什麼是感應加熱？

對於典型的工程師來說，感應是一種令人著迷的加熱方法。看著線圈中的一塊金屬在幾秒鐘內變成櫻桃紅色，對於那些不熟悉感應加熱的人來說可能會感到驚訝。感應加熱裝置需要了解物理學、電磁學、電力電子學和過程控制，但感應加熱背後的基本概念很容易理解。

基礎知識

由邁克爾法拉第發現，感應始於一卷導電材料（例如銅）。當電流流過線圈時，會線上圈內部和周圍產生磁場。磁場做功的能力取決於線圈的設計以及流過線圈的電流量。

磁場的方向取決於電流流動的方向，因此透過線圈的交流電將導致磁場以與交流電的頻率相同的速率改變方向。60Hz 的交流電流將導致磁場每秒切換 60 次方向。400kHz 交流電流將導致磁場每秒切換 400，000 次。

當將導電材料、工件放置在

變化

的 磁場中（例如，用交流電產生的磁場）時，工件中會感應出電壓（法拉第定律）。感應電壓將導致電子流動：電流！流過工件的電流將與線圈中的電流方向相反。這意味著我們可以透過控制線圈中電流的頻率來控制工件中電流的頻率。

當電流流過介質時，電子的運動會有一些阻力。這種阻力表現為熱量（焦耳熱效應）。當電流流過它們時，對電子流動更具抵抗力的材料會放出更多熱量，但當然可以使用感應電流加熱高導電材料（例如銅）。這種現象對於感應加熱至關重要。

感應加熱需要什麼？

所有這些都告訴我們，要發生感應加熱，我們需要兩個基本的東西：

變化的磁場

置於磁場中的導電材料

感應加熱與其他加熱方法相比如何？

有幾種方法可以在沒有感應的情況下加熱物體。一些更常見的工業實踐包括煤氣爐、電爐和鹽浴。這些方法都依賴於透過對流和輻射從熱源（燃燒器、加熱元件、液態鹽）向產品傳遞熱量。一旦產品的表面被加熱，熱量就會透過熱傳導透過產品傳遞。

感應加熱產品不依賴對流和輻射將熱量傳遞到產品表面。相反，電流會在產品表面產生熱量。然後來自產品表面的熱量透過熱傳導傳遞到產品中。使用感應電流直接產生熱量的深度取決於稱為電參考深度的東西。

電參考深度很大程度上取決於流過工件的交流電的頻率。較高頻率的電流將導致較淺的電氣參考深度，而較低頻率的電流將導致較深的電氣參考深度。該深度還取決於工件的電學和磁學特性。

高頻和低頻的電參考深度

Inductotherm

集團公司利用這些物理和電氣現象為特定產品和應用定製加熱解決方案。對功率、頻率和線圈幾何形狀的仔細控制使 Inductotherm 集團公司能夠設計具有高水平過程控制和可靠性的裝置，無論應用如何。

感應熔鍊

對於許多過程來說，熔化是生產有用產品的第一步。感應熔鍊快速有效。透過改變感應線圈的幾何形狀，感應熔煉爐可以容納大小範圍從咖啡杯到數百噸熔融金屬的裝料。此外，透過調整頻率和功率，Inductotherm Group 公司幾乎可以處理所有金屬和材料，包括但不限於：鐵、鋼和不鏽鋼合金、銅和銅基合金、鋁和矽。感應裝置是為每種應用定製設計的，以確保其儘可能高效。

感應熔化的一個主要優點是感應攪拌。在感應爐中，金屬爐料被電磁場產生的電流熔化或加熱。當金屬熔化時，該磁場也會導致熔池移動。這稱為感應攪拌。這種恆定的運動自然地混合浴產生更均勻的混合物並有助於合金化。攪拌量取決於爐子的大小、投入金屬的功率、電磁場的頻率以及爐子中金屬的型別/數量。如果需要，可以針對特殊應用控制任何給定爐中的感應攪拌量。

感應真空熔鍊

因為感應加熱是使用磁場完成的，所以工件（或負載）可以透過耐火材料或其他一些非導電介質與感應線圈物理隔離。磁場將穿過這種材料，在其中包含的負載中感應出電壓。這意味著負載或工件可以在真空或精心控制的氣氛中加熱。這可以處理活性金屬（Ti、Al）、特種合金、矽、石墨和其他敏感導電材料。

感應加熱

與某些燃燒方法不同，感應加熱可以精確控制，而與批次大小無關。透過感應線圈改變電流、電壓和頻率會產生微調的工程加熱，非常適合表面硬化、淬火和回火、退火和其他形式的熱處理等精確應用。高精度對於汽車、航空航天、光纖、彈藥粘合、線材硬化和彈簧線回火等關鍵應用至關重要。感應加熱非常適合涉及鈦、貴金屬和先進複合材料的特種金屬應用。感應式的精確加熱控制是無與倫比的。此外，使用與真空坩堝加熱應用相同的加熱原理，感應加熱可以在大氣下進行，以進行連續應用。例如不鏽鋼管材的光亮退火。

高頻感應焊接

當使用高頻 （HF） 電流進行感應時，甚至可以進行焊接。在這個應用中，非常淺的

電參考深度

這可以透過 HF 電流來實現。在這種情況下，一條金屬帶連續成型，然後透過一組精密設計的軋輥，其唯一目的是將成型的帶材邊緣壓在一起並形成焊縫。就在成型的帶材到達軋輥組之前，它透過感應線圈。在這種情況下，電流沿著由條帶邊緣形成的幾何“V形”向下流動，而不是僅僅圍繞形成的通道的外部流動。當電流沿著帶材邊緣流動時，它們將加熱到合適的焊接溫度（低於材料的熔化溫度）。當邊緣被壓在一起時，所有碎屑、氧化物和其他雜質都會被擠出，從而形成固態鍛焊。

未來

隨著高度工程材料時代的到來，替代能源和增強發展中國家能力的需求，感應的獨特能力為未來的工程師和設計師提供了一種快速、高效和精確的加熱方法。