تکنولوژی

کوره القایی چیست؟ نحوه کار گرماش القایی

برای یک مهندس معمولی، القا یک روش جذاب برای گرم کردن است. تماشای یک فلز که در عرض چند ثانیه به رنگ قرمز گیلاسی در می‌آید برای کسانی که با گرمایش القایی آشنایی ندارند شگفت‌انگیز است. تجهیزات گرمایش القایی به درک فیزیک، الکترومغناطیس، الکترونیک قدرت و کنترل فرآیند نیاز دارند، اما درک مفاهیم اساسی پشت گرمایش القایی ساده است.

نحوه کار کوره القایی

پبا عبور جریان از سیم پیچ، میدان مغناطیسی در داخل و اطراف سیم پیچ ایجاد می شود. توانایی میدان مغناطیسی برای انجام کار به طراحی سیم پیچ و همچنین مقدار جریان عبوری از سیم پیچ بستگی دارد.

نحوه کار کوره القایی

جهت میدان مغناطیسی بستگی به جهت جریان دارد، بنابراین یک جریان متناوب از سیم پیچ باعث تغییر جهت میدان مغناطیسی با همان سرعت فرکانس جریان متناوب می شود. جریان AC با فرکانس 60 هرتز باعث می شود که میدان مغناطیسی 60 بار در ثانیه جهت خود را تغییر دهد. جریان AC با فرکانس 400 کیلوهرتز باعث می شود که میدان مغناطیسی 400000 بار در ثانیه سوئیچ کند.

هنگامی که یک ماده رسانا، یک قطعه، در یک میدان مغناطیسی در حال تغییر قرار می گیرد (مثلا میدانی که با AC ایجاد می شود)، ولتاژ در قطعه القا می شود (بر اساس قانون فارادی). ولتاژ القایی منجر به جریان یافتن الکترون ها می شود.

با عبور جریان از یک ماده، مقداری مقاومت در برابر حرکت الکترون ها وجود خواهد داشت. این مقاومت به صورت گرما نشان داده می شود (اثر گرمایش ژول). موادی که در برابر جریان الکترون ها مقاومت بیشتری دارند، با عبور جریان از آنها، گرمای بیشتری از خود تولید می کنند.

همه اینها به ما می گوید که برای ایجاد کوره و گرمایش القایی به دو چیز اساسی نیاز داریم:

  • یک میدان مغناطیسی در حال تغییر
  • یک ماده رسانای الکتریکی که در میدان مغناطیسی قرار می گیرد

کوره القایی در برابر سایر روش ها

کوره القایی در برابر سایر روش ها

روش های مختلفی برای گرم کردن یک جسم بدون القا وجود دارد. برخی از روش‌های صنعتی رایج‌تر عبارتند از کوره‌های گازی، کوره‌های الکتریکی و حمام‌های نمک. همه این روش ها بر انتقال حرارت به محصول از منبع گرما (مشعل، المنت حرارتی، نمک مایع) از طریق همرفت و تابش متکی هستند. هنگامی که سطح ماده گرم می شود، گرما در ماده با هدایت حرارتی منتقل می شود.

محصولات گرمایش القایی برای انتقال گرما به سطح ماده از طریق همرفت و تشعشع متکی نیستند. در عوض، گرما در سطح ماده توسط حرکت الکترون ها تولید می شود. سپس گرما از سطح ماده با هدایت حرارتی به درون آن منتقل می شود. عمق گرمایی که مستقیماً با استفاده از جریان القایی گرما تولید می شود به چیزی به نام عمق مرجع الکتریکی بستگی دارد.

عمق مرجع الکتریکی به شدت به فرکانس جریان متناوب که از قطعه می گذرد بستگی دارد. جریان فرکانس بالاتر منجر به عمق مرجع الکتریکی کمتر و جریان فرکانس کمتر منجر به عمق مرجع الکتریکی عمیق تر می شود. این عمق به خواص الکتریکی و مغناطیسی قطعه کار نیز بستگی دارد.

نحوه کار موج کوره های القایی
نمودار عمق مرجع الکتریکی فرکانس بالا و پایین

کاربرد های کوره القایی

در اینجا سعی میکنیم برخی از کاربرد های مهم کوره های القایی در صنعت را با توضیحات بیان کنیم.

