الحث مبدأ التسخين تم استخدامه في عمليات التصنيع منذ عشرينيات القرن الماضي. كما قيل أن - الضرورة هي أم الاختراع ، خلال الحرب العالمية الثانية ، والحاجة إلى عملية سريعة لتقوية أجزاء من المعدن المحرك ، طور تقنية التسخين التعريفي بسرعة. اليوم نرى تطبيق هذه التكنولوجيا في متطلباتنا اليومية. في الآونة الأخيرة ، أدت الحاجة إلى تحسين مراقبة الجودة وتقنيات التصنيع الآمنة إلى إلقاء الضوء على هذه التكنولوجيا مرة أخرى. مع التقنيات المتطورة اليوم ، يتم تقديم طرق جديدة وموثوقة لتنفيذ التدفئة التعريفي.
ما هو التسخين التعريفي؟
ال مبدأ العمل من عملية التسخين التعريفي عبارة عن وصفة مشتركة من الحث الكهرومغناطيسي وتسخين الجول. عملية التسخين التعريفي هي عملية عدم التلامس لتسخين معدن موصل كهربيًا عن طريق توليد تيارات إيدي داخل المعدن ، باستخدام مبدأ الحث الكهرومغناطيسي. نظرًا لأن تيار الدوامة المتولد يتدفق عكس مقاومة المعدن ، وفقًا لمبدأ تسخين الجول ، يتم توليد الحرارة في المعدن.
كيف يعمل التسخين التعريفي؟
إن معرفة قانون فاراداي مفيد جدًا لفهم طريقة عمل التدفئة التعريفي. وفقًا لقانون فاراداي للحث الكهرومغناطيسي ، فإن تغيير المجال الكهربائي في الموصل ينتج عنه مجال مغناطيسي متناوب حوله ، وتعتمد قوته على حجم المجال الكهربائي المطبق. يعمل هذا المبدأ أيضًا بالعكس عندما يتغير المجال المغناطيسي في الموصل.
لذلك ، يتم استخدام المبدأ أعلاه في عملية التسخين الاستقرائي. هنا حالة صلبة تردد RF يتم تطبيق مصدر الطاقة على ملف الحث ويتم وضع المادة المراد تسخينها داخل الملف. متي التيار المتناوب يتم تمريره عبر الملف ، يتم إنشاء مجال مغناطيسي متناوب حوله وفقًا لقانون فاراداي. عندما تأتي المادة الموضوعة داخل المحرِّض في نطاق هذا المجال المغناطيسي المتناوب ، يتولد تيار الدوامة داخل المادة.
الآن لوحظ مبدأ تسخين جول. وفقًا لهذا ، عندما يتم تمرير تيار من خلال مادة تتولد حرارة في المادة. لذلك ، عندما يتم توليد التيار في المادة بسبب المجال المغناطيسي المستحث ، فإن التيار المتدفق ينتج حرارة من داخل المادة. هذا يفسر عملية التسخين الاستقرائي غير الملامس.
التسخين الحثي للمعادن
مخطط دائرة التسخين التعريفي
يتكون الإعداد المستخدم لعملية التسخين التعريفي من مصدر طاقة RF لتوفير التيار المتردد للدائرة. يتم استخدام ملف نحاسي كمحث ويتم تطبيق التيار عليه. يتم وضع المادة المراد تسخينها داخل ملف النحاس.
من خلال تغيير قوة التيار المطبق ، يمكننا التحكم في درجة حرارة التسخين. نظرًا لأن تيار الدوامة الناتج داخل المادة يتدفق عكس المقاومة الكهربائية للمادة ، يتم ملاحظة التسخين الدقيق والموضعي في هذه العملية.
إلى جانب تيار الدوامة ، تتولد الحرارة أيضًا بسبب التباطؤ في الأجزاء المغناطيسية. تسبب المقاومة الكهربائية التي توفرها مادة مغناطيسية ، تجاه المجال المغناطيسي المتغير داخل المحرِّض ، احتكاكًا داخليًا. ينتج عن هذا الاحتكاك الداخلي حرارة.
نظرًا لأن عملية التسخين التعريفي هي عملية تسخين غير متصلة ، يمكن أن تكون المادة المراد تسخينها موجودة بعيدًا عن مصدر الطاقة أو مغمورة في سائل أو في أي بيئات غازية أو في فراغ. لا يتطلب هذا النوع من عمليات التسخين أي غازات احتراق.
العوامل التي يجب مراعاتها أثناء تصميم نظام التدفئة التعريفي
يوجد بعض العوامل يجب أخذها في الاعتبار عند تصميم نظام تسخين بالحث لأي نوع من التطبيقات.
- عادة ، يتم استخدام عملية التسخين التعريفي للمعادن والمواد الموصلة. يمكن تسخين المادة غير الموصلة مباشرة.
