A teoria da indução eletromagnética é madura, o aquecimento por indução tem sido um método de aquecimento amplamente utilizado, especialmente no tratamento térmico de superfície, tem as vantagens de processo simples, pequena deformação, alta eficiência, economia de energia e proteção ambiental, fácil de realizar a automação do processo , o excelente desempenho da camada de endurecimento, etc. Com o progresso contínuo da tecnologia industrial, o aquecimento por indução também é cada vez mais brilhante.
Os equipamentos de aquecimento por indução podem ser divididos em frequência de potência, frequência intermediária, super frequência de áudio e alta frequência de acordo com a frequência de alimentação, que possui sua própria faixa de frequência e densidade de potência de aquecimento.
O aquecimento por indução baseia-se principalmente em três princípios básicos: indução eletromagnética, “efeito pelicular” e condução de calor.
Quando a corrente alternada passa pelo condutor, a força eletromotriz induzida será gerada no condutor sob a ação do campo magnético alternado formado. Quanto mais próximo do centro, maior a força ELETROmotriz induzida, a corrente do condutor tende para a camada superficial, e a intensidade da corrente diminui exponencialmente da superfície para o centro, conforme mostrado na Figura 1. Esse fenômeno é conhecido como o efeito cutâneo da corrente alternada.
Devido à ação da força eletromotriz de potência e da força eletromotriz auto-induzida, a força máxima do campo magnético do sistema de corrente codirecional é gerada na parte externa da superfície do condutor e a força máxima do campo magnético do sistema de corrente reversa é gerada no interior da superfície do condutor, que é o efeito de proximidade.
O efeito de proximidade pode ser usado para selecionar a forma apropriada do sensor na superfície das peças processadas para aquecimento central, de modo que a concentração de corrente na largura do sensor seja aproximadamente igual à área.
Quanto menor a distância entre os condutores, mais forte o efeito de proximidade.
O fenômeno que a corrente através da bobina de indução é concentrada na superfície interna é chamado de efeito de anel. O efeito anular é o resultado do aumento da força eletromotriz auto-induzida da superfície externa devido à ação do campo magnético de corrente CA da bobina de indução.
Ao aquecer a superfície externa, o efeito anular é favorável, mas ao aquecer o plano e o orifício interno, reduzirá significativamente a eficiência elétrica do indutor. A fim de melhorar a eficiência dos sensores de plano e furo interno, guias magnéticos são frequentemente configurados para alterar a distribuição da força do campo magnético, forçando a corrente em direção à superfície onde a peça precisa ser aquecida. Um corpo condutor magnético tem a função de conduzir a corrente ao seu lado oposto.
O efeito de superfície, o efeito de proximidade e o efeito de anel aumentam com o aumento da frequência da corrente alternada. Além disso, o efeito de proximidade e o efeito de anel aumentam com o aumento da seção transversal do condutor, a diminuição do espaço entre dois condutores e a diminuição do raio do anel.
A partir da equação de distribuição de intensidade do campo magnético pode ser obtida.
As equações básicas da distribuição da intensidade do campo magnético mostram que a intensidade da corrente parasita varia exponencialmente com a distância da superfície. O redemoinho é altamente concentrado na camada superficial e diminui rapidamente com o aumento da distância. Em aplicações de engenharia, é especificado que Ix cai para 1/e (e=2.718) da superfície como a profundidade de penetração da corrente, expressa por. Se a unidade for Ω rho, cm, utilizável sob tipo para o delta (mm)
Como o calor gerado pelo vórtice é proporcional ao quadrado do vórtice (Q=0.24I0 Rt), o calor da superfície para o centro cai mais rápido que o vórtice. Os cálculos mostram que 86.5% do calor ocorre nas lamelas do delta, enquanto nenhum redemoinho ocorre fora das lamelas do delta. As disposições acima foram aplicadas com suficiente precisão.
A resistividade do material de aço aumenta com o aumento da temperatura no processo de aquecimento (dentro do escopo de 800-900 ℃, a resistividade de vários aços básicos, cerca de 10 e - 4 (Ω, cm); A permeabilidade é basicamente inalterado abaixo do ponto de perda de magnetismo (seu valor está relacionado à força), mas cai repentinamente para a permeabilidade do vácuo = 1 quando o ponto de perda de magnetismo é atingido. Portanto, quando a temperatura atinge o ponto de desmagnetização, a profundidade de penetração do O vórtice aumentará significativamente.A profundidade de penetração do redemoinho além da perda do campo magnético é chamada de “profundidade de penetração térmica”.Abaixo da perda do ponto magnético é chamada de “profundidade de penetração do redemoinho frio”.
A mudança da intensidade da corrente parasita da superfície da peça de trabalho para a profundidade é distribuída de acordo com as características do estado frio no momento antes que o indutor ligue a corrente de alta frequência e a temperatura da peça comece a subir. Quando há uma camada fina na superfície que excede o ponto de perda magnética, a intensidade da corrente parasita na junção interna adjacente à camada fina muda repentinamente e a camada de aquecimento da peça é dividida em duas camadas. A intensidade da corrente parasita da camada externa diminuiu significativamente, e a intensidade máxima da corrente parasita foi na junção das duas camadas. Como resultado, a velocidade de aquecimento da superfície de alta temperatura diminui rapidamente, a temperatura da junção é acelerada e se move rapidamente para dentro.
Este método de aquecimento elétrico, que se baseia em correntes parasitas para “passar” continuamente para o interior, é exclusivo do aquecimento por indução. Sob condições de aquecimento rápido, a superfície não superaquecerá mesmo quando uma grande potência for aplicada à peça.
Quando a espessura da camada de alta temperatura perde magnetismo excede a profundidade de penetração da corrente parasita quente, a profundidade da camada de aquecimento aumenta principalmente por meio de condução de calor, e as características do processo de aquecimento e distribuição de temperatura ao longo da seção são basicamente as mesmas como a da fonte de calor externa, de modo que a eficiência de aquecimento é muito menor.
Ao aquecer superfícies a uma certa profundidade, deve-se buscar um “aquecimento permeável” por correntes parasitas. Para fazer isso, a frequência atual deve ser escolhida corretamente e a velocidade de aquecimento selecionada deve ser capaz de atingir a profundidade de aquecimento especificada no menor tempo possível.
