Màquines de fusió per inducció

P: Què és la inducció electromagnètica?

La inducció electromagnètica va ser descoberta per Michael Faraday el 1831, i James Clerk Maxwell la va descriure matemàticament com la llei de la inducció de Faraday. La inducció electromagnètica és un corrent produït a causa de la producció de tensió (força electromotriu) a causa d'un camp magnètic canviant. Això passa quan un conductor es col·loca en un camp magnètic en moviment (quan s'utilitza una font d'alimentació de CA) o quan un conductor es mou constantment en un camp magnètic estacionari. Segons la configuració que es mostra a continuació, Michael Faraday va organitzar un cable conductor connectat a un dispositiu per mesurar la tensió a través del circuit. Quan un imant de barra es mou a través de la bobina, el detector de tensió mesura la tensió del circuit. A través del seu experiment, va descobrir que hi ha certs factors que influeixen en aquesta producció de tensió. Són:
Nombre de bobines: la tensió induïda és directament proporcional al nombre de voltes/bobines del cable. Com més gran és el nombre de voltes, més gran és la tensió produïda

Canvi de camp magnètic: el canvi de camp magnètic afecta la tensió induïda. Això es pot fer movent el camp magnètic al voltant del conductor o movent el conductor al camp magnètic.
També podeu consultar aquests conceptes relacionats amb la inducció:
Inducció: autoinducció i inducció mútua
Electromagnetisme
Fórmula d'inducció magnètica.

P: Què és la calefacció per inducció?

La inducció bàsica comença amb una bobina de material conductor (per exemple, coure). Quan el corrent flueix per la bobina, es produeix un camp magnètic dins i al voltant de la bobina. La capacitat del camp magnètic per treballar depèn del disseny de la bobina, així com de la quantitat de corrent que flueix per la bobina.
La direcció del camp magnètic depèn de la direcció del flux de corrent, per tant un corrent altern a través de la bobina

donarà lloc a un camp magnètic que canvia de direcció a la mateixa velocitat que la freqüència del corrent altern. El corrent de CA de 60 Hz farà que el camp magnètic canviï de direcció 60 vegades per segon. El corrent de CA de 400 kHz farà que el camp magnètic canviï 400.000 vegades per segon. Quan un material conductor, una peça de treball, es col·loca en un camp magnètic canviant (per exemple, un camp generat amb CA), la tensió s'indueix a la peça de treball. (Llei de Faraday). La tensió induïda donarà lloc al flux d'electrons: corrent! El corrent que flueix per la peça de treball anirà en sentit contrari al corrent de la bobina. Això vol dir que podem controlar la freqüència del corrent a la peça de treball controlant la freqüència del corrent a la peça

bobina.A mesura que el corrent circula per un medi, hi haurà certa resistència al moviment dels electrons. Aquesta resistència es mostra com a calor (The Joule Heating Effect). Els materials que són més resistents al flux d'electrons emetran més calor a mesura que hi passa el corrent, però sens dubte és possible escalfar materials altament conductors (per exemple, el coure) mitjançant un corrent induït. Aquest fenomen és fonamental per a l'escalfament inductiu. Què necessitem per a l'escalfament per inducció? Tot això ens diu que necessitem dues coses bàsiques perquè es produeixi l'escalfament per inducció:
Un camp magnètic canviant

Material elèctricament conductor col·locat en el camp magnètic
Com es compara la calefacció per inducció amb altres mètodes de calefacció?
Hi ha diversos mètodes per escalfar un objecte sense inducció. Algunes de les pràctiques industrials més comunes inclouen forns de gas, forns elèctrics i banys de sal. Tots aquests mètodes es basen en la transferència de calor al producte des de la font de calor (cremador, element de calefacció, sal líquida) mitjançant convecció i radiació. Un cop escalfada la superfície del producte, la calor es transfereix a través del producte amb conducció tèrmica.
Els productes escalfats per inducció no depenen de la convecció i la radiació per al lliurament de calor a la superfície del producte. En canvi, la calor es genera a la superfície del producte pel flux de corrent. La calor de la superfície del producte es transfereix després a través del producte amb conducció tèrmica.

