電磁誘導理論は成熟しており、誘導加熱は特に表面熱処理で広く使用されている加熱方法であり、単純なプロセス、小さな変形、高効率、省エネ、環境保護、プロセスの自動化を実現しやすいという利点があります。 、硬化層の優れた性能など。産業技術の継続的な進歩に伴い、誘導加熱もますます華麗になっています。
誘導加熱装置は、独自の周波数範囲と加熱電力密度を持つ電力周波数に応じて、電力周波数、中間周波数、超可聴周波数、高周波に分けることができます。
誘導加熱は、主に電磁誘導、「表皮効果」、熱伝導の XNUMX つの基本原理に基づいています。
交流電流が導体を通過すると、形成された交番磁界の作用で導体に誘導起電力が発生します。 図1に示すように、中心に近いほど誘導起電力が大きく、導体の電流は表層に向かう傾向があり、電流強度は表層から中心に向かって指数関数的に減少します。この現象は、交流の表皮効果として知られています。
電力起電力と自己誘導起電力の作用により、同方向電流系の最大磁場強度が導体表面の外側に発生し、逆電流系の最大磁場強度が発生します。これが近接効果です。
近接効果を利用して、中央加熱用の加工部品の表面にあるセンサーの適切な形状を選択し、センサー幅の電流集中が面積にほぼ等しくなるようにすることができます。
導体間の距離が小さいほど、近接効果が強くなります。
誘導コイルを通る電流が内面に集中する現象は、リング効果と呼ばれます。 環状効果は、誘導コイル交流磁場の作用による外面自己誘導起電力の増加の結果である。
外面を加熱すると、環状効果は良好ですが、平面と内部の穴を加熱すると、インダクタの電気効率が大幅に低下します。 平面センサーと内部穴センサーの効率を向上させるために、多くの場合、磁気ガイドを設定して磁場強度の分布を変更し、部品を加熱する必要がある表面に向かって電流を強制します。 磁気伝導体は、反対側に電流を駆動する機能を持っています。
交流周波数の増加に伴い、表面効果、近接効果、リング効果が増加します。 さらに、近接効果とリング効果は、導体断面積の増加、XNUMX つの導体間のスペースの減少、およびリング半径の減少に伴い増加します。
磁場強度分布式から得ることができます。
磁場強度分布の基本式は、渦電流強度が表面距離に応じて指数関数的に変化することを示しています。 渦は表層に集中しており、距離が離れると急速に減少します。 エンジニアリング アプリケーションでは、電流浸透の深さとして、Ix が表面の 1/e (e=2.718) に低下することが指定されています。 単位がΩρの場合、cm、デルタ（mm）の場合はアンダータイプで使用可能
渦によって発生する熱は渦の 0.24 乗に比例するため (Q=0I86.5 Rt)、表面から中心への熱は渦よりも速く低下します。 計算によると、熱の XNUMX% はデルタ ラメラで発生しますが、デルタ ラメラの外側では渦は発生しません。 上記の規定は、十分な精度で適用されています。
鋼材の比抵抗ρは、加熱工程における温度上昇に伴い増加する（800～900℃の範囲内で、各種鋼の比抵抗は基本的に同じで、約10e-4（Ω、cm）；透磁率は基本的に減磁点以下では変化しませんが (その値は強度に関係します)、減磁点に達すると真空の透磁率 =1 に急激に低下します. したがって、温度が減磁点に達すると、浸透深さは磁場が失われる以上の渦の侵入深さを「熱侵入深さ」、磁点の損失以下を「冷間渦侵入深さ」と呼びます。
インダクタが高周波電流を投入し、ワーク温度が上昇し始める前の瞬間に、ワーク表面から深さまでの渦電流強度の変化は、冷間特性に従って分布します。 磁気損失点を超える薄層が表面にある場合、薄層に隣接する内部接合部の渦電流強度が急激に変化し、ワーク加熱層が XNUMX つの層に分割されます。 外層の渦電流強度は大幅に減少し、最大の渦電流強度は XNUMX つの層の接合部にありました。 その結果、高温面の加熱速度が急激に低下し、接合部の温度が加速され、急速に内側に移動します。
渦電流を利用して内部に連続的に「足を踏み入れる」この電気加熱方法は、誘導加熱に固有のものです。 急速加熱条件下では、部品に大きな電力が加えられても表面が過熱することはありません。
高温層の厚さが磁性を失い、熱渦電流の浸透深さを超えると、発熱層の深さは主に熱伝導によって増加し、断面に沿った加熱プロセスと温度分布特性は基本的に同じです外部熱源のように、加熱効率ははるかに低くなります。
表面を特定の深さまで加熱する場合は、渦電流の「透過加熱」を探す必要があります。 これを行うには、現在の周波数を正しく選択し、選択した加熱速度が指定された加熱深度に最短時間で到達できる必要があります。
