La théorie de l'induction électromagnétique est mature, le chauffage par induction a été une méthode de chauffage largement utilisée, en particulier dans le traitement thermique de surface, présente les avantages d'un processus simple, d'une petite déformation, d'un rendement élevé, d'économies d'énergie et de protection de l'environnement, facile à réaliser l'automatisation du processus , l'excellente performance de la couche de durcissement, etc. Avec les progrès continus de la technologie industrielle, le chauffage par induction est également de plus en plus brillant.
L'équipement de chauffage par induction peut être divisé en fréquence de puissance, fréquence intermédiaire, super fréquence audio et haute fréquence en fonction de la fréquence de puissance, qui a sa propre plage de fréquences et sa propre densité de puissance de chauffage.
Le chauffage par induction repose principalement sur trois principes de base : l'induction électromagnétique, « l'effet de peau » et la conduction thermique.
Lorsque le courant alternatif traverse le conducteur, la force électromotrice induite sera générée dans le conducteur sous l'action du champ magnétique alternatif formé. Plus il est proche du centre, plus la force électromotrice induite est grande, le courant du conducteur tend vers la couche de surface et l'intensité du courant diminue de façon exponentielle de la surface au centre, comme le montre la figure 1.Ce phénomène est connu sous le nom d'effet de peau du courant alternatif.
En raison de l'action de la force électromotrice de puissance et de la force électromotrice auto-induite, l'intensité maximale du champ magnétique du système de courant codirectionnel est générée à l'extérieur de la surface du conducteur, et l'intensité maximale du champ magnétique du système de courant inverse est générée à l'intérieur de la surface du conducteur, ce qui est l'effet de proximité.
L'effet de proximité peut être utilisé pour sélectionner la forme appropriée du capteur sur la surface des pièces traitées pour le chauffage central de sorte que la concentration de courant dans la largeur du capteur soit approximativement égale à la surface.
Plus la distance entre les conducteurs est petite, plus l'effet de proximité est fort.
Le phénomène selon lequel le courant traversant la bobine d'induction est concentré sur la surface interne est appelé effet d'anneau. L'effet annulaire est le résultat de l'augmentation de la force électromotrice auto-induite de la surface externe due à l'action du champ magnétique du courant alternatif de la bobine d'induction.
Lors du chauffage de la surface extérieure, l'effet annulaire est favorable, mais lors du chauffage du plan et du trou intérieur, cela réduira considérablement l'efficacité électrique de l'inducteur. Afin d'améliorer l'efficacité des capteurs de plan et de trou intérieur, des guides magnétiques sont souvent mis en place pour modifier la répartition de l'intensité du champ magnétique, forçant le courant vers la surface où la pièce doit être chauffée. Un corps conducteur magnétique a pour fonction de conduire le courant vers son côté opposé.
L'effet de surface, l'effet de proximité et l'effet d'anneau augmentent avec l'augmentation de la fréquence du courant alternatif. De plus, l'effet de proximité et l'effet d'anneau augmentent avec l'augmentation de la section du conducteur, la diminution de l'espace entre deux conducteurs et la diminution du rayon de l'anneau.
A partir de l'équation de distribution d'intensité de champ magnétique peut être obtenue.
Les équations de base de la distribution de l'intensité du champ magnétique montrent que l'intensité des courants de Foucault varie de façon exponentielle avec la distance à la surface. Le tourbillon est fortement concentré dans la couche de surface et diminue rapidement avec l'augmentation de la distance. Dans les applications d'ingénierie, il est spécifié que Ix chute à 1/e (e=2.718) de la surface comme profondeur de pénétration du courant, exprimée par. Si l'unité est Ω rho, cm, utilisable sous type pour le delta (mm)
Comme la chaleur générée par le vortex est proportionnelle au carré du vortex (Q=0.24I0 Rt), la chaleur de la surface vers le centre chute plus vite que le vortex. Les calculs montrent que 86.5% de la chaleur se produit dans les lamelles delta, alors qu'aucun tourbillon ne se produit à l'extérieur des lamelles delta. Les dispositions ci-dessus ont été appliquées avec une précision suffisante.
La résistivité du matériau en acier rho augmente avec l'augmentation de la température dans le processus de chauffage (dans le cadre du 800-900 ℃, la résistivité de divers aciers de base identiques, environ 10 e - 4 (Ω, cm); La perméabilité est fondamentalement inchangé en dessous du point de perte de magnétisme (sa valeur est liée à la force), mais tombe soudainement à la perméabilité du vide = 1 lorsque le point de perte de magnétisme est atteint. Par conséquent, lorsque la température atteint le point de démagnétisation, la profondeur de pénétration du La profondeur de pénétration des tourbillons au-delà de la perte du champ magnétique est appelée «profondeur de pénétration thermique».En dessous de la perte de point magnétique, on appelle «profondeur de pénétration des tourbillons froids».
Le changement d'intensité du courant de Foucault de la surface de la pièce à la profondeur est réparti en fonction des caractéristiques de l'état froid au moment où l'inducteur commute sur le courant haute fréquence et la température de la pièce commence à augmenter. Lorsqu'il y a une couche mince sur la surface qui dépasse le point de perte magnétique, l'intensité du courant de Foucault à la jonction interne adjacente à la couche mince change soudainement et la couche chauffante de la pièce est divisée en deux couches. L'intensité des courants de Foucault de la couche externe a diminué de manière significative et l'intensité maximale des courants de Foucault était à la jonction des deux couches. En conséquence, la vitesse de chauffage de la surface à haute température diminue rapidement, la température de la jonction est accélérée et se déplace rapidement vers l'intérieur.
Cette méthode de chauffage électrique, qui s'appuie sur les courants de Foucault pour « entrer » en continu à l'intérieur, est unique au chauffage par induction. Dans des conditions de chauffage rapide, la surface ne surchauffera pas même lorsqu'une grande puissance est appliquée à la pièce.
Lorsque l'épaisseur de la couche à haute température perd du magnétisme dépasse la profondeur de pénétration du courant de Foucault chaud, la profondeur de la couche chauffante augmente principalement par conduction thermique, et le processus de chauffage et les caractéristiques de distribution de température le long de la section sont fondamentalement les mêmes comme celle de la source de chaleur externe, l'efficacité de chauffage est donc beaucoup plus faible.
Lors du chauffage de surfaces à une certaine profondeur, un « chauffage perméable » par courants de Foucault doit être recherché. Pour ce faire, la fréquence du courant doit être choisie correctement et la vitesse de chauffage sélectionnée doit pouvoir atteindre la profondeur de chauffage spécifiée dans les plus brefs délais.
