इंडक्शन हीटिंग, हार्डनिंग और इंडक्शन मेल्टिंग ऑफ मेटल्स

सबसे सही प्रकार का हीटिंग वह है जिसमें गर्मी सीधे गर्म शरीर में उत्पन्न होती है। शरीर के माध्यम से विद्युत प्रवाह पारित करके हीटिंग की यह विधि बहुत अच्छी तरह से की जाती है। हालांकि, प्रत्यक्ष - एक विद्युत परिपथ में एक गर्म शरीर को शामिल करना हमेशा तकनीकी और व्यावहारिक कारणों से संभव नहीं होता है।

इन मामलों में, प्रेरण हीटिंग का उपयोग करके एक आदर्श प्रकार का हीटिंग महसूस किया जा सकता है, जहां गर्म शरीर में गर्मी भी उत्पन्न होती है, जो अनावश्यक, आमतौर पर भट्ठी की दीवारों या अन्य हीटिंग तत्वों में बड़ी ऊर्जा खपत को समाप्त करती है। इसलिए, बढ़ी हुई और उच्च आवृत्ति की धाराओं को उत्पन्न करने की अपेक्षाकृत कम दक्षता के बावजूद, प्रेरण ताप की समग्र दक्षता अक्सर अधिक होती है अन्य हीटिंग विधियों के साथ.

प्रेरण विधि भी गैर-धातु निकायों को उनकी मोटाई में समान रूप से तेजी से गर्म करने की अनुमति देती है।ऐसे निकायों की खराब तापीय चालकता उनकी आंतरिक परतों को सामान्य तरीके से गर्म करने की संभावना को बाहर करती है, अर्थात बाहर से गर्मी की आपूर्ति करके। प्रेरण विधि में, बाहरी परतों और आंतरिक दोनों में समान रूप से गर्मी उत्पन्न होती है, और यदि बाहरी परतों का आवश्यक थर्मल इन्सुलेशन नहीं किया जाता है, तो बाद के अधिक गरम होने का जोखिम भी हो सकता है।

प्रेरण हीटिंग की एक विशेष रूप से मूल्यवान संपत्ति गर्म शरीर में ऊर्जा की एक बहुत ही उच्च एकाग्रता की संभावना है, आसानी से सटीक खुराक के लिए उत्तरदायी है। केवल इलेक्ट्रिक आर्क ऊर्जा घनत्व का एक ही क्रम प्राप्त किया जा सकता है, लेकिन इस हीटिंग विधि को नियंत्रित करना मुश्किल है।

इंडक्शन हीटिंग की विशेषताओं और जाने-माने फायदों ने कई उद्योगों में इसके आवेदन के व्यापक अवसर पैदा किए हैं। इसके अलावा, यह आपको नए प्रकार की संरचनाएं बनाने की अनुमति देता है जो पारंपरिक ताप उपचार विधियों के लिए बिल्कुल भी संभव नहीं हैं।

एक शारीरिक प्रक्रिया

प्रेरण भट्टियों और उपकरणों में, विद्युत प्रवाहकीय गर्म शरीर में गर्मी एक वैकल्पिक विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र द्वारा प्रेरित धाराओं द्वारा जारी की जाती है। इस प्रकार यहाँ प्रत्यक्ष तापन होता है।

