Induktionsanwendungen & Beratung
Induktionserwärmung im Detail
Ein Wechselstrom erzeugt ein Magnetfeld. Dieses Feld induziert im leitfähigen Werkstück Wirbelströme, die das Teil direkt erwärmen. Das Heizsystem selbst bleibt dabei weitgehend kühl, weil die Wärme im Werkstück entsteht und nicht übertragen wird. Bei ferromagnetischen Werkstoffen kommt ein zweiter Effekt hinzu: Ein grosser Anteil der Wärme entsteht durch magnetische Umpolungsverluste. Deshalb lassen sich Stahl und andere ferromagnetische Werkstoffe besonders wirksam induktiv erwärmen. Was das im Betrieb bedeutet:
- Die Erwärmung ist auf eine Zone begrenzt, das übrige Bauteil bleibt kalt
- Kein Kontakt zwischen Heizsystem und Werkstück, also kein Verschleiss an der Kontaktstelle
- Abgasfrei, damit auch dort einsetzbar, wo eine offene Flamme nicht infrage kommt
- Der Energieeintrag ist über Leistung und Zeit steuerbar und damit von Teil zu Teil reproduzierbar
Härten.
- Erhöhung der Oberflächenhärte von Metallteilen. Die Randschicht wird auf Austenitisierungstemperatur gebracht, der Kern bleibt vergleichsweise kühl.
Anlassen und Weichglühen.
- Veränderung der Materialeigenschaften durch kontrolliertes Erwärmen und Abkühlen.
Weich- und Hartlöten.
- Präzises Erhitzen auf Schmelztemperatur des Lots für metallische Verbindungen. Die Wärme lässt sich auf die Fügestelle begrenzen, angrenzende Bauteile bleiben unbelastet.
Umformen.
- Erwärmung des Werkstücks auf Prozesstemperatur, um die Verformbarkeit zu verbessern. Anwendungsbeispiele Induktionserwärmung
Generator.
- Liefert die Energie. Seine Leistung wird auf Werkstück und Erwärmungsprozess abgestimmt.
Induktor.
- Bringt die Energie als magnetisches Feld in das Werkstück ein. Der Induktor besteht aus einer mit Kühlwasser durchflossenen Spule und wird auf den gewünschten Energieeintrag und die Geometrie des Werkstücks ausgelegt. Er ist das Bauteil, das am stärksten über das Ergebnis entscheidet.
Temperaturregelung.
- Optional. Eine Steuerung mit passender Sensorik hält die Temperatur über den Prozess stabil, statt nur eine Zeit vorzugeben.
Anwendungsbeispiele
Häufige Fragen
Grundsätzlich eignen sich elektrisch leitfähige Werkstoffe wie Stahl, Edelstahl, Aluminium, Kupfer oder Messing. Besonders effizient lassen sich ferromagnetische Werkstoffe wie Stahl erwärmen. Nicht elektrisch leitfähige Materialien können nicht direkt durch Induktion erwärmt werden.
Bei der Induktionserwärmung erzeugt Wechselstrom in einer Spule ein magnetisches Wechselfeld. Dieses induziert im elektrisch leitfähigen Werkstück Wirbelströme, durch die Wärme direkt im Material entsteht. Bei ferromagnetischen Werkstoffen tragen zusätzlich magnetische Verluste zur Erwärmung bei. Dadurch lässt sich Wärme schnell, gezielt und berührungslos einbringen.
Induktionserwärmung wird unter anderem zum Härten, Anlassen, Glühen, Weich- und Hartlöten sowie zum Erwärmen vor dem Umformen eingesetzt. Da die Wärme gezielt im Werkstück erzeugt wird, lassen sich auch einzelne Bereiche eines Bauteils schnell und reproduzierbar erwärmen.
Ihre Anwendung besprechen
Für eine erste Einschätzung genügen fünf Angaben:
- der Werkstoff
- Geometrie und Masse des Werkstücks
- die Zieltemperatur
- die zu erwärmende Zone
- die gewünschte Taktzeit
Damit lässt sich einschätzen, welche Generatorleistung erforderlich ist und wie der Induktor ausgelegt werden muss.
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