Informazioni sul riscaldamento a induzione
IIl riscaldamento a induzione è un metodo rapido, efficiente, preciso, ripetibile e libero da contatto per riscaldare i metalli o altri materiali elettricamente conduttivi. Un sistema di riscaldamento a induzione comprende un alimentatore a induzione che converte la corrente di linea in corrente alternata e la eroga a una testa portapezzo e a una bobina induttrice, creando un campo elettromagnetico all’interno della bobina
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I componenti di un sistema di riscaldo ad induzione
I componenti base di un sistema di riscaldo ad induzione sono un generatore di corrente alternata, una bobina induttrice (o “induttore”) e un “carico” (ovvero il materiale che deve essere riscaldato). Il generatore fornisce la corrente alternata che attraversa la bobina , generando un campo magnetico nel suo intorno. Avvicinando un carico, esso viene percorso dalle cosiddette correnti parassite indotte dal campo magnetico, che producono un preciso, localizzato e controllabile aumento di temperatura nel materiale, senza alcun contatto fisico con la bobina.
La frequenza di lavoro
Esiste una relazione tra la frequenza della corrente alternata e la sua profondità di penetrazione nel materiale;le basse frequenze, da 5 a 30 kHz, sono adatte a materiali più spessi che richiedono una penetrazione profonda del calore, mentre frequenze più alte, da 100 a 400 kHz, sono adatte a parti piccole o a riscaldamenti superficiali. Per riscaldare parti estremamente piccole, Ameritherm offre generatori in grado di operare fino a 60 Mhz. Più alta è la frequenza più alto è il calore prodotto; pensate per analogia a quando ci sfreghiamo le mani per riscaldarle. Più velocemente sfreghiamo le mani, più calore generiamo.
I materiali magnetici e non magnetici
I materiali magnetici si riscaldano più facilmente di quelli non magnetici, a causa dell’effetto di isteresi magnetica. I materiali magnetici offrono una resistenza naturale al rapido cambiamento dei campi magnetici nell’intorno dell’induttore. L’attrito risultante produce un suo calore aggiuntivo – il riscaldamento per isteresi – che si somma al riscaldamento per le correnti parassite. Un metallo che offre una alta resistenza si dice che ha una alta “permeabilità” magnetica. La permeabilità magnetica per i materiali magnetici assume valori tra 100 e 500. I materiali non magnetici hanno permeabilità pari a 1. Il riscaldamento per isteresi si verifica per temperature al di sotto del “punto di Curie” – la temperatura alla quale il materiale magnetico perde le sue proprietà magnetiche.
La profondità di penetrazione
Il flusso di corrente indotta all’interno del materiale è molto concentrata sulla superficie e decresce rapidamente verso l’interno del materiale. Di conseguenza la superficie si scalda molto più velocemente della parte interna; l’80 % del calore prodotto nel materiale si genera nello strato superficiale. Si parla infatti di “effetto pelle“ del materiale. Lo spessore dell’effetto pelle diminuisce al decrescere della resistività, al crescere della permeabilità o al crescere della frequenza.
L’importanza della forma dell’induttore
La bobina induttrice, detta “induttore”, è generalmente ottenuta da un tubo di rame elettrolitico, di forma circolare e diametro 3-5 mm, nel quale passa l’acqua di raffreddamento. La dimensione e la forma dell’induttore – con spira singola o multipla, elicoidale, rotonda o quadrata, interna o esterna (al pezzo) – deve essere adeguatamente definita in base al pezzo da riscaldare e alle altre variabili del processo produttivo. Con una buona progettazione dell’induttore, si può ottenere un idoneo profilo di riscaldo e massimizzare l’efficienza del generatore di frequenza, senza rendere difficoltoso l’inserimento e la rimozione del pezzo da riscaldare. Per saperne di più circa questo importante aspetto del riscaldo ad induzione puoi consultare il documento "Bobine per Riscaldamento a Induzione".
Come determinare la potenza necessaria
Sono parecchie le variabili che devono essere considerate per determinare la quantità di energia necessaria per una particolare applicazione: la temperatura che deve essere raggiunta; la massa, il calore specifico e le proprietà elettriche del pezzo da riscaldare; l’efficienza di accoppiamento dell’induttore da usare. Inoltre, devono essere considerate anche le perdite termiche dovute alla conduzione del calore lungo i sistemi di fissaggio del pezzo, e perdite dovute alla convezione e alla radiazione del calore. NOTA BENE: i nostri tecnici del laboratorio applicativo hanno una grande esperienza nel quantificare queste variabili e sono a vostra disposizione – continua a leggere!
