียบกับความต้านทานของโลหะโดยหลักการของการให้ความร้อนแบบจูลความร้อนจะถูกสร้างขึ้นในโลหะ
เครื่องทำความร้อนแบบเหนี่ยวนำทำงานอย่างไร?
การรู้กฎของฟาราเดย์มีประโยชน์อย่างมากในการทำความเข้าใจการทำงานของเครื่องทำความร้อนแบบเหนี่ยวนำ ตามกฎของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าของฟาราเดย์การเปลี่ยนสนามไฟฟ้าใน ตัวนำ ก่อให้เกิดสนามแม่เหล็กไฟฟ้าสลับรอบ ๆ ซึ่งความแรงขึ้นอยู่กับขนาดของสนามไฟฟ้าที่ใช้ หลักการนี้ยังทำงานในทางกลับกันเมื่อสนามแม่เหล็กเปลี่ยนไปในตัวนำ
ดังนั้นจึงใช้หลักการข้างต้นในกระบวนการทำความร้อนแบบอุปนัย นี่คือสถานะของแข็ง ความถี่ RF แหล่งจ่ายไฟถูกนำไปใช้กับขดลวดเหนี่ยวนำและวัสดุที่จะให้ความร้อนจะอยู่ภายในขดลวด เมื่อไหร่ กระแสสลับ ถูกส่งผ่านขดลวดสนามแม่เหล็กไฟฟ้ากระแสสลับจะถูกสร้างขึ้นรอบ ๆ ตามกฎหมายของฟาราเดย์ เมื่อวัสดุที่อยู่ภายในตัวเหนี่ยวนำอยู่ในช่วงของสนามแม่เหล็กไฟฟ้ากระแสสลับนี้จะมีการสร้างกระแสวนภายในวัสดุ
ตอนนี้หลักการของการทำความร้อน Joule เป็นที่สังเกต ตามนี้เมื่อกระแสถูกส่งผ่านวัสดุจะเกิดความร้อนในวัสดุ ดังนั้นเมื่อเกิดกระแสในวัสดุเนื่องจากสนามแม่เหล็กเหนี่ยวนำกระแสที่ไหลจะก่อให้เกิดความร้อนจากภายในวัสดุ สิ่งนี้อธิบายถึงกระบวนการทำความร้อนแบบไม่สัมผัสแบบเหนี่ยวนำ
เครื่องทำความร้อนแบบเหนี่ยวนำของโลหะ
แผนภาพวงจรความร้อนเหนี่ยวนำ
การตั้งค่าที่ใช้สำหรับกระบวนการทำความร้อนแบบเหนี่ยวนำประกอบด้วยแหล่งจ่ายไฟ RF เพื่อจัดหากระแสสลับให้กับวงจร ขดลวดทองแดงใช้เป็นตัวเหนี่ยวนำและใช้กระแสไฟฟ้ากับมัน วัสดุที่จะให้ความร้อนจะอยู่ภายในขดลวดทองแดง
การตั้งค่าความร้อนเหนี่ยวนำโดยทั่วไป
โดยการปรับเปลี่ยนความแรงของกระแสไฟฟ้าที่ใช้เราสามารถควบคุมอุณหภูมิความร้อนได้ เนื่องจากกระแสไหลวนที่เกิดขึ้นภายในวัสดุไหลตรงข้ามกับความต้านทานไฟฟ้าของวัสดุจึงสังเกตเห็นความร้อนที่แม่นยำและเป็นภาษาท้องถิ่นในกระบวนการนี้
นอกจากกระแสไหลวนแล้วความร้อนยังเกิดขึ้นเนื่องจากฮิสเทรีซิสในชิ้นส่วนแม่เหล็ก ความต้านทานไฟฟ้าที่นำเสนอโดยวัสดุแม่เหล็กต่อสนามแม่เหล็กที่เปลี่ยนแปลงภายในตัวเหนี่ยวนำทำให้เกิดแรงเสียดทานภายใน แรงเสียดทานภายในนี้จะสร้างความร้อน
เนื่องจากกระบวนการให้ความร้อนแบบเหนี่ยวนำเป็นกระบวนการทำความร้อนแบบไม่สัมผัสวัสดุที่จะให้ความร้อนจึงอยู่ห่างจากแหล่งจ่ายไฟหรือจมอยู่ใต้น้ำในของเหลวหรือในสภาพแวดล้อมที่เป็นก๊าซหรือในสุญญากาศ กระบวนการทำความร้อนประเภทนี้ไม่ต้องการก๊าซเผาไหม้ใด ๆ
ปัจจัยที่ต้องพิจารณาในการออกแบบระบบทำความร้อนแบบเหนี่ยวนำ
มี ปัจจัยบางอย่าง ที่ควรพิจารณาในขณะออกแบบระบบทำความร้อนแบบเหนี่ยวนำสำหรับการใช้งานทุกประเภท
- โดยปกติกระบวนการให้ความร้อนแบบเหนี่ยวนำจะใช้สำหรับโลหะและวัสดุที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า วัสดุที่ไม่เป็นตัวนำไฟฟ้าสามารถอุ่นได้โดยตรง
- ในขณะที่ใช้กับวัสดุแม่เหล็กความร้อนจะเกิดขึ้นทั้งจากกระแสไหลวนและผลกระทบของฮิสเทรีซิสของวัสดุแม่เหล็ก
- วัสดุขนาดเล็กและบางจะร้อนเร็วเมื่อเทียบกับวัสดุขนาดใหญ่และหนา
- ความถี่ของกระแสสลับที่สูงขึ้นทำให้ความลึกของการเจาะลดลง
- วัสดุที่มีความต้านทานสูงกว่าจะถูกทำให้ร้อนอย่างรวดเร็ว
- ตัวเหนี่ยวนำที่จะวางวัสดุทำความร้อนควรช่วยให้ใส่และถอดวัสดุได้ง่าย
