Kako indukcijske-grijane ploče poboljšavaju energetsku učinkovitost za-procese oblikovanja na visokim temperaturama?

Otporni patronski grijači zagrijavaju ploču provodljivošću. To znači da se toplina mora provesti kroz veliku količinu metalne mase od implantiranih elemenata do površine alata. To uzrokuje toplinsko kašnjenje, neravnomjernu raspodjelu temperature i veliki gubitak energije u okolnoj zgradi. S druge strane, indukcijski grijane ploče proizvode toplinu izravno u površinskom sloju pomoću elektromagnetskih polja. To omogućuje brzu reakciju i bolju iskoristivost energije u cikličkim operacijama oblikovanja.

Prijelaz na sustave oblikovanja s indukcijskom grijanom pločom energetske učinkovitosti odraz je šireg industrijskog trenda smanjenja toplinske inercije i povećanja upravljivosti u visokotemperaturnoj proizvodnji.


Površinska-Prva toplinska strategija indukcijskog grijanja
Izravno polaganje energije na površinu alata
Ploče za indukcijsko grijanje rade na potpuno drugačijem principu od sustava temeljenih na otporu. Umjesto zagrijavanja unutarnjeg elementa kondukcijom, elektromagnetska indukcija stvara toplinu izravno na metalnoj površini.

Tipičan sustav sastoji se od:

Plosnati indukcijski svici-u obliku spirale

Visokotemperaturna keramička električna izolacija

Ugrađena struktura zavojnice u tijelu ploče

Opskrba visokofrekventnom izmjeničnom strujom

Zavojnice se obično pokreću u području kiloherca:

1–50\\text{ kHz}1\\text{–}50\\ \\mathrm{kHz}1–50 kHz

Izmjenična struja stvara brzo promjenjivo magnetsko polje koje inducira vrtložne struje u vodljivom površinskom sloju ploče. Ta se struja tada gotovo brzo pretvara u toplinu pomoću električnog otpora metala.

Površinsko-ograničeno ponašanje pri zagrijavanju
Nevidljiva magnetska četka usmjerava energiju točno tamo gdje je potrebna toplinska izvedba, zagrijavajući površinu ploče. Energija se najvećim dijelom unosi u površinu radnog alata, a ne u cijelu masu ploče koja se zagrijava.

Dublja pločasta struktura koristi se kao:

Mehanička pomoć

Toplinski međuspremnik

Armaturne konstrukcije

Međutim, ne mora se u potpunosti zagrijati na radnu temperaturu, čime se značajno smanjuje rasipna potrošnja energije.

Energetska učinkovitost ploča s indukcijskim grijanjem za aplikacije oblikovanja
Brži toplinski odziv u cikličkim operacijama
Ciklički visokotemperaturni postupci poput vrućeg štancanja, kovanja i superplastičnog oblikovanja podvrgavaju toplinske sustave opetovanom zagrijavanju i hlađenju. Konvencionalne otporne{1}}grijane ploče zahtijevaju zagrijavanje cijele toplinske mase na ciklički način, što rezultira značajnom potrebom za energijom i produljenim vremenima oporavka.

U mnogim primjenama, ciljano odlaganje energije i manja toplinska inercija omogućuju indukcijskom grijanju da skrati-vrijeme zagrijavanja za više od 50%.

Ovo omogućuje sljedeće:

Brži ciklusi-pokretanja

Niža potrošnja energije u mirovanju

Povećana propusnost procesa

Vrhovi potražnje za električnom energijom smanjeni

Ušteda energije u odnosu na patronske grijače
U normalnim otpornim sustavima grijanja energija se može izgubiti na mnogo načina:

Zagrijavanje neproduktivne rasute ploče

Toplinsko curenje na okvire stroja

Spor toplinski oporavak između ciklusa

Duži boravak na temperaturi

Indukcijski sustavi uklanjaju veliki dio tog otpada usmjeravanjem energije tamo gdje je potrebna.

Ukupna ušteda energije od oko: u cikličkim radnjama na visokim temperaturama

30–40\\%30\\text{–}40\\%30–40%

primijećeni su u usporedbi s pločama grijanim uloškom pod sličnim ciklusima rada.

