渦流焊臺加熱原理
英國物理學家法拉第的電磁感應定律告訴我們磁可以生電,丹麥的自然哲學家奧斯特的右手定則(安培定則)告訴我們電可以生磁。然而無論是磁生電還是電生磁,所針對的物體必須具有良好的導電、導磁或既導電又導磁的的特性。由于通常只有金屬材料才能符合條件,而非金屬材料中則只有石墨等極少數(shù)物質(zhì)符合條件。因此電磁感應加熱技術主要應用于對金屬材料和石墨的加熱。
那么,熱量是如何產(chǎn)生的呢?設備(焊臺)輸出的交變電流,通過電感線圈(感應線圈)轉(zhuǎn)換成交變磁場后,作用于處于電磁場中的金屬工件(烙鐵頭)上。這時在工件中便會自然地產(chǎn)生許多閉合的旋轉(zhuǎn)電流(渦流),該電流極大(相當于短路電流).由于電流具有熱效應(Q=I*I*R*T),所以自然會產(chǎn)生了很多的熱量。另外,烙鐵頭內(nèi)部還存在著一種磁滯損耗,它也會使工件內(nèi)部產(chǎn)生一定的熱量。因此,烙鐵頭便會在極短的時間(多以秒計)內(nèi)急劇升溫。如果需要,可使任何金屬材料達到熔點,石墨達到升華。
基本原理 :將烙鐵頭放入感應器(線圈)內(nèi),當感應線圈中通入一定頻率的交變電流時,周圍即產(chǎn)生交變磁場。交變磁場的電磁感應作用使烙鐵頭內(nèi)產(chǎn)生封閉的感應電流——渦流。感應電流在烙鐵頭截面上的分布很不均勻,烙鐵頭表層電流密度很高,向內(nèi)逐漸減小, 這種現(xiàn)象稱為趨膚效應。烙鐵頭表層高密度電流的電能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽贡韺拥臏囟壬撸磳崿F(xiàn)表面加熱。電流頻率越高,烙鐵頭表層與內(nèi)部的電流密度差則越大,加熱層越薄。
分類:根據(jù)設備所輸出的交變電流的頻率高低不同,可將渦流加熱技術按工作頻率分為五類:低頻感應加熱(工頻50HZ至1KHZ 左右),中頻感應加熱(一般1KHZ至20KHZ左右),超音頻感應加熱(一般20KHZ至40KHZ左右),高頻感應加熱(一般40KHZ至200KHZ左右)和超高頻感應加熱(一般200KHZ以上,可高達幾十MHZ)。
由于交變電流在導體中流動時存在著趨膚效應,即,隨著電流的頻率升高,電流會趨向于導體的表層流過。因此,最適合恒溫焊臺使用的是高頻加熱方式。
高頻感應加熱,頻率范圍:一般40KHZ至200KHZ左右,常用100KHZ至200KHZ。加熱深度、厚度,約1-2mm。多用于小型工件的深層加熱,中等直徑的管材加熱和焊接、熱裝配。
渦流加熱的主要優(yōu)點和缺點:
1)對烙鐵頭無需整體加熱,可有選擇性地進行局部加熱,因而電能消耗少,烙鐵頭變形小。
2)加熱速度快,可使烙鐵頭在極短的時間內(nèi)達到所需溫度,甚至5秒以內(nèi)。從而使烙鐵頭的表面氧化和脫碳都較輕,大多數(shù)烙鐵頭都無須氣體保護。
3)可根據(jù)需要通過調(diào)整設備的工作頻率和功率。
4)經(jīng)渦流加熱方式熱處理后的烙鐵頭,表面硬層下有較厚的韌性區(qū)域,具有較好的壓縮內(nèi)應力,使烙鐵頭的抗疲勞和破斷能力都更高。
5)加熱設備便于安裝在生產(chǎn)線上,易于實現(xiàn)機械化和自動化,便于管理,可有效地減少運輸,節(jié)約人力,提高生產(chǎn)效率。
6)使用方便、操作簡單、可隨時開啟或停止。且無須預熱。
7)即可手動操作,也可半自動和全自動操作;即可長時間地連繼工作,亦可即用即停隨機使用。有利于設備在供電低谷電價優(yōu)惠期的使用。
8)電能利用率高,環(huán)保節(jié)能,安全可靠,使工人工作條件好。等等.
雖然,它也存在著一些缺點。例如,設備比較復雜,一次投入的成本相對較高,感應部件(感應線圈)互換性或適應性較差(由于電感值不同,不能隨便更換)。但它的綜合指標好,優(yōu)點明顯多于缺點。
所以,渦流加熱是目前烙鐵頭加熱的一種主要工藝,渦流加熱技術目前對烙鐵頭加熱效率最高、速度最快,且低耗環(huán)保。