电磁感应原理在感应焊接、加热工件中的应用

感应焊接是一种利用电磁感应加热工件的焊接形式。焊接装置包含一个感应线圈被通电用高频电流。这产生高频电磁场,其作用于导电或铁磁工件。在导电工件中,主要的加热效应是电阻加热,这是由称为涡流的感应电流引起的。在铁磁性工件中,加热主要由滞后引起 因为电磁场反复扭曲铁磁材料的磁畴。在实践中,大多数材料经历这两种效果的组合。

非磁性材料和诸如塑料的电绝缘体可以通过用金属或铁磁性化合物(称为感受器)植入它们来感应焊接,所述化合物吸收来自感应线圈的电磁能量,变热,并通过热传导将热量散发到周围材料。塑料也可以通过将塑料与金属或碳纤维等导电纤维嵌入来进行感应焊接。诱导的涡流电阻性地加热嵌入的纤维,其通过传导将热量损失到周围的塑料中。碳纤维增强塑料的感应焊接通常用于航空航天工业。

感应焊接用于长时间生产,是一种高度自动化的过程,通常用于焊接管道接缝。它可以是一个非常快速的过程,因为许多功率可以转移到局部区域,因此接合表面非常快速地熔化并且可以被压在一起以形成连续的滚动焊接。

电流以及因此加热从表面穿透的深度与频率的平方根成反比。被焊接金属的温度及其成分也会影响穿透深度。该过程非常类似于电阻焊接,除了在电阻焊接的情况下,使用与工件的接触而不是使用感应来传递电流。

感应焊接最初是由Michael Faraday发现的。感应焊接的基础知识解释了磁场的方向取决于电流的方向。并且场的方向将以与当前频率相同的速率变化。例如,120Hz AC电流将使场改变方向每秒120次。这个概念被称为法拉第定律。

当进行感应焊接时,工件加热到熔化温度以下并且将部件的边缘放在一起,将杂质挤出以产生固体锻造焊接。

感应焊接用于连接多种热塑性塑料和热固性基质复合材料。用于感应焊接工艺的设备包括射频发电机,加热站,工件材料和冷却系统。

发电机以固态或真空管的形式提供,用于向系统提供230V-340V的交流电或50-60Hz的频率。该值由与工件一起使用的感应线圈确定。

加热站利用电容器和线圈加热工件。电容器与发电机输出相匹配,感应线圈将能量传递给工件。当焊接时,线圈需要靠近工件以最大化能量传递,并且在感应焊接期间使用的工件是最佳效率的重要关键部件。

感应焊接需要考虑的一些方程包括:热量计算、牛顿冷却方程。

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