Induktiokuumentaminen mahdollistaa sovellettavan kappaleen kohdennetun kuumentamisen sovelluksia varten, joihin kuuluvat mm. pintakarkaisu, sulattaminen, juottaminen, juottaminen ja sovittamista varten. Rauta ja sen seokset reagoivat parhaiten induktiokuumennukseen niiden ferromagneettisen luonteen vuoksi. Pyörrevirtoja voidaan kuitenkin tuottaa missä tahansa johtimessa, ja magneettista hystereesiä voi esiintyä missä tahansa magneettisessa materiaalissa. Induktiolämmitystä on käytetty nestemäisten johtimien (kuten sulatettujen metallien) ja myös kaasumaisten johtimien (kuten kaasuplasman – katso Induktioplasmatekniikka) lämmittämiseen. Induktiolämmitystä käytetään usein grafiittiupokkaiden (jotka sisältävät muita materiaaleja) lämmittämiseen, ja sitä käytetään laajalti puolijohdeteollisuudessa piin ja muiden puolijohteiden lämmittämiseen. Verkkotaajuista (50/60 Hz) induktiolämmitystä käytetään monissa edullisemmissa teollisuussovelluksissa, koska inverttereitä ei tarvita.
Uunit Muokkaa
Induktiouunissa käytetään induktiota metallin lämmittämiseen sulamispisteeseen. Kun metalli on sulanut, korkeataajuista magneettikenttää voidaan käyttää myös kuuman metallin sekoittamiseen, mikä on hyödyllistä sen varmistamisessa, että seosaineet sekoittuvat täysin sulaan. Useimmat induktiouunit koostuvat vesijäähdytetyistä kuparirenkaista koostuvasta putkesta, joka ympäröi tulenkestävää materiaalia sisältävää säiliötä. Induktiouuneja käytetään useimmissa nykyaikaisissa valimoissa puhtaampana menetelmänä sulattaa metallia kuin reverbaatiouunia tai kupoliuunia. Kokoluokat vaihtelevat kilon kapasiteetista sataan tonniin. Induktiouuneista kuuluu usein niiden käydessä korkea vinkuna tai humina, riippuen niiden toimintataajuudesta. Sulatettavia metalleja ovat rauta ja teräs, kupari, alumiini ja jalometallit. Koska kyseessä on puhdas ja kosketukseton prosessi, sitä voidaan käyttää tyhjiössä tai inertissä ilmakehässä. Tyhjiöuuneissa hyödynnetään induktiolämmitystä sellaisten erikoisterästen ja muiden seosten valmistuksessa, jotka hapettuisivat, jos niitä lämmitettäisiin ilman läsnäollessa.
HitsausMuokkaa
Induktiohitsauksessa käytetään samanlaista, pienimuotoisempaa prosessia. Myös muoveja voidaan hitsata induktiolla, jos ne on joko seostettu ferromagneettisella keramiikalla (jolloin hiukkasten magneettinen hystereesi tuottaa tarvittavan lämmön) tai metallihiukkasilla.
Putkien saumat voidaan hitsata tällä tavoin. Putkeen indusoidut virrat kulkevat avointa saumaa pitkin ja lämmittävät reunat, jolloin lämpötila nousee riittävän korkeaksi hitsausta varten. Tällöin sauman reunat pakotetaan yhteen ja sauma hitsataan. RF-virta voidaan välittää putkeen myös harjojen avulla, mutta tulos on silti sama – virta kulkee avointa saumaa pitkin kuumentaen sitä.
ValmistusEdit
Rapid-induktiotulostuksessa metallin lisätulostusprosessissa johtava langansyöttöaines ja suojakaasu syötetään kierresuuttimen läpi, jolloin syöttöaines altistuu induktiokuumennukselle ja poistuu suuttimesta nestemäisenä kieltäytyäkseen suojauksen alaisena muodostaen kolmiulotteisia metallikomponentteja. Induktiokuumennuksen menetelmäkäytön keskeinen hyöty tässä prosessissa on huomattavasti suurempi energia- ja materiaalitehokkuus sekä korkeampi turvallisuus verrattuna muihin additiivisiin valmistusmenetelmiin, kuten selektiiviseen lasersintraukseen, joissa lämpö tuotetaan materiaaliin voimakkaan laser- tai elektronisuihkun avulla.