ذوب القایی

برای بسیاری از فرآیندها، ذوب اولین گام در تولید یک محصول مفید است. ذوب القایی سریع و کارآمد است. با تغییر هندسه سیم پیچ القایی، کوره های ذوب القایی می توانند بارهایی را در اندازه های مختلف از حجم یک لیوان قهوه تا صدها تن فلز مذاب نگه دارند. علاوه بر این، با تنظیم فرکانس و توان میتوان تقریباً تمام فلزات و مواد از جمله آهن، فولاد و آلیاژهای فولاد ضد زنگ، مس و آلیاژهای مبتنی بر مس، آلومینیوم و سیلیکون را ذوب کرد. تجهیزات القایی به طور سفارشی برای یک کاربرد خاص طراحی میشوند تا بازدهی به حداکثر برسد.

ذوب القایی

ذوب خلاء القایی

از آنجایی که گرمایش القایی با استفاده از یک میدان مغناطیسی انجام می شود، قطعه را می توان به صورت فیزیکی از سیم پیچ القایی توسط مواد نسوز یا برخی از محیط های غیر رسانا دیگر جدا کرد. میدان مغناطیسی از این ماده عبور می کند تا ولتاژی را در داخل ماده القا کند. این بدان معنی است که ماده درون کوره را می توان تحت خلاء یا در یک فضای کنترل شده با دقت گرم کرد. این امکان پردازش فلزات واکنش پذیر (Ti, Al)، آلیاژهای ویژه، سیلیکون، گرافیت و سایر مواد رسانای حساس را فراهم می کند.

همچنین اگر در مورد این مطلب سوالی داشتید در انتهای صفحه در قسمت نظرات بپرسید

گرمایش القایی

برخلاف برخی از روش‌های احتراق، گرمایش القایی بدون در نظر گرفتن اندازه دسته‌ای دقیقاً قابل کنترل است. تغییر جریان، ولتاژ و فرکانس از طریق یک سیم پیچ القایی منجر به گرمایش مهندسی شده دقیق می شود، که برای کاربردهای دقیق مانند سخت شدن کیس، تمپر کردن و سایر اشکال عملیات حرارتی عالی است. سطح بالایی از دقت برای کاربردهای حیاتی مانند خودروسازی، هوافضا، فیبر نوری، اتصال مهمات، سخت شدن سیم و تمپر سیم فنری ضروری است. گرمایش القایی برای کاربردهای ویژه فلزات شامل تیتانیوم، فلزات گرانبها و کامپوزیت های پیشرفته به خوبی مناسب است. کنترل دقیق گرمایش موجود با القایی بی نظیر است.

جوشکاری القایی فرکانس بالا

برا گرمایش القایی حتی امکان جوشکاری وجود دارد. در این کاربرد اعماق مرجع الکتریکی بسیار کم است. در این حالت یک نوار فلزی به طور پیوسته تشکیل می‌شود و سپس از میان مجموعه‌ای از رول‌های مهندسی شده دقیق عبور می‌کند که تنها هدف آن این است که لبه‌های نوار تشکیل‌شده را به هم فشار داده و جوش ایجاد کند. درست قبل از اینکه نوار تشکیل شده به مجموعه رول ها برسد، از یک سیم پیچ القایی عبور می کند. در این مورد جریان در امتداد “vee” هندسی ایجاد شده توسط لبه های نوار به جای اینکه فقط در اطراف کانال تشکیل شده باشد، به سمت پایین جریان می یابد. هنگامی که لبه ها به هم فشرده می شوند، تمام زباله ها، اکسیدها و سایر ناخالصی ها به بیرون رانده می شوند تا منجر به جوش جامد شود.

جوشکاری القایی
نمونه ای از جوشکاری القایی

با فرا رسیدن عصر مواد مهندسی شده، انرژی های جایگزین و نیاز به توانمندسازی کشورهای در حال توسعه، قابلیت های منحصر به فرد ، گرمایش القایی یک روش سریع، کارآمد و دقیق را به مهندسان و طراحان آینده ارائه می دهد.

5/5 - (1 امتیاز)

برای دریافت مطالب جدید کانال تلگرام یا پیج اینستاگرام آیرنکس را دنبال کنید.
تصویر از محمد رحیمی

محمد رحیمی

محمد رحیمی هستم. سعی میکنم در آیرنکس مطالب مفید قرار بدهم. سوالات مربوط به این مطلب را در قسمت نظرات همین مطلب اعلام کنید. سعی میکنم در اسرع وقت به نظرات شما پاسخ بدهم.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.