유도 가열

유도 가열은 유도 코일을 통과하는 열 전달을 통해 금속과 같은 전도성 물질을 전자 유도에 의해 가열하는 과정으로, 유도 코일은 강철, 구리, 황동, 흑연, 금, 은, 알루미늄 및 탄화물을 용해시킵니다.유도 히터는 전자석과 전자석을 통해 고주파 교류(AC)를 통과하는 전자 발진기로 구성됩니다.빠르게 교류하는 자기장은 와전류라고 불리는 도체 내부에서 전류를 발생시키면서 물체를 관통합니다.와전류는 물질의 저항을 통해 흐르고 줄 가열에 의해 가열됩니다.철과 같은 강자성 및 강자성 재료에서도 자기 이력 손실에 의해 열이 발생합니다.유도 가열에 사용되는 전류의 주파수는 물체 크기, 재료 유형, 커플링(작업 코일과 가열 대상 물체 간) 및 침투 깊이에 따라 달라집니다.

유도 가열 프로세스의 중요한 특징은 열이 열 전도를 통해 외부 열원에 의해 발생하는 것이 아니라 물체 내부에서 발생한다는 것입니다.따라서 물체는 매우 빠르게 가열될 수 있습니다.또한 외부 접촉이 필요하지 않으며, 오염이 문제가 되는 경우 중요할 수 있습니다.유도 가열은 야금 열처리, Czochralski 결정 성장 및 반도체 산업에서 사용되는 구역 정제 및 매우 높은 온도를 필요로 하는 내화 금속 용융과 같은 많은 산업 공정에서 사용됩니다.그것은 또한 음식의 용기를 가열하기 위한 유도 조리용 조리대에서도 사용된다; 이것은 유도 조리라고 불린다.

적용들

유도 가열은 표면 경화, 용융, 브레이징 및 납땜과 가열 등 용도에 맞게 해당 항목을 목표 가열할 수 있도록 합니다.철과 그 합금은 강자성 특성 때문에 유도 가열에 가장 잘 반응합니다.그러나 와전류는 모든 도체에서 발생할 수 있으며, 자기 이력도 모든 자성 물질에서 발생할 수 있습니다.유도 가열은 액체 도체(용융 금속 등)와 기체 도체(가스 플라즈마 등)를 가열하는 데 사용되어 왔습니다.유도 가열은 종종 흑연 도가니(다른 물질 포함)를 가열하는 데 사용되며 실리콘 및 기타 반도체의 가열에 반도체 산업에서 광범위하게 사용됩니다.인버터가 필요하지 않기 때문에 많은 저비용 산업용 응용 프로그램에 효용 주파수(50/60Hz) 유도 가열이 사용됩니다.

용광로

유도로는 유도를 사용하여 금속을 융점까지 가열합니다.용융된 후에는 고주파 자기장을 사용하여 뜨거운 금속을 교반할 수 있으며, 이는 합금 첨가물이 용융물에 완전히 혼합되도록 하는 데 유용합니다.대부분의 유도로는 내화물 용기를 둘러싼 수냉식 구리 링 튜브로 구성됩니다.유도로는 대부분의 현대 주조 공장에서 반사로나 큐폴라보다 금속을 더 깨끗하게 녹이는 방법으로 사용됩니다.용량은 1킬로그램에서 100톤까지 다양합니다.유도로는 작동 주파수에 따라 작동 중에 높은 톤의 윙윙거림 또는 윙윙거리는 소리를 내는 경우가 많습니다.녹는 금속에는 철과 철강, 구리, 알루미늄 및 귀금속이 포함됩니다.청결한 비접촉 공정이기 때문에 진공 또는 불활성 분위기에서도 사용할 수 있습니다.진공로는 특수 강철 및 기타 합금의 생산에 유도 가열 방식을 사용합니다. 이 합금은 공기가 있을 때 가열할 경우 산화됩니다.

용접

유사한 소규모 프로세스가 유도 용접에 사용됩니다.플라스틱은 강자성 세라믹(입자의 자기 이력서가 필요한 열을 제공하는 곳) 또는 금속 입자로 도핑된 경우 유도에 의해 용접될 수도 있습니다.

튜브의 이음매는 이러한 방식으로 용접될 수 있습니다.튜브에 유도된 전류는 열린 심을 따라 흐르며 가장자리를 가열하여 용접하기에 충분한 온도를 생성합니다.이 때, 심 가장자리가 서로 압착되어 심이 용접됩니다.RF 전류는 브러시를 통해 튜브로 전달될 수도 있지만 결과는 여전히 동일합니다. 전류가 열린 심을 따라 흐르면서 가열됩니다.

제조업

급속유도인쇄금속첨가인쇄공정에서는 코일형 노즐을 통해 도전성 와이어공급원료 및 차폐가스를 공급하고, 이 공급원료를 유도가열하여 액체로서 노즐에서 토출하여 차폐를 거부하여 3차원 금속구조를 형성한다.이 프로세스에서 유도 가열의 절차적 사용의 핵심 이점은 강력한 레이저 또는 전자 빔을 사용하여 재료에 열을 전달하는 선택적 레이저 소결과 같은 다른 적층 제조 방법과 비교할 때 에너지 및 재료 효율성이 크게 향상되고 안전성이 높다는 것입니다.