धातुओं का प्रेरण ताप दो भौतिक नियमों पर आधारित है: विद्युत चुम्बकीय प्रेरण का फैराडे-मैक्सवेल कानून और जूल-लेनज़ कानून। धातु के पिंड (रिक्त स्थान, भाग आदि) रखे गए हैं वैकल्पिक चुंबकीय क्षेत्र, जो उनमें एक बवंडर खड़ा करता है विद्युत क्षेत्र… प्रेरण का ईएमएफ चुंबकीय प्रवाह के परिवर्तन की दर से निर्धारित होता है। प्रेरण EMF की कार्रवाई के तहत, शरीर में एड़ी धाराएं (पिंडों के अंदर बंद) प्रवाहित होती हैं, जिससे गर्मी निकलती है जूल-लेनज़ कानून के अनुसार... यह EMF मेटल में बनाया जाता है प्रत्यावर्ती धारा, इन धाराओं द्वारा जारी तापीय ऊर्जा धातु को गर्म करने का कारण बनती है। प्रेरण हीटिंग प्रत्यक्ष और गैर-संपर्क है। यह आपको सबसे दुर्दम्य धातुओं और मिश्र धातुओं को पिघलाने के लिए पर्याप्त तापमान तक पहुंचने की अनुमति देता है।

तीव्र प्रेरण ताप केवल उच्च तीव्रता और आवृत्ति के विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रों में संभव है, जो विशेष उपकरणों - प्रेरकों द्वारा बनाए जाते हैं। इंडक्टर्स 50 हर्ट्ज नेटवर्क (औद्योगिक आवृत्ति प्रतिष्ठान) या अलग-अलग ऊर्जा स्रोतों - मध्यम और उच्च आवृत्ति जनरेटर और कन्वर्टर्स द्वारा संचालित होते हैं।

कम-आवृत्ति वाले अप्रत्यक्ष प्रेरण ताप उपकरणों का सबसे सरल प्रारंभ करनेवाला एक धातु ट्यूब के अंदर रखा गया एक अछूता तार (विस्तारित या कुंडलित) है या इसकी सतह पर आरोपित है। जैसे ही ट्यूब में प्रारंभ करनेवाला तार से करंट प्रवाहित होता है, यह गर्म हो जाता है एड़ी धाराएं… ट्यूब से गर्मी (एक क्रूसिबल, कंटेनर भी हो सकती है) को गर्म माध्यम (ट्यूब, हवा, आदि के माध्यम से बहने वाला पानी) में स्थानांतरित किया जाता है।

प्रेरण ताप और धातुओं का सख्त होना

मध्यम और उच्च आवृत्तियों पर धातुओं का सबसे व्यापक रूप से उपयोग किया जाने वाला प्रत्यक्ष प्रेरण ताप। इसके लिए खास डिजाइन वाले इंडिकेटर्स का इस्तेमाल किया जाता है। प्रारंभ करनेवाला उत्सर्जित करता है विद्युत चुम्बकीय तरंगजो गर्म शरीर पर गिरकर उसमें मर जाता है। अवशोषित तरंग की ऊर्जा शरीर में गर्मी में परिवर्तित हो जाती है। ताप गुणांक शरीर के आकार के लिए उत्सर्जित विद्युत चुम्बकीय तरंग (फ्लैट, बेलनाकार, आदि) के आकार जितना अधिक होता है। इसलिए, फ्लैट बॉडी को गर्म करने के लिए फ्लैट इंडिकेटर्स का उपयोग किया जाता है, बेलनाकार वर्कपीस के लिए बेलनाकार (सोलनॉइड) इंडक्टर्स का उपयोग किया जाता है।सामान्य स्थिति में, वांछित दिशा में विद्युत चुम्बकीय ऊर्जा को केंद्रित करने की आवश्यकता के कारण उनका एक जटिल आकार हो सकता है।

प्रेरण ऊर्जा इनपुट की एक विशेषता प्रवाह क्षेत्र की स्थानिक व्यवस्था को विनियमित करने की क्षमता है एड़ी धाराएं.