Dizajn zavojnice i kontrola toplinskog zona
Mogućnost indukcijskog grijanja s više- zona
Ujednačenost temperature može se ugraditi u indukcijske sustave pažljivim dizajnom svitka. Različite grijaće zone mogu se izraditi:

Različite gustoće svitka preko ploče

Upotreba neovisno-kontroliranih krugova zavojnice

Podešavanje frekvencije/amplitude lokalne ulazne snage

To nudi finu prostornu kontrolu temperature površine koja je ključna za složene kalupe za oblikovanje gdje geometrija određuje promjenu topline.

Jedinstvena kontrola temperature površine
Zagrijavanje se provodi izravno u površinskom sloju i tako se smanjuju gradijenti temperature kroz debljinu ploče. Ovo dovodi do:

Bolja dimenzionalna stabilnost

Niže toplinsko izobličenje

Ujednačeniji uvjeti oblikovanja materijala

Bolja ponovljivost u proizvodnim serijama

Inženjerski aspekti indukcijskih ploča
Konstrukcija zavojnice i potrebe za hlađenjem
Indukcijske zavojnice obično se izrađuju od bakrenih vodiča koji zahtijevaju izolaciju visokotemperaturnim keramičkim ili kompozitnim materijalima.

Stabilnost rada često se postiže upotrebom zavojnica:

Vodeno hlađenje iznutra unutarnjim kanalima

Električni izoliran od tijela ploče

Inkapsuliran za zaštitu od mehaničkih naprezanja

Otporni gubici u namotima mogu uzrokovati pregrijavanje svitka u nedostatku aktivnog hlađenja.

Izbor materijala za pločasta tijela
Ploče moraju biti sposobne izdržati:

Indukcijska spojka - učinkovita

Otpornost na mehanički stres

Izdržljivost toplinskog ciklusa

Tipični materijali uključuju:

Alatni čelik za -aplikaciju oblikovanja visoke čvrstoće

Posebne feromagnetske legure za učinkovitiju indukciju

TEHNOLOGIJA INDUKCIJSKOG GRIJANJA I INDUSTRIJSKI UTJECAJ
Razbijanje toplinske inercije u proizvodnji
Jedna od najvažnijih prednosti indukcijskog grijanja je smanjenje toplinske inercije. Konvencionalni sustavi pohranjuju puno topline u rasutom materijalu, što dovodi do slabog vremena odziva i pretjerane potrošnje energije.

Indukcijski sustavi ublažavaju ovaj učinak ograničavanjem nepotrebnog skladištenja topline, omogućujući:

Brza toplinska rampa

Rad u isprekidanom načinu rada je učinkovit

Smanjeni gubici u stanju pripravnosti

Poboljšana energetska učinkovitost u procesima na visokim-temperaturama
Poboljšanja energetske učinkovitosti u aktivnostima oblikovanja na visokim temperaturama postižu se ne samo nižom potrošnjom nego i boljom kontroliranom opskrbom energijom.

Glavne prednosti uključuju . . .

Smanjite vršno električno opterećenje

Kraće vrijeme zagrijavanja

Smanjeni zahtjevi za rashladnom energijom

Bolja učinkovitost proizvodnje kw/h

Sažetak
Tehnologija indukcijskog grijanja revolucionizira performanse industrijskih ploča uklanjanjem karakteristika sporog zagrijavanja otpornih sustava. Kod indukcijski grijanih ploča toplina se stvara izravno u površinskom sloju elektromagnetskom indukcijom. To rezultira bržom reakcijom, boljom kontrolom temperature i dramatično povećanom energetskom učinkovitosti u cikličkim operacijama oblikovanja.

Pristup oblikovanja energetske učinkovitosti ploče s indukcijskim grijanjem pokazuje smanjenje toplinskih gubitaka za 30-40% opskrbom prilagođene elektromagnetske energije na način koji također poboljšava brzinu i dosljednost proizvodnje.

Kako se tehnologije industrijskog oblikovanja nastavljaju razvijati, predviđa se da će indukcijsko grijanje postati sve važnije u prevladavanju toplinske inercije starijih sustava. Sljedeća generacija opreme za toplo oblikovanje bit će sve više definirana toplinskim upravljanjem-pokretanim magnetskim poljem umjesto isključivo otpornim prijenosom topline.