tiedustella

Mitkä ovat ei-rautametallien induktiolämmityksen fysikaaliset ominaisuudet?

  Induktiokuumennus voi lisäksi muodostaa nopeasti erittäin monimutkaisen geometrisen muodon, se voi myös tarjota suuren määrän metalliraevirtauksen ja mekaanisen suorituskyvyn etuja, suulakepuristus ja taonta, kuitujen raerakenteen muodostuminen voi estää halkeaman kehittymisen ja parantaa isku- ja väsymisominaisuuksia Metallimateriaalien yleisestä kuumamuovauksesta hiiliteräs on yleisin. Mutta samoin kuin alumiinin, magnesiumin, titaanin ja superseosten ja muiden ei-rautametallien taonta- tai suulakepuristusosat auto-, rautatie-, ilmailu- ja muilla teollisuudenaloilla, joita käytetään laajalti, myös ei-rautametallimateriaalien kysyntä kasvaa.

  Lämpötila vaikuttaa merkittävästi lejeeringin muovattavuuteen ja sen kykyyn muodostaa korkealaatuisia tuotteita. Useimpien hiiliterästen kuumamuovauslämpötila on yleensä noin 1200 ~ 1300 ℃ (lämpimän muovauksen lämpötila voi olla paljon alhaisempi), mutta eri laatujen ei-rautametalliseosten tavoitelämpötila vaihtelee suuresti. Useimmissa sovelluksissa asiakas ei vain vaadi työkappaleen keskilämpötilan nostamista, vaan korostaa myös lämpötilan tasaisuutta. Nämä lämpötilan tasaisuusvaatimukset määritellään yleensä yhteen suuntaan (esim. säteittäinen tasaisuus, pitkittäinen tasaisuus jne.) tai yleisesti. Lisäksi jotkin muovaussovellukset vaativat tietyn lämpötilan heterogeenisyyden saavuttamiseksi kuumentamisen jälkeen. Esimerkiksi isotermisen tilan ylläpitämiseksi suurten alumiiniseosaihioiden isotermisen eteenpäinpuristuksen muovausprosessin aikana vaaditaan yleensä tietty pitkittäinen lämpötilagradientti tuotteen laadun ja työkalun käyttöiän parantamiseksi.

Materiaaliominaisuuksien käytännön merkitys

Alumiinilla, kuparilla, hopealla, magnesiumseoksella ja muilla induktiolämmitysmateriaaleilla ei ole vain suhteellisen korkea lämmönjohtavuus, vaan niillä on myös korkea sähkönjohtavuus (eli pieni resistiivisyys). Siksi vaihtovirran tuoma ihovaikutus on näissä materiaaleissa erittäin merkittävä, induktion tuottama lämpö keskittyy lähelle materiaalin pintaa, samaan sijoitetaan 100 mm tyhjä alumiini (Al6061) ja austeniittista ruostumatonta terästä (SS304). anturi ja sähkömagneettisen kentän säteittäinen tehotiheys.

Kun kuumennetun materiaalin tavoitelämpötila on lähellä sen sulamispistettä, magneettivuon linjan tiheys lähellä näiden materiaalien pintaa aiheuttaa myös työkappaleen pään ylikuumenemisen. Tämä ilmiö johtuu magneettikenttäviivan vääristymisestä työkappaleen päässä. Staattisessa lämmitysjärjestelmässä tämä voidaan tehdä valitsemalla sopiva taajuus, tehotiheys, käämin pituus ja patterin halkaisija. Tämä ilmiö tulee huomioida myös jatkuvan lämmityksen aikana. Vaikka aihio syötetään päästä päähän järjestelmään, sillä on silti ilmeinen sähkömagneettinen päätevaikutus tietyissä väliaikaisissa tuotantoolosuhteissa.

Koska materiaaliin muodostuva lämpötilagradientti muodostaa suuren lämpöjännityksen, jolloin työkappaleeseen muodostuu halkeamia, kuten kuvassa 3. Halkeamien muodostumisen ja leviämisen riski on erityisen huomionarvoinen, kun suuri työkappale kuumennetaan tai kun työkappaletta mikrorakenne on "valetussa" tilassa, koska valumateriaalin huokoisuus ja mahdollinen epähomogeenisuus lisäävät oleellisesti tätä todennäköisyyttä.

Näiden mahdollisten ongelmien vuoksi materiaalin paikallinen ylikuumeneminen on otettava huomioon valittaessa taajuutta, tehotiheyttä ja kuumennusaikaa sekä lämmityslaitteiden suunnittelua ja ohjausta.

Induktiolämmityksen sähkömagneettinen hyötysuhde liittyy olennaisesti kuorman resistanssiin (aihio, tanko, putki jne.), ja korkearesistiivisillä materiaaleilla on korkeampi lämmitystehokkuus. Kuten edellä mainitun kahden tehotiheyskäyrän vertailusta voidaan nähdä, lämmitysprosessin alussa alumiinin 6061 aihion induktiivinen kokonaislämmitysteho pituusyksikköä kohti on noin neljäsosa ruostumattomasta teräksestä valmistetun aihion tehosta. sama halkaisija, mikä heijastaa sitä, että induktiokuumennuslejeerinkin sähkömagneettinen tehokkuus on alhaisempi kuin korkearesistiivisen materiaalin. Sähkömagneettinen induktiolämmitys tarjoaa edelleen merkittäviä tehokkuusetuja muihin tämäntyyppisten materiaalien lämmitysmenetelmiin verrattuna.

Alumiinin, kuparin, hopean ja magnesiumseosten elektronisten ominaisuuksien mukaan suhteellisen korkea magneettikentän voimakkuus vaaditaan yleensä tuottavuusvaatimusten täyttämiseksi. Joskus virran suuremman tunkeutumissyvyyden saavuttamiseksi käytetään erittäin pientä taajuutta. Tällä hetkellä magneettikentän voimakkuus on suuri ja sähkömagneettinen voima erittäin suuri. Aihion jatkuvan kuumennuksen aikana, kun aihio lähestyy lopullista kelan ulostuloa ja kulkee sen läpi, aihion päässä oleva magneettikenttä vääristyy. Kelan päätyalueella magneettikentän säteittäinen komponentti kohdistaa aihioon merkittävän pituussuuntaisen voiman. Alumiinin, magnesiumin ja muiden ei-rautametalliseosten alhaisen tiheyden vuoksi kitka on myös pieni. Kun pituussuuntainen voima ylittää kitkavoiman, aihio työntyy ulos kelasta. Tällaisissa tapauksissa on harkittava muita suunnittelumenetelmiä tai materiaalinkäsittelymenetelmiä tietokonesimuloinnin avulla tämän mahdollisen vaaran välttämiseksi.

Kuten edellä on kuvattu, matalataajuisen virran käytöllä on useita termisiä etuja matalaresistiivisten materiaalien lämmittämisessä. Näiden lämpöetujen lisäksi matalampi taajuus voi merkittävästi lisätä kelan tehokerrointa. Matalilla taajuuksilla kelan jännite ja jännitteen pudotus käämin kierrosta kohti voi kuitenkin olla alhainen, kun taas kelan virta voi olla melko suuri, mikä voi tuoda mukanaan useita mahdollisia ongelmia, mukaan lukien pituussuuntaisen sähkömagneettisen voiman lisääntyminen kelojen välillä. kelan lopussa suuri lähetyshäviö ja kuormansovitustestit. Näiden haittojen välttämiseksi monikerroksisen kelan käytöllä voi joissain tapauksissa olla merkittäviä etuja.

Jaa tämä artikkeli alustallesi:

virhe:

Pyydä tarjous