INDUCTION HEATING
โดย : Admin
การให้ความร้อนโดยการเหนี่ยวนำ INDUCTION HEATING
หลักการพื้นฐานของเทคโนโลยี
การให้ความร้อนโดยการเหนี่ยวนำเป็นวิธีการหนึ่งในการถ่ายทอดพลังงานหลักการทำงานจะคล้ายกับ
หม้อแลงไฟฟ้า เป็นการให้กระแสไฟฟ้าสลับไหลผ่านขดลวดและก่อให้เกิดสนามแม่เหล็ก เมื่อใส่ชิ้นเหล็กเข้าไปในสนามแม่เหล็กนี้ จะทำให้เกิดแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำขึ้น และทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าไหลในโลหะนั้น โดยทิศทางการไหลของกระแสไฟฟ้าที่เกิดขึ้นนี้จะมีทิศทางตรงกันข้ามกับทิศทางของกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่าน
ขดลวด เนื่องจากว่าโลหะทุกชนิดมีค่าความต้านทานไฟฟ้า กระแสไฟฟ้าที่ไหลในโลหะจึงทำให้เกิดความร้อนขึ้น ความร้อนที่เกิดขึ้น คือ พลังงานไฟฟ้าที่ถูกถ่ายทอดออกไปเป็นความร้อนในชิ้นโลหะนั่นเอง
ประเภทของการใช้งาน
การให้ความร้อนโดยการเหนี่ยวนำสามารถนำมาประยุกต์ใช้กับงานอุตสาหกรรมโลหะในหลายกระบวนการ ได้แก่ การให้ความร้อนแก่ชิ้นโลหะ การเคลือบแข็ง การปรับสภาพโลหะ ฯลฯ
ประโยชน์ของเทคโนโลยี
- เป็นเทคโนโลยีที่มีระยะเวลาเริ่มทำงานสั้น ไม่เสียเวลาในการทำให้ความร้อนสูงถึงจุดใช้งานได้
- ระยะเวลาในการให้ความร้อนสั้นโดยใช้เวลาไม่กี่วินาทีในการให้ความร้อนช่วยรักษาความแข็งแรง
และความละเอียดของโครงสร้าง
- ใช้ปริมาณพลังงานน้อยเมื่อเทียบกับการใช้เชื้อเพลิง
- ลดพื้นที่ในการทำงาน สามารถทดแทนเตาเชื้อเพลิงขนาดใหญ่ได้
- ลดค่าใช้จ่ายเมื่อเทียบกับการใช้เชื้อเพลิงประเภทอื่น
Induction heat สิ่งที่ต้องรู้ก่อนเลือกใช้
ในนการพิจารณาเลือกใช้ induction heat มาใช้งาน มีปัจจัยหลายอย่างที่ต้องพิจารณา คุณสมบัติทางแม่เหล็ก (การซึมผ่านสัมพัทธ์), คุณสมบัติทางไฟฟ้า (ความต้านทาน) และคุณสมบัติทางความร้อน (การนำไฟฟ้า) ของชิ้นส่วนที่ต้องการให้ความร้อน ชนิดของโลหะ รูปทรงและความต้านทานของโลหะ ที่ถือเป็นโหลดของระบบที่เปลี่ยนแปลงไปเรื่อย ๆ ตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น ซึ่งต้องเลือกขนาดของ induction heat ให้เหมาะสม และมี"ช่วงความต้านทาน" ซึ่งควรกว้างที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้
ปัจจัยหลัก ๆ ในการเลือกเครื่องทำความร้อนเหนี่ยวนำคือ
- พลังงานระบบ
- ความถี่ของระบบ
- การออกแบบของขดลวดเหนี่ยวนำ
