Il riscaldamento a induzione permette il riscaldamento mirato di un oggetto applicabile per applicazioni che includono l’indurimento della superficie, la fusione, la brasatura e la saldatura e il riscaldamento a misura. Il ferro e le sue leghe rispondono meglio al riscaldamento a induzione, a causa della loro natura ferromagnetica. Le correnti parassite possono, tuttavia, essere generate in qualsiasi conduttore, e l’isteresi magnetica può verificarsi in qualsiasi materiale magnetico. Il riscaldamento a induzione è stato usato per riscaldare conduttori liquidi (come i metalli fusi) e anche conduttori gassosi (come un plasma di gas – vedi Tecnologia del plasma a induzione). Il riscaldamento a induzione è spesso usato per riscaldare crogioli di grafite (contenenti altri materiali) ed è ampiamente utilizzato nell’industria dei semiconduttori per il riscaldamento del silicio e di altri semiconduttori. Il riscaldamento a induzione a frequenza industriale (50/60 Hz) è utilizzato per molte applicazioni industriali a basso costo, in quanto gli inverter non sono richiesti.
FornoModifica
Un forno a induzione utilizza l’induzione per riscaldare il metallo al suo punto di fusione. Una volta fuso, il campo magnetico ad alta frequenza può anche essere usato per agitare il metallo caldo, che è utile per garantire che le aggiunte di lega siano completamente mescolate nella fusione. La maggior parte dei forni a induzione consiste in un tubo di anelli di rame raffreddati ad acqua che circondano un contenitore di materiale refrattario. I forni a induzione sono usati nella maggior parte delle fonderie moderne come metodo più pulito di fusione dei metalli rispetto a un forno riverberatore o a una cupola. Le dimensioni vanno da un chilogrammo di capacità a cento tonnellate. I forni a induzione spesso emettono un fischio o un ronzio acuto quando sono in funzione, a seconda della loro frequenza operativa. I metalli fusi includono ferro e acciaio, rame, alluminio e metalli preziosi. Essendo un processo pulito e senza contatto, può essere usato in un’atmosfera sotto vuoto o inerte. I forni a vuoto fanno uso del riscaldamento a induzione per la produzione di acciai speciali e altre leghe che si ossiderebbero se riscaldate in presenza di aria.
SaldaturaModifica
Un processo simile, su scala più piccola, è usato per la saldatura a induzione. Anche la plastica può essere saldata per induzione, se è drogata con ceramica ferromagnetica (dove l’isteresi magnetica delle particelle fornisce il calore necessario) o con particelle metalliche.
Le cuciture di tubi possono essere saldate in questo modo. Le correnti indotte in un tubo corrono lungo la cucitura aperta e riscaldano i bordi, raggiungendo una temperatura abbastanza alta per la saldatura. A questo punto, i bordi della cucitura vengono forzati insieme e la cucitura viene saldata. La corrente RF può anche essere trasportata al tubo da spazzole, ma il risultato è sempre lo stesso – la corrente scorre lungo la cucitura aperta, riscaldandola.
ProduzioneModifica
Nel processo di stampa additiva del metallo Rapid Induction Printing, una materia prima di filo conduttore e gas di protezione viene alimentata attraverso un ugello a spirale, sottoponendo la materia prima al riscaldamento per induzione ed espulsione dall’ugello come liquido, al fine di rifiutare sotto protezione per formare strutture metalliche tridimensionali. Il vantaggio principale dell’uso procedurale del riscaldamento a induzione in questo processo è un’efficienza energetica e materiale significativamente maggiore, nonché un maggior grado di sicurezza rispetto ad altri metodi di produzione additiva, come la sinterizzazione laser selettiva, che forniscono calore al materiale utilizzando un potente laser o un fascio di elettroni.