- أثناء تطبيقها على المواد المغناطيسية ، تتولد الحرارة عن طريق تأثير التيار الدوامي والتباطؤ للمواد المغناطيسية.
- يتم تسخين المواد الصغيرة والرقيقة بسرعة مقارنة بالمواد الكبيرة والسميكة.
- كلما زاد تردد التيار المتردد ، قلل من عمق اختراق التسخين.
- يتم تسخين المواد ذات المقاومة العالية بسرعة.
- يجب أن يسمح الحث الذي ستوضع فيه مادة التسخين بإدخال وإزالة المادة بسهولة.
- أثناء حساب سعة إمداد الطاقة ، يجب مراعاة الحرارة النوعية للمادة المراد تسخينها وكتلة المادة وارتفاع درجة الحرارة المطلوب.
- يجب أيضًا مراعاة فقد الحرارة بسبب التوصيل والحمل الحراري والإشعاع لتحديد قدرة مصدر الطاقة.
صيغة التدفئة التعريفي
يتم تحديد العمق الذي يخترقه تيار الدوامة في المادة بواسطة تردد التيار الاستقرائي. بالنسبة للطبقات الحاملة الحالية ، يمكن حساب العمق الفعال كـ
د = 5000 √ρ / µfهنا يشير d إلى العمق (سم) ، يتم الإشارة إلى النفاذية المغناطيسية النسبية للمادة µ ، ρ مقاومة المادة بالأوم سم ، تشير f إلى تردد المجال المتردد بوحدة هرتز.
تصميم ملف التسخين التعريفي
الملف المستخدم كمحرِّض ، والذي يتم تطبيق الطاقة عليه ، يأتي بأشكال مختلفة. يتناسب التيار المستحث في المادة مع عدد الدورات في الملف. وبالتالي ، من أجل فعالية وكفاءة التسخين التعريفي ، فإن تصميم الملف مهم.
عادةً ما تكون ملفات الحث عبارة عن موصلات نحاسية مبردة بالماء. هناك أشكال مختلفة من الملفات المستخدمة ، بناءً على تطبيقاتنا. الملف الحلزوني متعدد الأدوار هو الأكثر استخدامًا. بالنسبة لهذا الملف ، يتم تحديد عرض نمط التسخين بعدد الدورات في الملف. تعد الملفات أحادية الدوران مفيدة للتطبيقات التي تتطلب تسخين شريط ضيق من قطعة العمل أو طرف المادة.
يتم استخدام الملف الحلزوني متعدد المواضع لتسخين أكثر من قطعة عمل واحدة. يتم استخدام ملف الفطيرة عندما يكون مطلوبًا لتسخين جانب واحد فقط من المادة. يستخدم الملف الداخلي لتسخين التجاويف الداخلية.
تطبيقات التسخين الاستقرائي
- التسخين المستهدف للتدفئة السطحية والذوبان واللحام ممكن من خلال عملية التسخين الاستقرائي.
- إلى جانب المعادن ، يمكن تسخين الموصلات السائلة والموصلات الغازية عن طريق التسخين الحثي.
- لتسخين السيليكون في صناعات أشباه الموصلات ، يتم استخدام مبدأ التسخين الاستقرائي.
- تستخدم هذه العملية في الأفران الحثية لتسخين المعدن إلى نقطة الانصهار.
- نظرًا لأن هذه عملية تسخين بدون تلامس ، فإن الأفران الفراغية تستفيد من هذه العملية لصنع الفولاذ والسبائك المتخصصة التي يمكن أن تتأكسد عند تسخينها في وجود الأكسجين.
- تُستخدم عملية التسخين التعريفي في لحام المعادن وأحيانًا اللدائن عندما تكون مخدرة بالسيراميك المغناطيسية.
- تعمل المواقد الحثية المستخدمة في المطبخ على مبدأ التسخين الحثي.
- يتم استخدام عملية التسخين التعريفي من كربيد اللحام بالنحاس.
- من أجل ختم الغطاء المقاوم للعبث على الزجاجات والمستحضرات الصيدلانية ، يتم استخدام عملية التسخين التعريفي.
- تستخدم آلة تشكيل حقن البلاستيك التسخين التعريفي لتحسين كفاءة الطاقة للحقن.
للصناعات التحويلية ، التدفئة التعريفي يوفر حزمة قوية من الاتساق والسرعة والتحكم. هذه عملية تسخين أنيقة وسريعة وغير ملوثة. يمكن حل فقد الحرارة الملحوظ أثناء التسخين الحثي باستخدام قانون لينز. أظهر هذا القانون طريقة الاستخدام المنتج لفقدان الحرارة الذي يحدث في عملية التسخين الاستقرائي. أي من تطبيقات التسخين الحثي قد أدهشتك؟
