感應加熱的原理

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感應加熱是一種利用電磁感應來加熱電導體(一般是金屬)的方式,會在金屬中產生渦電流,因電阻而讓金屬加熱。感應加熱器包括會通過高頻交流電電磁鐵,其中,若物體有較大的磁導率,也可能會因為磁滯現象的損失而產生熱。使用的交流頻率依欲加熱物品的尺寸金屬種類,加熱線圈和欲加熱物品的耦合程度以及滲透深度來決定。

許多加熱的方式是在金屬外部加熱,透過熱傳導方式傳導到金屬中,但感應加熱不同,其熱源在金屬內部。金屬可以迅速的加熱。而且感應加熱也不需要接觸熱源,適用於一些需考慮污染的場合。感應加熱常用在許多工業製程中,例如冶金學中的熱處理,半導體製程中的柴可拉斯基法區域熔煉,也可以用在要很高溫才能熔化的難熔金屬。若是食物的包裝或是容器可以感應加熱,也可以用此方式加熱食物,這即為電磁爐的原理。

應用[編輯]

用感應加熱加熱一個25 mm的金屬棒,頻率450 kHz,功率 15 kW

感應加熱可以針對工件加熱特定部份,可以應用在表面硬化、熔化、硬焊軟釺焊,以及加熱物件來和其他物件配合。鐵和因為其鐵磁性的特性,對感應加熱有最佳的反應,不過任何金屬都會因為感應加熱產生渦電流,而磁性材料則會產生磁滯現象。感應加熱已被用來加熱液態的導體(例如熔融的金屬)及電漿的導體(例如感應電漿技術)。感應加熱也可以用來加熱石墨坩堝(其中放置其他材料),廣泛的在半導體產業中加熱矽或是其他半導體材料。電網頻率 (50/60 Hz) 感應加熱不需要逆變器產生其他頻率的交流電,常用在許多低成本的工業應用中。

感應電焊[編輯]

感應電焊是和感應電爐類似,但規模較小的加工方法。若塑膠中加入了鐵磁性的顆粒(材料中磁滯的特性在感應時生熱)或金屬顆粒,也可以用感應電焊來加熱粘接。

管件的縫隙也可以用此方式焊接。在縫隙附近引入的電流加熱材料,最後產生可以焊接的高溫。此時縫隙兩側的材料會受力互相接近,焊接縫隙。電流也可以用電刷傳導到管件中,但結果是一樣的,縫隙附件的材料加熱而焊接。

電磁爐[編輯]

電磁爐中,感應線圈加熱鍋具中鐵製底部,若是用銅、鋁或其他非鐵材料的鍋具,能量轉換效率不夠,不適合配合電磁爐使用。電磁爐加熱時,鍋具底部的熱會由熱傳導方式傳導到食物中。電磁爐的好處有效率、安全性及速度。電磁爐有固定式的,也有移動式的。

感應密封[編輯]

感應密封用在食品及製藥業中,在瓶子或罐子的開口處放了一片鋁箔,用感應的方式加熱,使其和容器密合。這就形成一個防止更改內容物的密封,因為更改內容物需要破壞鋁箔[1]

熱處理[編輯]

感應加熱常用在金屬件的熱處理,最見的應用是鋼件的感應硬化,為了結合金屬件所做的硬焊軟釺焊,以及鋼件中要軟化部位的退火

感應加熱可以產生高的功率密度,可以在短的接觸時間內達到要求的溫度,可以調整磁場來精準調整要加熱的部份,減少熱變形及損壞。

上述的熱處理可以用來作局部硬化,產生有不同性質的零件。常見的硬化應用是產生一塊局部硬化耐蝕的區域,但又可以保持其他部份的韌性。可以調整感應頻率、功率密度及接觸時間來調整感應硬化的深度。

此製程在靈活性上有受限,因此在一些應用中需要製作特別的電感器,一般都很貴,而且需要在小的銅線電感中產生大的電流密度,需要特殊的工程技術及copper-fitting。

文章出處 https://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%84%9F%E5%BA%94%E5%8A%A0%E7%83%AD