सबसे पहले, प्रारंभ करनेवाला द्वारा कवर किए गए क्षेत्र में एड़ी धाराएं बहती हैं। शरीर का केवल वह भाग जो प्रारंभ करनेवाला के साथ चुंबकीय संपर्क में है, शरीर के समग्र आकार की परवाह किए बिना गर्म होता है।

दूसरा, एडी करंट सर्कुलेशन ज़ोन की गहराई और इसलिए ऊर्जा रिलीज़ ज़ोन, अन्य कारकों के बीच, प्रारंभ करनेवाला करंट की आवृत्ति पर निर्भर करता है (कम आवृत्तियों पर बढ़ता है और बढ़ती आवृत्ति के साथ घटता है)।

प्रारंभ करनेवाला से गर्म धारा में ऊर्जा हस्तांतरण की दक्षता उनके बीच के अंतर के आकार पर निर्भर करती है और जैसे-जैसे घटती जाती है, बढ़ती जाती है।

इंडक्शन हीटिंग का उपयोग स्टील उत्पादों की सतह को सख्त करने के लिए किया जाता है, प्लास्टिक विरूपण (फोर्जिंग, स्टैम्पिंग, प्रेसिंग, आदि), मेटल मेल्टिंग, हीट ट्रीटमेंट (एनीलिंग, टेम्परिंग, नॉर्मलाइज़िंग, हार्डनिंग), वेल्डिंग, लेयरिंग, मेटल ब्रेज़िंग के लिए हीटिंग द्वारा।

अप्रत्यक्ष प्रेरण हीटिंग का उपयोग हीटिंग प्रक्रिया उपकरण (पाइपलाइन, कंटेनर, आदि), तरल मीडिया को गर्म करने, कोटिंग सुखाने, सामग्री (उदाहरण के लिए, लकड़ी) के लिए किया जाता है। प्रेरण हीटिंग प्रतिष्ठानों का सबसे महत्वपूर्ण पैरामीटर आवृत्ति है। प्रत्येक प्रक्रिया के लिए (सतह सख्त, गर्म करके) एक इष्टतम आवृत्ति रेंज होती है जो सर्वोत्तम तकनीकी और आर्थिक संकेतक प्रदान करती है। इंडक्शन हीटिंग के लिए 50 हर्ट्ज से 5 मेगाहर्ट्ज तक की आवृत्तियों का उपयोग किया जाता है।

प्रेरण हीटिंग के लाभ

1) विद्युत ऊर्जा को सीधे गर्म शरीर में स्थानांतरित करने से प्रवाहकीय सामग्री का प्रत्यक्ष ताप होता है। इस मामले में, अप्रत्यक्ष कार्रवाई वाले प्रतिष्ठानों की तुलना में हीटिंग दर बढ़ जाती है, जहां उत्पाद को केवल सतह से गर्म किया जाता है।

2) विद्युत ऊर्जा को सीधे गर्म निकाय में स्थानांतरित करने के लिए संपर्क उपकरणों की आवश्यकता नहीं होती है। स्वचालित विनिर्माण उत्पादन की स्थितियों में यह सुविधाजनक है, जब वैक्यूम और सुरक्षात्मक साधनों का उपयोग किया जाता है।

3) सतह प्रभाव की घटना के कारण, गर्म उत्पाद की सतह परत में अधिकतम शक्ति जारी की जाती है। इसलिए, शीतलन के दौरान इंडक्शन हीटिंग उत्पाद की सतह परत का तेजी से ताप प्रदान करता है। यह अपेक्षाकृत चिपचिपे माध्यम के साथ भाग की उच्च सतह कठोरता प्राप्त करना संभव बनाता है। इंडक्शन सरफेस हार्डनिंग अन्य सरफेस हार्डनिंग विधियों की तुलना में तेज और अधिक किफायती है।

4) ज्यादातर मामलों में इंडक्शन हीटिंग उत्पादकता में सुधार करता है और काम करने की स्थिति में सुधार करता है।

प्रेरण पिघलने वाली भट्टी

एक इंडक्शन भट्टी या डिवाइस को एक प्रकार के ट्रांसफार्मर के रूप में माना जा सकता है जिसमें प्राथमिक कॉइल (प्रारंभ करनेवाला) एक वैकल्पिक चालू स्रोत से जुड़ा होता है और गर्म शरीर स्वयं द्वितीयक कॉइल के रूप में कार्य करता है।

