当导电材料暴露在磁场中时,材料中会产生涡流。
这种现象被称为 "感应加热"。
涡流集中在材料表面。
材料中的热量是由感应涡流产生的。
当导体回路周围的磁通发生变化时,回路中会产生感应电动势。
同样,当导体暴露在交变磁场中时,也会在电磁感应作用下产生感应电动势。
这就在导体中形成了感应电流或涡流。
这些感应电流克服了导体本身的电阻,并产生焦耳热。
这些热量用于加热导体本身,使其升温、熔化,从而达到各种热加工目的。
这就是中频感应加热的原理。
感应加热过程的物理原理非常简单。
交流电在螺线管或线圈中流动,产生瞬态磁场。
根据麦克斯韦方程,该磁场会在附近的导体材料中感应出电流(涡流)。
由于焦耳效应,导体材料中产生热量,达到被加热金属的熔点。
通过调整电流参数,可将熔融金属保持为液态或精确控制其凝固。
产生的涡流与金属的电阻率相反,从而产生精确的局部热量,而零件与感应器之间没有任何直接接触。
磁性和非磁性部件都能产生这种热量,这就是通常所说的 "焦耳效应"。
除焦耳效应外,磁滞还会在内部产生额外的热量。
磁性部件在通过电感器时会产生内部摩擦。
磁性材料自然会抵制感应器内部快速变化的磁场,产生内部摩擦,从而产生热量。
感应炉的工作原理是用一个非导电坩埚盛放要熔化的金属,坩埚周围绕以铜线。
强大的交流电流经铜线,产生一个快速反转的磁场,穿透金属。
该磁场在金属内部产生涡流,通过焦耳热加热金属。
在铁磁性材料(如铁)中,材料还可以通过磁滞来加热,这涉及金属中分子磁偶极子的反转。
涡流还能使熔体剧烈搅拌,确保充分混合。
感应加热的一个优点是热量由炉料本身产生,而不是由燃烧的燃料或其他外部热源提供。
这对于需要考虑污染问题的应用尤为重要。
当炉料熔化时,磁场和感应线圈中的电流相互作用,在熔融金属中产生搅拌作用。
这种搅拌作用迫使熔融金属从中心向上升起,在表面上形成特有的半月形。
搅拌作用的程度取决于应用的功率和频率、线圈的尺寸和形状以及熔融金属的密度和粘度等因素。
搅拌作用对于混合合金、熔化镟屑和实现整个熔炉的温度均匀性非常重要。
但是,过度搅拌会导致气体吸入增加、炉衬磨损和合金氧化。
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