CookingEdit
Induktiokeittämisessä keittotason sisällä oleva induktiokela lämmittää keittoastioiden rautapohjaa magneettisen induktion avulla. Induktiolieden käyttö tuottaa turvallisuutta, tehokkuutta (induktioliesi ei kuumene itse) ja nopeutta. Muut kuin rautapohjaiset kattilat, kuten kuparipohjaiset kattilat ja alumiinipannut, ovat yleensä sopimattomia. Induktiossa pohjaan indusoitu lämpö siirtyy sen sisällä olevaan ruokaan johtumalla.
JuottaminenMuokkaa
Induktiohitsausta käytetään usein suuremmissa tuotantosarjoissa. Se tuottaa tasaisia tuloksia ja on hyvin toistettavissa. Teollisuuslaitteita, joissa käytetään induktiojuottamista, on monenlaisia. Induktiota käytetään esimerkiksi kovametallien juottamiseen akseliin.
TiivistysKäsittele
Induktiokuumennusta käytetään astioiden korkkien sulkemiseen elintarvike- ja lääketeollisuudessa. Kerros alumiinifoliota asetetaan pullon tai purkin aukon päälle ja kuumennetaan induktiolla, jolloin se sulautuu säiliöön. Näin saadaan aikaan peukaloinnin kestävä tiiviste, sillä sisällön muuttaminen edellyttää folion rikkomista.
Kuumennus sopivaksi Muokkaa
Induktiokuumennusta käytetään usein kappaleen lämmittämiseen, jolloin se laajenee ennen sovittamista tai kokoamista. Laakereita lämmitetään rutiininomaisesti tällä tavalla käyttäen yleistaajuutta (50/60 Hz) ja laakerin keskikohdan läpi kulkevaa laminoidusta teräksestä valmistettua muuntajatyyppistä ydintä.
Lämpökäsittely Muokkaa
Induktiokuumennusta käytetään usein metallikappaleiden lämpökäsittelyssä. Yleisimpiä käyttökohteita ovat teräsosien induktiokarkaisu, induktiojuottaminen/juottaminen metallikomponenttien yhdistämistapana ja induktiohehkutus teräskappaleen alueen valikoivaan pehmentämiseen.
Induktiokuumentamisella voidaan saada aikaan suuria tehotiheyksiä, jotka mahdollistavat lyhyet vuorovaikutusajat halutun lämpötilan saavuttamiseksi. Tämä mahdollistaa lämmityskuvion tiukan hallinnan, jossa kuvio seuraa melko tarkasti käytettyä magneettikenttää, ja mahdollistaa vähäisemmän lämpövääristymän ja vaurioiden syntymisen.
Tätä kykyä voidaan käyttää karkaisussa ominaisuuksiltaan vaihtelevien osien tuottamiseen. Yleisin karkaisuprosessi on tuottaa paikallinen pintakarkaisu alueelle, joka tarvitsee kulutuskestävyyttä, säilyttäen samalla muualla tarvittavan alkuperäisen rakenteen sitkeys. Induktiokarkaistujen kuvioiden syvyyttä voidaan säätää induktiotaajuuden, tehotiheyden ja vuorovaikutusajan valinnalla.
Prosessin joustavuuden rajoja asettaa tarve valmistaa erityisiä induktoreita moniin sovelluksiin. Tämä on melko kallista ja edellyttää suurten virrantiheyksien sijoittamista pieniin kupari-induktoreihin, mikä voi vaatia erikoistunutta suunnittelua ja ”kuparisovitusta”.
MuovinjalostusMuokkaus
Induktiokuumennusta käytetään muovin ruiskuvalukoneissa. Induktiolämmitys parantaa ruiskutus- ja ekstruusioprosessien energiatehokkuutta. Lämpö tuotetaan suoraan koneen piipussa, mikä vähentää lämpenemisaikaa ja energiankulutusta. Induktiokela voidaan sijoittaa lämpöeristyksen ulkopuolelle, joten se toimii alhaisessa lämpötilassa ja sillä on pitkä käyttöikä. Käytettävä taajuus vaihtelee 30 kHz:stä 5 kHz:iin, ja se pienenee paksummissa tynnyreissä. Invertterilaitteiden kustannusten aleneminen on tehnyt induktiolämmityksestä yhä suositumpaa. Induktiokuumennusta voidaan soveltaa myös muotteihin, jolloin muotin lämpötila on tasaisempi ja tuotteen laatu paranee.
Pyrolyysi Muokkaa
Induktiokuumennusta käytetään biohiilen saamiseksi biomassan pyrolyysissä. Lämpö tuotetaan suoraan ravistelureaktorin seinämiin, mikä mahdollistaa biomassan pyrolyysin hyvällä sekoittumisella ja lämpötilan hallinnalla.