فرکانس یک بخاری القایی الکترومغناطیسی بر عمق و سرعت نفوذ گرما چگونه تأثیر می گذارد؟

اثر پوست ، یک پدیده مهم در گرمایش القایی الکترومغناطیسی ، توصیف می کند که چگونه جریان ناشی از آن در نزدیکی سطح یک ماده رسانا متمرکز می شود. در فرکانس های بالاتر ، اثر پوست برجسته تر می شود و جریان ناشی از آن فقط به یک لایه نازک از مواد نفوذ می کند. با افزایش فرکانس ، عمق این نفوذ کاهش می یابد. این منجر به گرمایش سریعتر سطح می شود اما توانایی گرم کردن فضای داخلی مواد را محدود می کند. برای کاربردهایی که نیاز به سخت شدن سطح ، پوشش یا مزاج دارند ، فرکانسهای زیاد ترجیح داده می شوند زیرا انرژی را به صورت کارآمد به لایه های بیرونی تحویل می دهند بدون اینکه به طور قابل توجهی هسته داخلی را گرم کنند. از طرف دیگر ، فرکانسهای پایین منجر به نفوذ عمیق تر جریان می شوند و به گرما اجازه می دهند تا به طور مساوی در کل مواد پخش شوند ، که برای فرآیندهای نیاز به گرمایش یکنواخت کل حجم ایده آل است. به عنوان مثال ، برنامه های کاربردی فلزی و ذوب فلز اغلب از فرکانسهای کمتری استفاده می کنند تا اطمینان حاصل شود که مواد به طور یکنواخت از هسته به سطح گرم می شوند ، زیرا این فرآیندها شامل ضخامت مواد قابل توجهی هستند.

سرعت گرمایش به طور مستقیم با فرکانس امواج الکترومغناطیسی مورد استفاده مرتبط است. سیستم های گرمایش القایی با فرکانس بالا نوسانات سریع میدان الکترومغناطیسی را ایجاد می کنند که منجر به تولید سریع گرما در لایه سطح مواد می شود. در نتیجه ، فرکانس های بالاتر پاسخ حرارتی سریع را امکان پذیر می کنند ، که به ویژه در برنامه هایی که چرخه گرمایش سریع مورد نیاز است ، سودمند است. به عنوان مثال ، برازلینگ ، سخت شدن سطح یا القاء معتدل از سیستم های فرکانس بالا بهره مند می شود ، زیرا آنها امکان گرمایش سریع موضعی را فراهم می کنند ، و اطمینان می دهند که این ماده در مدت زمان کوتاهی به دمای مورد نظر می رسد. در مقابل ، فرکانس های پایین به دلیل توزیع یکنواخت تر انرژی در کل مواد ، باعث آرامش بیشتر مواد می شوند. اگرچه این ممکن است زمان بیشتری برای رسیدن به دمای مورد نیاز طول بکشد ، برای فرآیندهایی مانند عملیات حرارتی عمیق و ذوب ایده آل است ، جایی که گرمایش یکنواخت در کل قطعه کار ضروری است.

اثربخشی گرمایش القایی الکترومغناطیسی نه تنها تحت تأثیر فرکانس بلکه از خصوصیات ذاتی مواد مانند هدایت الکتریکی و نفوذپذیری مغناطیسی نیز تأثیر می گذارد. موادی با رسانایی بالا ، مانند آلومینیوم یا مس ، به طور کلی برای دستیابی به گرمایش عمیق تر به فرکانس های کمتری نیاز دارند ، زیرا این مواد اجازه می دهند تا انرژی راحت تر نفوذ کند. در مقابل ، موادی با هدایت کمتر ، مانند فولاد ضد زنگ یا تیتانیوم ، از فرکانس های بالاتر بهره مند می شوند زیرا آنها گرمایش موضعی بیشتری را در نزدیکی سطح تولید می کنند. نفوذپذیری مغناطیسی یک ماده نیز در تعیین فرکانس بهینه نقش دارد. برای مواد مغناطیسی ، فرکانس های پایین تر تمایل به کار بهتر دارند زیرا جریان های ناشی از قوی تری ایجاد می کنند که عمیق تر به مواد نفوذ می کنند. برای مواد غیر مغناطیسی ، فرکانس های بالاتر موثرتر هستند زیرا باعث ایجاد اثر گرمایش غلیظ در سطح می شوند.

فرکانس بهینه برای بخاری های القایی الکترومغناطیسی بستگی زیادی به کاربرد خاص و نتیجه مطلوب دارد. سخت شدن سطح به سیستم های فرکانس بالا نیاز دارد زیرا این فرایندها بر گرم کردن لایه بیرونی مواد به دمای خاص برای سخت شدن متمرکز شده اند ، در حالی که دمای هسته را پایین نگه می دارد تا مقاومت و استحکام مواد را حفظ کند. برای کاربردهای گرمایش فله ، مانند جعل فلزی یا ذوب ، از فرکانس های پایین استفاده می شود زیرا امکان نفوذ عمیق تر میدان الکترومغناطیسی را فراهم می کند و از اطمینان حاصل می شود که کل جرم مواد به طور مساوی گرم می شوند. این برای برنامه های گرمایش صنعتی که یکنواختی ضروری است مهم است. $ $