Was ist Induktionserwärmung?

Induktionserwärmungssystem

Die Grundbestandteile eines Induktionserwärmungssystems sind ein Wechselstrom-Generator, ein Induktor und ein Werkstück (zu erwärmender oder zu behandelnder Werkstoff). Der Generator oder Umrichter sendet Wechselstrom durch den Induktor, wodurch ein Magnetfeld entsteht. Wenn das Werkstück in den Induktor gebracht wird, erzeugt das Magnetfeld Wirbelströme im Werkstück und damit eine genaue Menge sauberer, genau lokalisierter Wärme, ohne physische Berührung zwischen dem Induktor und dem Werkstück. Ein Wasserkühler dient dabei zur Kühlung des Werkstücks und des Induktionssystems

Betriebsfrequenz

Es besteht eine Beziehung zwischen der Frequenz des Wechselstroms und seiner Eindringtiefe im Werkstück. Dabei gilt: Je größer das Werkstück, desto niedriger die Frequenz, je kleiner das Werkstück, desto höher die Frequenz. Die Betriebsfrequenz wird bestimmt durch die Kapazität des Tankkreislaufs, die Induktivität der Spule und die Materialeigenschaften des Werkstücks.

Magnetische Materialien

Magnetische Werkstoffe erwärmen sich aufgrund der Auswirkungen hysteresischer Erwärmung schneller als nichtmagnetische. Magnetische Materialien weisen einen natürlichen Widerstand gegen die schnell wechselnden Magnetfelder im Induktor auf. Hysterese-Erwärmung erfolgt bei Temperaturen unter dem „Curiepunkt“ – der Temperatur, bei der ein magnetisches Material seine magnetischen Eigenschaften verliert. Der im Werkstück induzierte Stromfluss ist auf der Oberfläche am stärksten und nimmt unter der Oberfläche schnell ab. Dadurch erwärmt sich das Äußere des Werkstücks schneller als das Innere; 80% der im Werkstück erzeugten Wärme wird in der äußeren Schicht produziert. Das wird als „Hauteffekt“ bezeichnet. Höhere Betriebsfrequenzen habe eine flache Hauttiefe, während Niederfrequenzen eine dickere Haut haben und tiefer eindringen.

Eindringtiefe

Die Effizienz der induktiven Erwärmung wird maximiert, wenn Ihr Werkstück im Inneren des Induktors platziert werden kann. Sollte dies aufgrund Ihres speziellen Verfahrens nicht möglich sein, wird der Induktor außerhalb des Werkstücks angebracht. Größe und Form des wassergekühlten Induktors entsprechen der Form Ihres Werkstücks und den Variablen Ihres Verfahrens.

Kopplungseffizienz

Die Kopplung bezieht sich auf die proportionale Beziehung zwischen der Menge des in dem Werkstück fließenden Stroms und dem Abstand zwischen dem Werkstück und dem Induktor. Enge Kopplungen erhöhen üblicherweise den Stromfluss und steigern dadurch die Menge der in dem Werkstück produzierten Wärme. Wichtig ist, dass der Abstand zwischen Induktor und Werkstoff dem gewünschten Erwärmungsgrad optimal entspricht. Zur Erzielung einer hohen Kopplungseffizienz können viele Komponenten unserer Induktionssysteme entsprechend eingestellt werden.

Spulendesign

Bei der Bestimmung der für eine spezifische Anwendung erforderlichen Wärmeenergie müssen verschiedene Variablen berücksichtigt werden:

Sobald wir den für Ihr Werkstück erforderlichen Energielevel bestimmt haben, können wir das passende Induktionssystem auswählen und auch die Kopplungseffizienz mit berücksichtigen.