Hartowanie indukcyjne jest procesem hartowania, w którym wykorzystuje się efekt termiczny generowany przez prąd indukcyjny przepływający przez odkuwkę w celu podgrzania powierzchni i lokalnej części odkuwki do temperatury hartowania, a następnie następuje szybkie chłodzenie. Podczas hartowania odkuwka umieszczana jest w miedzianym czujniku położenia i podłączana do prądu przemiennego o stałej częstotliwości w celu wytworzenia indukcji elektromagnetycznej, w wyniku czego na powierzchni odkuwki indukowany jest prąd przeciwny do prądu w cewce indukcyjnej. Zamknięta pętla utworzona przez ten indukowany prąd wzdłuż powierzchni odkuwki nazywana jest prądem wirowym. Pod wpływem prądu wirowego i oporu samej odkuwki energia elektryczna na powierzchni odkuwki zamienia się w energię cieplną, powodując szybkie nagrzanie powierzchni do przelewu hartowniczego, po czym odkuwka jest natychmiastowo i szybko chłodzony, aby osiągnąć cel hartowania powierzchniowego.
Powód, dla którego prądy wirowe mogą nagrzewać powierzchnię, jest określony przez charakterystykę dystrybucji prądu przemiennego w przewodniku. Te cechy obejmują:
- Efekt skóry:
Kiedy prąd stały (DC) przepływa przez przewodnik, gęstość prądu jest jednakowa w całym przekroju poprzecznym przewodnika. Jednakże, gdy przepływa prąd przemienny (AC), rozkład prądu w przekroju poprzecznym przewodnika jest nierówny. Gęstość prądu jest większa na powierzchni przewodnika i mniejsza w środku, przy czym gęstość prądu maleje wykładniczo od powierzchni do środka. Zjawisko to znane jest jako efekt skórny prądu przemiennego. Im wyższa częstotliwość prądu przemiennego, tym wyraźniejszy jest efekt naskórkowości. Hartowanie nagrzewaniem indukcyjnym wykorzystuje tę cechę, aby osiągnąć pożądany efekt.
- Efekt bliskości:
Kiedy przez prąd przepływają dwa sąsiednie przewodniki, a kierunek prądu jest taki sam, indukowany potencjał wsteczny po sąsiedniej stronie dwóch przewodników jest największy w wyniku oddziaływania generowanych przez nie przemiennych pól magnetycznych, a prąd jest napędzany zewnętrzna strona przewodnika. I odwrotnie, gdy kierunek prądu jest przeciwny, prąd jest kierowany na sąsiednią stronę dwóch przewodników, to znaczy do przepływu wewnętrznego, zjawisko to nazywa się efektem bliskości.
Podczas nagrzewania indukcyjnego prąd indukowany na odkuwce ma zawsze przeciwny kierunek do prądu w pierścieniu indukcyjnym, zatem prąd na pierścieniu indukcyjnym skupia się na przepływie wewnętrznym, a prąd na nagrzanej odkuwce znajduje się w pierścieniu indukcyjnym koncentruje się na powierzchni, co jest efektem nałożenia się efektu bliskości i efektu naskórkowości.
Pod wpływem efektu bliskości rozkład indukowanego prądu na powierzchni odkuwki jest równomierny tylko wtedy, gdy szczelina pomiędzy cewką indukcyjną a odkuwką jest równa. Dlatego odkuwka musi być obracana w sposób ciągły podczas procesu nagrzewania indukcyjnego, aby wyeliminować lub zmniejszyć nierówności nagrzewania spowodowane nierówną szczeliną, tak aby uzyskać jednolitą warstwę grzewczą.
Dodatkowo, ze względu na efekt zbliżeniowy, kształt nagrzanej powierzchni na odkuwce jest zawsze zbliżony do kształtu cewki indukcyjnej. Dlatego przy wykonywaniu cewki indukcyjnej należy nadać jej kształt zbliżony do kształtu powierzchni grzewczej odkuwki, tak aby uzyskać lepszy efekt grzewczy.
- Efekt krążenia:
Kiedy prąd przemienny przepływa przez przewodnik w kształcie pierścienia lub spirali, w wyniku działania zmiennego pola magnetycznego, gęstość prądu na zewnętrznej powierzchni przewodnika maleje z powodu zwiększonej samoindukcyjnej siły elektromotorycznej, podczas gdy wewnętrzna powierzchnia pierścień osiąga największą gęstość prądu. Zjawisko to znane jest jako efekt cyrkulacji.
Efekt cyrkulacji może poprawić wydajność i prędkość ogrzewania podczas podgrzewania zewnętrznej powierzchni kutego elementu. Jest to jednak niekorzystne przy nagrzewaniu otworów wewnętrznych, gdyż efekt cyrkulacji powoduje, że prąd w cewce indukcyjnej odsuwa się od powierzchni odkuwki, co prowadzi do znacznego zmniejszenia wydajności ogrzewania i mniejszej prędkości nagrzewania. Dlatego konieczne jest zainstalowanie na cewce materiałów magnetycznych o dużej przepuszczalności, aby poprawić efektywność ogrzewania.
Im większy stosunek osiowej wysokości cewki do średnicy pierścienia, tym wyraźniejszy jest efekt cyrkulacji. Dlatego przekrój cewki indukcyjnej najlepiej wykonać jako prostokątny; kształt prostokątny jest lepszy niż kwadrat, a kształt okrągły jest najgorszy i należy go jak najbardziej unikać
- Efekt ostrego kąta:
W przypadku nagrzania w czujniku wystających części o ostrych narożnikach, krawędziach krawędzi i małym promieniu krzywizny, nawet jeśli szczelina pomiędzy czujnikiem a odkuwką jest równa, gęstość linii pola magnetycznego przechodzącego przez ostre narożniki i wystające części odkuwki jest większa , indukowana gęstość prądu jest większa, prędkość nagrzewania jest duża, a ciepło jest skoncentrowane, co spowoduje przegrzanie tych części, a nawet spalenie. Zjawisko to nazywane jest efektem ostrego kąta.
Aby uniknąć efektu ostrego kąta, przy projektowaniu czujnika należy odpowiednio zwiększyć szczelinę pomiędzy czujnikiem a ostrym kątem lub wypukłą częścią odkuwki, aby zmniejszyć tam koncentrację linii siły magnetycznej, tak aby prędkość nagrzewania i temperatura odkuwki wszędzie jest możliwie jednakowa. Ostre naroża i wystające części odkuwki można również zamienić na naroża stóp lub fazki, dzięki czemu można uzyskać ten sam efekt.
W celu uzyskania dodatkowych informacji zachęcam do odwiedzenia naszej strony internetowej pod adresem
Jeśli brzmi to interesująco lub chcesz dowiedzieć się więcej, proszę dać mi znać o swojej dostępności, abyśmy mogli ustalić odpowiedni termin na połączenie się i przekazanie dalszych informacji? Nie wahaj się wysłać e-maila na adresdella@welongchina.com.
Z góry dziękuję.
Czas publikacji: 24 lipca 2024 r