요리.

유도조리에서는 조리대 내부의 유도코일이 자기유도에 의해 조리기의 철기를 가열한다.인덕션 쿠커를 사용하면 안전성, 효율성(인덕션 쿠크는 가열되지 않음) 및 속도가 향상됩니다.구리 바닥 팬 및 알루미늄 팬과 같은 비철 팬은 일반적으로 적합하지 않습니다.열전도에 의해 베이스에서 유도된 열이 ^[1]내부 식품으로 전달된다.

브레이징

인덕션 브레이징은 높은 생산 공정에서 종종 사용됩니다.균일한 결과를 얻을 수 있고 반복할 수 있습니다.인덕션 브레이징이 사용되는 산업 장비에는 여러 종류가 있습니다.예를 들어, 인덕션은 탄화물을 샤프트에 납땜하는 데 사용됩니다.

바다표범 사냥

유도 가열은 식품 및 제약 산업에서 용기의 캡 씰링에 사용됩니다.유도에 의해 병 또는 항아리 개구부 및 가열에 알루미늄박층을 씌워 용기와 융합한다.내용물을 변경하면 ^[2]포일을 깨야 하므로 변조 방지 씰이 제공됩니다.

적합한 난방

유도 가열은 종종 피팅 또는 조립 전에 팽창을 유발하는 항목을 가열하는 데 사용됩니다.베어링은 사용 주파수(50/60Hz)와 베어링의 중심을 통과하는 적층강 변압기형 코어를 사용하여 정기적으로 가열됩니다.

열처리

유도 가열은 금속 제품의 열처리에 자주 사용됩니다.가장 일반적인 용도는 강철 부품의 유도 경화, 금속 구성 요소의 접합 수단으로서의 유도 납땜/브레이징, 강철 부품의 영역을 선택적으로 부드럽게 하는 유도 어닐링입니다.

유도 가열은 짧은 상호 작용 시간이 필요한 온도에 도달할 수 있는 고출력 밀도를 생성할 수 있습니다.이는 인가된 자기장을 따르는 패턴으로 가열 패턴을 엄격하게 제어하고 열 왜곡 및 손상을 줄일 수 있습니다.

이 기능은 경화 시 다양한 특성을 가진 부품을 생산하는 데 사용할 수 있습니다.가장 일반적인 경화 프로세스는 내마모성이 필요한 부위의 국소 표면 경화를 생성하는 동시에 다른 곳에서 필요에 따라 원래 구조의 인성을 유지하는 것입니다.유도 경화 패턴의 깊이는 유도 주파수, 전력 밀도 및 상호작용 시간 선택을 통해 제어할 수 있습니다.

프로세스의 유연성에 대한 제한은 많은 응용 분야에 전용 인덕터를 생산해야 하는 필요성 때문에 발생합니다.이것은 매우 비싸고, 소형 구리 인덕터에 고전류 밀도의 마샬링이 필요하며, 이는 전문 엔지니어링과 "구리 장착"을 필요로 할 수 있습니다.

플라스틱 가공

고주파 가열 잔유 플라스틱 사출 성형 기계들에 사용된다.고주파 가열 잔유 주입 및 압출 과정을 위한 에너지 효율성을 촉진시킨다.열은 직접 그 기계의 통에, 예열 시간과 에너지 사용량을 줄이고 생성됩니다.그 유도 코일 열 절연 밖에서, 그래서 이것은 낮은 온도에 그리고 수명이 길고 운영을 배치할 수 있다.그 주파수가 내려가5kHz에, 진하배럴로 감소하고 30kHz를 이루곤 했다.인버터 장치의 비용의 감소 유도 가열 점점 더 인기 있게 만들었다.귀납 법은 난방 또한 주형에, 더 평탄한 금형 온도와 성능이 향상된 제품 품질을 제공하고 적용될 수 있다.[3]

열분해

고주파 가열 잔유 바이오매스의 열 분해에서 biochar 가져오는 데 사용됩니다.열은 직접 좋은 코드와 온도 조절기는 바이오매스의 열 분해할 수 있는 진동기 원자로 벽에 생성됩니다.[4]

세부 사항

낮은 전압도 매우 높은 전기와 높은 전류 주파수 제공하는 기본 설정은 교류 전원 장치이다.열에 가공품 공기 코일의 전원 공급 장치에 의해 안에, 낭랑한 탱크 커패시터는 무효 전력을 증가시키는 것은 일반적으로 놓여 있다.그 교류 자기장을 가공품에 와전을 유인하는 지역이다.