CucinaModifica
Nella cottura a induzione, una bobina di induzione all’interno del piano di cottura riscalda la base di ferro delle pentole per induzione magnetica. L’uso di cucine a induzione produce sicurezza, efficienza (il piano di cottura a induzione non viene riscaldato) e velocità. Le pentole non ferrose come quelle con il fondo in rame e quelle in alluminio sono generalmente inadatte. Per induzione, il calore indotto nel fondo viene trasferito al cibo all’interno per conduzione.
BrasaturaModifica
La brasatura a induzione è spesso utilizzata in cicli di produzione più elevati. Produce risultati uniformi ed è molto ripetibile. Ci sono molti tipi di attrezzature industriali in cui viene utilizzata la brasatura a induzione. Per esempio, l’induzione è usata per brasare il carburo all’albero.
SigillaturaModifica
Il riscaldamento a induzione è usato nella sigillatura dei contenitori nell’industria alimentare e farmaceutica. Uno strato di foglio di alluminio viene posto sopra l’apertura della bottiglia o del barattolo e riscaldato per induzione per fonderlo al contenitore. Questo fornisce un sigillo a prova di manomissione, dal momento che l’alterazione del contenuto richiede la rottura della pellicola.
Riscaldamento per adattarsiModifica
Il riscaldamento a induzione è spesso usato per riscaldare un oggetto facendolo espandere prima del montaggio o dell’assemblaggio. I cuscinetti sono abitualmente riscaldati in questo modo utilizzando la frequenza di servizio (50/60 Hz) e un nucleo laminato in acciaio tipo trasformatore che passa attraverso il centro del cuscinetto.
Trattamento termicoModifica
Il riscaldamento a induzione è spesso usato nel trattamento termico di oggetti metallici. Le applicazioni più comuni sono la tempra a induzione di parti in acciaio, la saldatura/brasatura a induzione come mezzo per unire componenti metallici e la ricottura a induzione per ammorbidire selettivamente un’area di una parte in acciaio.
Il riscaldamento a induzione può produrre alte densità di potenza che permettono brevi tempi di interazione per raggiungere la temperatura richiesta. Questo dà uno stretto controllo del modello di riscaldamento con il modello che segue il campo magnetico applicato abbastanza da vicino e permette una distorsione termica ridotta e danni.
Questa capacità può essere usata nella tempra per produrre parti con proprietà variabili. Il processo di tempra più comune è quello di produrre un indurimento superficiale localizzato di un’area che necessita di resistenza all’usura, mantenendo la tenacità della struttura originale necessaria altrove. La profondità dei modelli induriti a induzione può essere controllata attraverso la scelta della frequenza di induzione, della densità di potenza e del tempo di interazione.
I limiti alla flessibilità del processo derivano dalla necessità di produrre induttori dedicati per molte applicazioni. Questo è abbastanza costoso e richiede la raccolta di alte densità di corrente in piccoli induttori di rame, che possono richiedere ingegneria specializzata e “copper-fitting”.”
Lavorazione della plasticaModifica
Il riscaldamento a induzione è usato nelle macchine per lo stampaggio a iniezione della plastica. Il riscaldamento a induzione migliora l’efficienza energetica dei processi di iniezione ed estrusione. Il calore viene generato direttamente nel cilindro della macchina, riducendo il tempo di riscaldamento e il consumo di energia. La bobina a induzione può essere collocata al di fuori dell’isolamento termico, quindi funziona a bassa temperatura e ha una lunga durata. La frequenza utilizzata va da 30 kHz a 5 kHz, diminuendo per i barili più spessi. La riduzione del costo delle apparecchiature inverter ha reso il riscaldamento a induzione sempre più popolare. Il riscaldamento a induzione può anche essere applicato agli stampi, offrendo una temperatura più uniforme dello stampo e una migliore qualità del prodotto.
PirolisiModifica
Il riscaldamento a induzione viene utilizzato per ottenere biochar nella pirolisi della biomassa. Il calore viene generato direttamente nelle pareti di un reattore ad agitazione che permette la pirolisi della biomassa con una buona miscelazione e un buon controllo della temperatura.