La profunditat a la qual es genera calor directament mitjançant el corrent induït depèn d'una cosa anomenada profunditat de referència elèctrica. La profunditat de referència elèctrica depèn molt de la freqüència del corrent altern que flueix a través de la peça de treball. Un corrent de freqüència més alta donarà lloc a una profunditat de referència elèctrica menor i un corrent de freqüència més baixa donarà lloc a una profunditat de referència elèctrica més profunda. Aquesta profunditat també depèn de les propietats elèctriques i magnètiques de la peça de treball.
Profunditat de referència elèctrica d'alta i baixa freqüència Les empreses del grup Inductotherm aprofiten aquests fenòmens físics i elèctrics per personalitzar solucions de calefacció per a productes i aplicacions específiques. El control acurat de la potència, la freqüència i la geometria de la bobina permet a les empreses del Grup Inductotherm dissenyar equips amb alts nivells de control de procés i fiabilitat, independentment de l'aplicació. Fusió per Inducció
Per a molts processos la fusió és el primer pas per produir un producte útil; la fusió per inducció és ràpida i eficient. En canviar la geometria de la bobina d'inducció, els forns de fusió per inducció poden contenir càrregues que varien en grandària des del volum d'una tassa de cafè fins a centenars de tones de metall fos. A més, ajustant la freqüència i la potència, les empreses del Grup Inductotherm poden processar pràcticament tots els metalls i materials, inclosos, entre d'altres: ferro, acer i aliatges d'acer inoxidable, coure i aliatges a base de coure, alumini i silici. L'equip d'inducció està dissenyat a mida per a cada aplicació per garantir que sigui el més eficient possible. Un avantatge important que és inherent a la fusió per inducció és l'agitació inductiva. En un forn d'inducció, el material de càrrega metàl·lica es fon o s'escalfa pel corrent generat per un camp electromagnètic. Quan el metall es fon, aquest camp també fa que el bany es mogui. Això s'anomena agitació inductiva. Aquest moviment constant barreja de manera natural el bany produint una mescla més homogènia i ajuda a l'aliatge. La quantitat d'agitació ve determinada per la mida del forn, la potència introduïda al metall, la freqüència del camp electromagnètic i el tipus

recompte de metalls al forn. La quantitat d'agitació inductiva en qualsevol forn determinat es pot manipular per a aplicacions especials si es requereix. Fusió al buit per inducció Com que l'escalfament per inducció s'aconsegueix mitjançant un camp magnètic, la peça de treball (o càrrega) es pot aïllar físicament de la bobina d'inducció mitjançant refractari o algun altre mitjà no conductor. El camp magnètic passarà a través d'aquest material per induir una tensió en la càrrega continguda. Això significa que la càrrega o la peça de treball es pot escalfar al buit o en una atmosfera acuradament controlada. Això permet el processament de metalls reactius (Ti, Al), aliatges especials, silici, grafit i altres materials conductors sensibles.

La variació del corrent, la tensió i la freqüència mitjançant una bobina d'inducció dóna com a resultat un escalfament d'enginyeria afinat, perfecte per a aplicacions precises com l'enduriment, l'enduriment i el tremp, el recuit i altres formes de tractament tèrmic. Un alt nivell de precisió és essencial per a aplicacions crítiques com ara automoció, aeroespacial, fibra òptica, unió de municions, enduriment de filferro i temperat de filferro de molla. L'escalfament per inducció és adequat per a aplicacions de metalls especials que involucren titani, metalls preciosos i compostos avançats. El control precís de la calefacció disponible amb inducció és inigualable. A més, utilitzant els mateixos fonaments de calefacció que les aplicacions d'escalfament del gresol al buit, l'escalfament per inducció es pot dur a l'atmosfera per a aplicacions contínues. Per exemple, recuit brillant de tubs i canonades d'acer inoxidable.

Soldadura per inducció d'alta freqüència
Quan la inducció es lliura amb corrent d'alta freqüència (HF), fins i tot és possible la soldadura. En aquesta aplicació les profunditats de referència elèctrica molt baixes que es poden aconseguir amb corrent HF. En aquest cas, una tira de metall es forma contínuament, i després passa a través d'un conjunt de rotlles dissenyats amb precisió, l'únic objectiu dels quals és unir les vores de la cinta formada i crear la soldadura. Just abans que la tira formada arribi al conjunt de rotllos, passa per una bobina d'inducció. En aquest cas, el corrent flueix cap avall al llarg de la "vee" geomètrica creada per les vores de la banda en lloc de just al voltant de l'exterior del canal format. A mesura que el corrent flueix per les vores de la cinta, s'escalfaran fins a una temperatura de soldadura adequada (per sota de la temperatura de fusió del material). Quan les vores es pressionen juntes, tots els residus, òxids i altres impureses es veuen obligats a sortir per donar lloc a una soldadura de forja d'estat sòlid.

El futur Amb l'arribada dels materials altament dissenyats, les energies alternatives i la necessitat de potenciar els països en desenvolupament, les capacitats úniques de la inducció ofereixen als enginyers i dissenyadors del futur un mètode de calefacció ràpid, eficient i precís.