Principio de funcionamiento y campos de aplicación del calentamiento por inducción.
Los dispositivos electrotérmicos que calientan materiales eléctricamente conductores mediante la inyección de corrientes inductivas en ellos se denominan calentadores de inducción… Dado que e.etc. C. La inducción ocurre cuando las corrientes que excitan el campo electromagnético cambian, entonces tales dispositivos solo pueden funcionar con corriente alterna.
El elemento principal de los calentadores de inducción es inductor - bobina, que contiene un cierto número de vueltas, que, al pasar corriente alterna a través de él, crea campo magnético alterno… Aquí es donde tiene lugar la (primera) conversión de energía eléctrica en energía de campo magnético.
Cuando un cuerpo eléctricamente conductor se introduce en un campo magnético alterno, p. etc. c.provoca la aparición de una corriente «secundaria». Hay una transformación inversa (segunda) de la energía del campo magnético en energía eléctrica.
Finalmente, la corriente secundaria inducida en el cuerpo calentado, según La ley de Joule-Lenz genera calor: la energía eléctrica se convierte en calor.Como resultado de la tercera conversión de energía se obtiene el calor que proporciona el calentamiento o fusión de materiales en calentadores de inducción.
Circuito de calentamiento por inducción
Para el funcionamiento de calentadores de inducción no se requiere el contacto directo de la fuente de alimentación con el objeto calentado, solo se requiere la presencia de una conexión magnética entre el objeto y el inductor.
La aplicación principal y más antigua de los calentadores de inducción en la industria es su uso. como hornos eléctricos de induccióndiseñado para fundir metales ferrosos y no ferrosos y sus aleaciones. Los hornos eléctricos de inducción aseguran una alta pureza de la masa fundida, ya que no introducen ninguna impureza en el material fundido.
Además, los hornos eléctricos de inducción crean un calentamiento uniforme de toda la masa de material fundido sin un sobrecalentamiento local significativo. Esta última circunstancia es muy importante cuando se funden aleaciones multicomponentes, cuyos componentes tienen diferentes puntos de fusión. En presencia de sobrecalentamiento local (como en hornos de arco) en tales aleaciones, los componentes de menor punto de fusión se consumen intensamente y se altera la composición inicial de la carga.
El campo de aplicación de los calentadores de inducción no se limita a las plantas de fundición de metales. A menudo en la producción moderna de calentamiento por inducción usado por para el endurecimiento superficial de piezas, en las operaciones de doblado de tubos y productos laminados perfilados a partir de productos bimetálicos, para la soldadura de productos de configuración compleja, etc.
Al calentar materiales eléctricamente conductores en un campo electromagnético de alta frecuencia, juega un papel importante efecto de superficie... El efecto de superficie se vuelve más y más evidente a medida que aumenta la frecuencia de la corriente de suministro.
La capacidad de calentar rápidamente solo las capas superiores del material, lo cual es necesario para el endurecimiento de la superficie, se basa completamente en el uso de este efecto.
El espesor de la capa, denominada «profundidad de penetración de la corriente», depende de la resistencia del material, la frecuencia de la corriente y permeabilidad magnética absoluta.
Además, eligiendo tal modo de operación del calentador de inducción, para asegurar una alta concentración de corrientes inductivas en las capas superficiales, se puede lograr un aumento significativo en la eficiencia del calentador.
La principal ventaja del método de endurecimiento superficial por inducción. es la posibilidad de una liberación concentrada de energía térmica en las capas superficiales de productos de forma arbitraria y la posibilidad de transferencia de energía sin contacto directo entre el calentador y la pieza de trabajo.La uniformidad del calentamiento de piezas con una configuración compleja está asegurada por inductores de una forma especial Generalmente la forma del inductor sigue el contorno de la pieza.
El uso de calentadores de inducción, por regla general, mejora los indicadores de calidad de las operaciones tecnológicas, aumenta la productividad laboral y crea las condiciones para llevar la producción a un nivel superior con una amplia mecanización y automatización de procesos.
El calentamiento por inducción también se utiliza para operaciones generales como saliendo a la superficie… La laminación es la unión permanente de la capa de metal de soldadura al metal base.
Comúnmente utilizado es el recubrimiento de metales no ferrosos y aleaciones sobre acero y hierro fundido.Para la aplicación superficial, es necesario y suficiente fundir el metal de aporte y llevar el metal base a una temperatura cercana al punto de fusión del material de aporte. El material de relleno utilizado para las capas puede tener cualquier forma: varillas, tiras, virutas, etc.
El uso de dispositivos de calentamiento por inducción en la industria no se limita a los ejemplos considerados, el alcance de su aplicación es extremadamente amplio y aumenta cada año.
Ventajas significativas en el uso de métodos de calentamiento por inducción. — eficiencia, flexibilidad de aplicación, alta calidad de los productos, aumento de la productividad laboral, etc.