พลังงานระบบ: คือพลังของการเหนี่ยวนำสนามแม่เหล็กที่จากสร้างความเข้มข้นของพลังงานที่ส่งไปที่ชิ้นงานเพื่อเหนี่ยวนำให้เกิดความร้อนต่อพื้นผิวโลหะใด ๆ พลังงานที่สูงขึ้นจะสร้างความร้อนได้รวดเร็ว จะช่วยให้เวลาในการทำงานของเครื่อง induction heat สั้นลง ความร้อนของอุปกรณ์ภายในก็จะไม่ร้อนมาก ช่วยให้เครื่องทนทานต่อการใช้งานด้วย
ความถี่ของระบบ:
ในการเหนี่ยวนำความร้อนไปที่ชิ้นงาน ความถี่ของ induction heat มีผลต่อการเจาะความร้อนไปยังศูนย์กลาง / แกนกลาง(การซึมผ่านสัมพัทธ์)และพื้นผิวของโลหะ ความถี่ต่ำ คาบเวลาของความถี่ยาวกว่า ก็จะเหนี่ยวนำความร้อนเข้าไปจากพื้นผิวโลหะได้ลึกกว่าความถี่ที่สูงขึ้นนั่นเอง ทีนี้เรามาดูกันว่า ความถี่แต่ละความถี่ สามารถสร้างความร้อนซึมซาบเข้าไปในพื้นผิวได้เท่าใหร่ (ซึ่งจะมีผลต่อการพิจารณาการใช้เครื่องมาก ๆ )
- ความถี่ต่ำกว่า 10 kHz ได้ความลึก(ประมาณ): 0.090–0.200 นิ้ว
- ความถี่ต่ำกว่า 30 kHz ได้ความลึก(ประมาณ): 0.080–0.120 นิ้ว
- ความถี่ต่ำกว่า 100 kHz ได้ความลึก(ประมาณ): 0.050–0.080 นิ้ว
- ความถี่ต่ำกว่า 450 kHz ได้ความลึก(ประมาณ): 0.030–0.040 นิ้ว
ความถี่ของระบบโดยทั่วไปจะแบ่งออกเป็นช่วง ๆ ให้เหมาะสมกับงานดังนี้
- เครื่อง Induction heat ความถี่กลาง - 1 kHz ถึง 20 kHz
- เครื่องInduction heat ความถี่สูง - 30 kHz ถึง 80 kHz
- เครื่องInduction heat ความถี่สูงพิเศษ - 100 kHz ถึง 500 kHz
หลังจากที่เราทราบว่า แต่ละความถี่ สามารถสร้างความร้อนได้ลึกเข้าไปในชิ้นงานขนาดใหน เราก็พอจะเลือกได้ว่า งานของเราต้องเลือกใช้ความถี่เท่าใหร่ เช่น งานหลอมโลหะ ต้องเลือกใช้ความถี่กลางถึงต่ำ งานชุบแข็ง ต้อง พิจารณาว่า ต้องการความลึกของการชุบเท่าใหร่ หากชิ้นงานหนา ควรเลือกความถี่กลาง แต่ถ้าชิ้นงานบางมาก ควรเลือกความถี่สูงพิเศษ เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพสูงสุด
หลังจากเลือกความถี่เรียบร้อยแล้ว สิ่งที่ต้องเลือกถัดไปคือ ขนาดพลังงานที่ต้องการใช้ ซึ่งสัมพันธิ์กับเวลาที่ต้องการทำความร้อน ในแต่ละ process มีข้อจำกัดเรื่องเวลาไม่เท่ากัน หากต้องการความเร็วสูง พลังงานที่ใช้ก็จะต้องมากกว่านั่นเอง
อีกเรื่องที่ต้องคำนึงถึงของการเลือกขนาดเครื่อง induction heat คือ ขนาดและรูปร่างของชิ้นงาน ชิ้นงานที่มีมวลมากกว่า จะตอบสนองต่อสนามแม่เหล็กได้ใวกว่าชิ้นงานที่มีมวลน้อยกว่า ดังนั้น ถ้าชิ้นงานของท่านมีมวลน้อย เป็นท่อกลวงก็จะต้องเลือกเครื่องที่มีพลังงานสูง ๆ ใว้ก่อน ไม่งั้นงานอาจจะไม่ success ตามที่คาดหวังใว้ก็ได้
เนื้อหาโดย: 9engineer.com (https://9engineer.com/)