प्रेरण पिघलने वाली भट्टियों की कार्य प्रक्रिया को स्नान या क्रूसिबल में तरल धातु के इलेक्ट्रोडायनामिक और थर्मल आंदोलन की विशेषता होती है, जो समान संरचना के साथ धातु प्राप्त करने में योगदान देता है और पूरे मात्रा में समान तापमान, साथ ही साथ कम धातु अपशिष्ट (कई गुना कम) चाप भट्टियों की तुलना में थोड़ा)।

प्रेरण पिघलने वाली भट्टियों का उपयोग स्टील, कच्चा लोहा, अलौह धातुओं और मिश्र धातुओं से आकार सहित कास्टिंग के उत्पादन में किया जाता है।

प्रेरण पिघलने वाली भट्टियों को औद्योगिक आवृत्ति चैनल भट्टियों और औद्योगिक, मध्यम और उच्च आवृत्ति क्रूसिबल भट्टियों में विभाजित किया जा सकता है।

एक इंडक्शन डक्ट फर्नेस एक ट्रांसफॉर्मर है, आमतौर पर पावर फ्रीक्वेंसी (50 हर्ट्ज) पर। ट्रांसफार्मर की द्वितीयक वाइंडिंग एक पिघली हुई धातु की वाइंडिंग होती है। धातु एक कुंडलाकार दुर्दम्य चैनल में संलग्न है।

मुख्य चुंबकीय प्रवाह चैनल की धातु में एक EMF को प्रेरित करता है, EMF एक करंट बनाता है, करंट धातु को गर्म करता है, इसलिए एक इंडक्शन चैनल भट्टी शॉर्ट-सर्किट मोड में चलने वाले ट्रांसफार्मर के समान है।

चैनल भट्टियों के प्रेरक अनुदैर्ध्य तांबे की ट्यूब से बने होते हैं, यह पानी से ठंडा होता है, चूल्हे के चैनल वाले हिस्से को पंखे या केंद्रीकृत वायु प्रणाली द्वारा ठंडा किया जाता है।

चैनल प्रेरण भट्टियां धातु के एक वर्ग से दूसरे वर्ग में दुर्लभ संक्रमण के साथ निरंतर संचालन के लिए डिज़ाइन की गई हैं। चैनल इंडक्शन फर्नेस का उपयोग मुख्य रूप से एल्यूमीनियम और इसकी मिश्र धातुओं के साथ-साथ तांबे और इसके कुछ मिश्र धातुओं को पिघलाने के लिए किया जाता है। भट्टियों की अन्य श्रंखलाएं फाउंड्री मोल्ड्स में कास्टिंग से पहले तरल लोहे, अलौह धातुओं और मिश्र धातुओं को रखने और सुपरहिट करने के लिए मिक्सर के रूप में विशिष्ट हैं।

एक प्रेरण क्रूसिबल भट्टी का संचालन प्रवाहकीय आवेश द्वारा विद्युत चुम्बकीय ऊर्जा के अवशोषण पर आधारित होता है। सेल को एक बेलनाकार कुंडल - एक प्रारंभ करनेवाला के अंदर रखा गया है। विद्युत के दृष्टिकोण से, एक इंडक्शन क्रूसिबल भट्टी एक शॉर्ट-सर्कुलेटेड एयर ट्रांसफॉर्मर है जिसकी सेकेंडरी वाइंडिंग एक कंडक्टिंग चार्ज है।

इंडक्शन क्रूसिबल भट्टियों का उपयोग मुख्य रूप से ऑपरेशन के बैच मोड में डाई कास्टिंग धातुओं को पिघलाने के लिए किया जाता है, और ऑपरेशन के मोड की परवाह किए बिना, कुछ मिश्र धातुओं को पिघलाने के लिए, जैसे कि कांसे, जो चैनल भट्टियों के अस्तर पर प्रतिकूल प्रभाव डालते हैं।