Wykorzystywanie grzania indukcyjnego w produkcji urządzeń przemysłowych

Grzejnictwo indukcyjne jest metodą nagrzewania materiałów przewodzących, która zyskuję coraz większa popularność wśród zastosowań przemysłowych. W porównaniu do konwencjonalnych metod ogrzewania, grzanie indukcyjne zapewnia największe bezpieczeństwo pracowników poprzez bezkontaktową obsługę.

Technologia rozwija się bardzo dynamicznie, a na rynku pojawia się coraz więcej rozwiązań i urządzeń z niej korzystających. Zdecydowana większość przedsiębiorstw decyduje się przejść na takie rozwiązanie, z uwagi na oszczędność czasu i pieniędzy związanych z procesami grzejnictwa.

Na czym polega grzanie indukcyjne?

Grzanie indukcyjne to metoda nagrzewania materiałów przewodzących wykorzystywana najczęściej przy produkcji i podczas obróbki części mechanicznych lub elementów maszyn przemysłowych. Proces ten polega na umieszczeniu detalu roboczego w pobliżu cewki indukcyjnej, przez którą przepuszczany jest  zmienny prąd elektryczny. W trakcie, gdy prąd płynie przez cewkę, w jej polu zostaje generowane zmienne pole magnetyczne, które inicjuje powstawanie prądów wirowych wewnątrz materiału roboczego. W przeciwieństwie do powszechnie stosowanych metod ogrzewania, w przypadki indukcji, ciepło nie jest dostarczane z zewnątrz, lecz jest wytwarzane w samym wsadzie roboczym. Daje to wiele korzyści dla procesów produkcyjnych, zużycia energii i warunków pracy.

Co zyskujemy stosując grzanie indukcyjne?

• Oszczędność energii i redukcja emisji CO₂, dzięki krótkiemu czasowi ogrzewania;
• Wszystkie procesy indukcyjne są łatwo powtarzalne;
• Dzięki precyzyjnemu nagrzewaniu znacznie zmniejsza się ilość braków i ponownych obróbek;
• Możliwość automatyzacji i integracji z innymi procesami produkcyjnymi;
• Nawet największe systemy indukcyjne zajmują stosunkowo niewiele miejsca i są jednocześnie najnowocześniejszymi urządzeniami;
• Procesy indukcyjne są łatwe w obsłudze;
• Każde rozwiązanie można w łatwy sposób dobrać i dostosować do każdej aplikacji.

Z czego składa się system grzania indukcyjnego?

Każdy system oparty o grzanie indukcyjne składa się z generatora indukcyjnego, stacji roboczej oraz cewki indukcyjnej. Dodatkowo, zależnie od aplikacji można dokładać urządzenia peryferyjne wspomagające pracę systemu, m.in. chillery do wody schładzającej cewki, pirometry do mierzenia temperatury grzania, regulatory przemysłowe do sterowania pracą generatora.
Generatory indukcyjne są odpowiedzialne za przekształcanie prądu z sieci na prąd przemienny o konkretnej częstotliwości. Dobierając odpowiedni zakres mocy i częstotliwości generatora, możemy dostosować czas nagrzewania i  głębokość wnikania ciepła w materiał poddawany obróbce cieplnej, zależnie od rozmiarów i masy wkładu roboczego.

Stacje robocze to elementy systemu grzewczego, w których umieszcza się cewki indukcyjne. Zależnie od rozwiązania, stacja robocza może być wbudowana w generator lub występować jako niezależna część urządzenia w celu ułatwienia obsługi sprzętu. W większości przypadków, przez stacje roboczą przepływa również woda chłodząca, która następnie kierowana jest do cewki grzewczej.

Sama cewka to element, dzięki któremu w detalu generowane jest ciepło. Dobierając rozmiar, kształt i wykonanie cewki, możemy uzyskać różne rodzaje grzania – od grzania punktowego, przez grzanie powierzchniowe, aż po grzanie objętościowe. Cewki wykonane są zazwyczaj z miedzi, ponieważ miedź bardzo dobrze przewodzi prąd elektryczny, a przy wykorzystaniu systemu chłodzenia, możemy ograniczyć nadmierne grzanie się takich cewek.

W jakich aplikacjach stosuje się grzanie indukcyjne?

Grzanie indukcyjne znajduje zastosowanie w wielu procesach grzewczych. Najważniejsze z nich to:

• Lutowanie miękkie i twarde;
• Nagrzewanie, zgrzewanie i wyżarzanie;
• Pasowanie skurczowe;
• Odpuszczanie, hartowanie, utwardzanie i wypalanie;
• Topienie i kształtowanie na gorąco;
• Kucie na gorąco;
• Kołkowanie;
• Uszczelnianie;
• Napawanie;
• Powlekanie;
• Usuwanie emalii;
• Próby materiałowe.

Poza wyżej wymienionymi aplikacjami, grzanie indukcyjne wykorzystywane jest w zaawansowanych technicznie aplikacjach, w których wymagane jest spełnienie konkretnych norm i zachowanie wysokiej higieny, np. aplikacje medyczne (technologia nanocząsteczkowa), branża chemiczna itp.