- ในขณะที่คำนวณความสามารถในการจ่ายไฟต้องคำนึงถึงความร้อนจำเพาะของวัสดุที่จะให้ความร้อนมวลของวัสดุและอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นที่ต้องการ
- การสูญเสียความร้อนเนื่องจากการนำการพาความร้อนและการแผ่รังสีควรนำมาพิจารณาในการตัดสินใจเกี่ยวกับความสามารถในการจ่ายไฟด้วย
สูตรการเหนี่ยวนำความร้อน
ความลึกที่เจาะโดยกระแสวนเข้าไปในวัสดุจะถูกกำหนดโดยความถี่ของกระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำ สำหรับชั้นบรรทุกปัจจุบันสามารถคำนวณความลึกที่มีประสิทธิภาพได้เป็น
D = 5000 √ρ / µfในที่นี้ d หมายถึงความลึก (ซม.) ความสามารถในการซึมผ่านของแม่เหล็กสัมพัทธ์ของวัสดุแสดงด้วย µ, ρ ความต้านทานของวัสดุเป็นโอห์มซม. f หมายถึงความถี่สนาม ac เป็น Hz
การออกแบบขดลวดความร้อนเหนี่ยวนำ
ขดลวดที่ใช้เป็นตัวเหนี่ยวนำซึ่งมีการใช้พลังงานในรูปแบบต่างๆ กระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำในวัสดุเป็นสัดส่วนกับจำนวนรอบในขดลวด ดังนั้นเพื่อประสิทธิผลและประสิทธิภาพของการเหนี่ยวนำความร้อนการออกแบบขดลวดจึงมีความสำคัญ
โดยปกติแล้วขดลวดเหนี่ยวนำเป็นตัวนำทองแดงที่ระบายความร้อนด้วยน้ำ มีการใช้ขดลวดที่แตกต่างกันตามการใช้งานของเรา ส่วนใหญ่นิยมใช้ขดลวดแบบหมุนวนหลายรอบ สำหรับขดลวดนี้ความกว้างของรูปแบบการทำความร้อนถูกกำหนดโดยจำนวนรอบในขดลวด ขดลวดแบบเลี้ยวเดียวมีประโยชน์สำหรับการใช้งานที่ต้องให้ความร้อนกับชิ้นงานที่มีวงแคบหรือส่วนปลายของวัสดุ
ขดลวดแบบหลายตำแหน่งใช้สำหรับให้ความร้อนกับชิ้นงานมากกว่าหนึ่งชิ้น ขดลวดแพนเค้กใช้เมื่อจำเป็นต้องให้ความร้อนเพียงด้านเดียวของวัสดุ ขดลวดภายในใช้เพื่อให้ความร้อนกับรูภายใน
การใช้เครื่องทำความร้อนแบบเหนี่ยวนำ
- การให้ความร้อนตามเป้าหมายสำหรับการทำความร้อนพื้นผิวการหลอมการบัดกรีทำได้ด้วยกระบวนการให้ความร้อนแบบอุปนัย
- นอกจากโลหะแล้วความร้อนของตัวนำของเหลวและตัวนำก๊าซสามารถทำได้โดยการให้ความร้อนแบบอุปนัย
- สำหรับการให้ความร้อนของซิลิกอนในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์จะใช้หลักการให้ความร้อนแบบอุปนัย
- กระบวนการนี้ใช้ในเตาเผาแบบอุปนัยเพื่อให้โลหะร้อนจนถึงจุดหลอมเหลว
- เนื่องจากเป็นกระบวนการทำความร้อนแบบไม่สัมผัสเตาสุญญากาศจึงใช้กระบวนการนี้ในการผลิตเหล็กและโลหะผสมเฉพาะที่จะได้รับการออกซิไดซ์เมื่อได้รับความร้อนเมื่อมีออกซิเจน
- กระบวนการให้ความร้อนด้วยการเหนี่ยวนำใช้สำหรับการเชื่อมโลหะและบางครั้งก็เป็นพลาสติกเมื่อถูกเจือด้วยเซรามิกเฟอร์แม่เหล็ก
- เตาเหนี่ยวนำที่ใช้ในห้องครัวทำงานบนหลักการทำความร้อนแบบอุปนัย
- สำหรับการประสานคาร์ไบด์กับกระบวนการทำความร้อนแบบเหนี่ยวนำเพลาใช้
- สำหรับการปิดผนึกฝาป้องกันการงัดแงะบนขวดและยาจะใช้กระบวนการให้ความร้อนแบบเหนี่ยวนำ
- เครื่องฉีดพลาสติกใช้ความร้อนแบบเหนี่ยวนำเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้พลังงานสำหรับการฉีด
สำหรับอุตสาหกรรมการผลิต การเหนี่ยวนำความร้อน มอบชุดความสอดคล้องความเร็วและการควบคุมที่ทรงพลัง นี่เป็นกระบวนการทำความร้อนที่เรียบร้อยรวดเร็วและไม่ก่อให้เกิดมลพิษ การสูญเสียความร้อนที่สังเกตได้ในระหว่างการให้ความร้อนแบบอุปนัยสามารถแก้ไขได้โดยใช้กฎหมายของ Lenz กฎหมายนี้แสดงให้เห็นถึงวิธีการอย่างมีประสิทธิผลโดยใช้การสูญเสียความร้อนที่เกิดขึ้นในกระบวนการให้ความร้อนแบบอุปนัย การใช้ความร้อนแบบอุปนัยข้อใดทำให้คุณประหลาดใจ