귀납 전류의 주파수는 깊이가 이 유도 소용돌이 전류는 가공품에 관통을 결정한다.확실한 환봉의 가장 단순한 경우 표면에서, 유도 전류 감소한다 기하 급수적으로.가공품의 ohm-centimeters의current-carrying 층의"효과적인"깊이 d로 계산센티미터에서 d{\displaystyle d}은 깊이 5000ρ μ f{\displaystyle d=5000{\sqrt{\frac{\rho}{f\mu}}}}, 파생될 수 있,ρ{\displaystyle \rho}은 전기 비저항,μ{\displaystyle \mu}은 dimen.Hz의 AC분야의 가공품의Sionless 상대 투자율, 그리고 f{\displaystyle f}는 빈도수이다.AC 필드는 $공식{\displaystyle \frac{\mathrm{}}{}}$ 1 ${\displaystyle \frac{T}{}}$ ${\$을(를) 사용하여 계산할 수 있습니다.T}}} 가공품 지름의 기준 깊이 d{\displaystyle d}에 대한 효율성은 기능은{\displaystyle}은 가공품 지름은 응용 프로그램의 가치에 의해 고정되어 급속히 증가에 대한/d)4{\displaystyle a/d=4}.[6]증가하고 가공품의 등가 저항 .[5]. a $\displaystyle$ a$/d$는 기준$$ 깊이에 따라 결정됩니다.기준 깊이를 줄이려면 주파수를 높여야 합니다.주파수에 따라 인덕션 전원 공급 비용이 증가하므로 a${\displaystyle /d}$ ${\displaystyle =}$ $({display style a/d=$4$\})$의 $임계{\displaystyle }$ 주파수에 도달하도록 공급이 최적화되는 경우가 많습니다. 임계 주파수 이하로 작동하면 공작물 양쪽의 와전류가 서로 충돌하여 상쇄되기 때문에 가열 효율이 저하됩니다.임계 주파수를 초과하여 주파수를 증가시키면 가열 효율이 최소로 향상되지만, 공작물의 표면만 가열 처리하려는 용도로 사용됩니다.

저항률과 투과율은 온도에 따라 다르기 때문에 상대 깊이는 온도에 따라 달라집니다.강철의 경우 상대 투과율이 퀴리 온도보다 1까지 떨어집니다.따라서 기준 깊이는 비자성 도체의 경우 2-3배, 자성강의 ^[7]경우 20배까지 온도에 따라 달라질 수 있습니다.

주파수 범위의 적용

주파수(kHz)	공작물 유형
5–30	두꺼운 재료(예: 직경이 50mm 이상인 815°C의 강철).
100–400	소형 공작물 또는 얕은 용입(예: 직경 5-10mm의 815°C 강철 또는 직경 약 0.1mm의 25°C 강철)
480	현미경 조각

자성 물질은 히스테리시스 때문에 유도 열 과정을 개선합니다.높은 투과성(100~500)의 재료는 유도 가열로 가열하기가 더 쉽습니다.이력 가열은 퀴리 온도 이하에서 발생하며, 이 온도에서는 재료가 자기 특성을 유지합니다.공작물의 퀴리 온도보다 낮은 높은 투과율이 유용합니다.온도차, 질량 및 비열이 공작물 가열에 영향을 미칩니다.

유도 가열의 에너지 전달은 코일과 공작물 사이의 거리에 의해 영향을 받습니다.에너지 손실은 공작물에서 설비로의 열 전도, 자연 대류 및 열 방사를 통해 발생합니다.

유도 코일은 일반적으로 구리 튜브와 유체 냉각수로 구성됩니다.지름, 모양 및 회전 횟수는 효율성과 필드 패턴에 영향을 미칩니다.

노심식로

용해로는 링 형태로 용해되는 전하를 포함하는 원형 화로로 구성됩니다.금속 링은 지름이 크고 AC 전원에 의해 통전되는 전기 권선과 자기적으로 상호 연결됩니다.기본적으로 가열될 전하가 1회전 단락 회로를 형성하고 철심에 의해 1차 회로와 자기적으로 결합되는 변압기입니다.

레퍼런스

• 브라운, 조지 해롤드, 시릴 N호일러와 루돌프 A.Bierworth, 무선 주파수 가열 이론 및 응용.뉴욕 D.반 노스트랜드 컴퍼니, 1947년LCCN 47003544
• 하트숀, 레슬리, 무선주파수 난방.런던, G. Allen & Unwin, 1949년.LCCN 50002705
• Langton, L. L., 무선 주파수 가열 장비, 특히 자기 들뜸 전력 발진기의 이론과 설계에 대한 참조.런던, 피트먼, 1949년LCCN 50001900
• 쉴드, 존 포터, ABC 무선주파 난방기.1969년 H. W. 샘스 인디애나폴리스 제1판LCCN 76098943
• 소비, 로널드 J, 조지 R.세이켈, 저압 플라스마의 무선 주파수 유도 가열.워싱턴 D.C. : 미국항공우주국; 버지니아주 스프링필드:1967년 10월 연방 과학기술 정보 교환소NASA의 기술 노트.D-4206; 루이스 연구소에서 준비.