金屬是現(xiàn)代必不可少的材料，幾乎在各個(gè)領(lǐng)域都會(huì)使用到它，要想將其變成各種形狀和功能的產(chǎn)品，就需要對(duì)其進(jìn)行加工。
要想對(duì)金屬進(jìn)行加工就需要將其進(jìn)行加熱，因?yàn)榧訜崾歉淖兘饘傩螒B(tài)最簡單的方法，不過傳統(tǒng)的加熱方法是通過燃燒燃料產(chǎn)生一個(gè)高溫環(huán)境，再將金屬放在這個(gè)環(huán)境中進(jìn)行加熱。
但采用這種加熱方式就需要很長的時(shí)間，而現(xiàn)在有一種能夠讓金屬迅速加熱的方法，這就是感應(yīng)加熱。
什么是感應(yīng)加熱
感應(yīng)加熱也被稱為電磁感應(yīng)加熱，是用于粘合，熱處理，焊接，軟化金屬或其他導(dǎo)電材料的一種方法，對(duì)于許多現(xiàn)代制造工藝而言，感應(yīng)加熱提高了加熱速度和效率。
自上世紀(jì)20年代開始，感應(yīng)加熱就被用于制造業(yè)中，在第二次世界大戰(zhàn)期間，該技術(shù)迅速發(fā)展，可以滿足戰(zhàn)時(shí)對(duì)金屬零部件快速加熱處理的要求。
這種加熱方法非常獨(dú)特，常見的加熱方法是將金屬零部件直接放在火上，而感應(yīng)加熱則是采用了另一種方式加熱零部件，通過循環(huán)電流在零件上產(chǎn)生“感應(yīng)”熱量而將其加熱的。
感應(yīng)加熱的工作原理
感應(yīng)加熱到到底是如何工作的？感應(yīng)加熱主要是利用磁場原理來加熱的，其加熱系統(tǒng)主要是感應(yīng)線圈，電源和需要加熱的金屬工件。
感應(yīng)加熱電源是將交流電源轉(zhuǎn)換為更高頻率的交流電，將其傳輸?shù)礁袘?yīng)線圈，就會(huì)在線圈內(nèi)產(chǎn)生電磁場。
由于需要加熱的金屬工件也是導(dǎo)體，感應(yīng)線圈所產(chǎn)生的一圈圈磁感線就會(huì)直接穿透放入線圈中的金屬工件，而形成一個(gè)個(gè)電流閉環(huán)，并且金屬的電阻較小，再加上較高的電流，當(dāng)這些高電流的磁感應(yīng)線通過金屬工件時(shí)，就會(huì)讓金屬內(nèi)部的電子非常活躍，相互碰撞，摩擦從而產(chǎn)生熱能，達(dá)到讓金屬自身快速發(fā)熱的效果。
感應(yīng)加熱的特點(diǎn)
1.保證產(chǎn)品質(zhì)量
感應(yīng)加熱不需要與明火直接接觸，能夠保證所有產(chǎn)品的質(zhì)量，只需要對(duì)溫度進(jìn)行設(shè)置和校準(zhǔn)，每個(gè)產(chǎn)品就不會(huì)出現(xiàn)加熱不均和加熱溫度有偏差，可以確保每一個(gè)產(chǎn)品的加熱質(zhì)量。
并且電源可以立即打開或關(guān)閉，系統(tǒng)還能夠測量每個(gè)單獨(dú)金屬部件的溫度，并可以記錄每個(gè)加熱零件的數(shù)據(jù)。
通過感應(yīng)加熱的零件，不會(huì)與火焰或其它加熱元件直接接觸，交流電會(huì)在零件內(nèi)部產(chǎn)生熱量，讓加熱產(chǎn)品的廢品率減少，金屬零件在線圈閉環(huán)內(nèi)加熱，這就相對(duì)于在真空環(huán)境下進(jìn)行，還能減少零件的氧化。
2.提高生產(chǎn)效率
由于加熱的速度非常的快，因此可以最大程度地提高生產(chǎn)效率，設(shè)備最快能夠在數(shù)秒內(nèi)讓工件產(chǎn)生800~1000多攝氏度的熱量，可以說是瞬間啟動(dòng)，無需預(yù)熱或冷卻周期。
感應(yīng)加熱過程可以在金屬成型機(jī)旁邊完成，而無需將零件發(fā)送到別的車間或者是加工廠，也能節(jié)約時(shí)間，達(dá)到提高效率的目的。
3.延長夾具壽命
感應(yīng)加熱可為金屬特定的位置熱量，并將熱量快速傳遞到零件的某個(gè)區(qū)域，而無需加熱任何周圍的零件，這延長了夾具和機(jī)械的壽命。
4.更環(huán)保和安全
感應(yīng)加熱系統(tǒng)不會(huì)燃燒傳統(tǒng)的化石燃料，加熱是一個(gè)清潔，無污染的過程，將有助于保護(hù)環(huán)境。
并且還可消除煙霧，廢熱，有害物的排放，以及沒有噪音，從而改善了員工的工作條件。
感應(yīng)加熱也更改安全，整個(gè)過程沒有明火不會(huì)對(duì)操作員和環(huán)境造成傷害，并且不導(dǎo)電的材料放置在加熱區(qū)附近也不會(huì)造成損壞。
5.減少能源消耗
感應(yīng)加熱能夠?qū)?0％的能量轉(zhuǎn)化為有用的熱量，而普通的熔爐通常只有45％的能源利用率，并且由于感應(yīng)過程不需要預(yù)熱或冷卻循環(huán)，因此待機(jī)熱量損失也可降至最低。
感應(yīng)加熱的應(yīng)用
感應(yīng)加熱在工業(yè)制造領(lǐng)域廣泛使用，如熔化金屬，熔煉，金屬加熱，焊接等等。
01熔化金屬
對(duì)于許多金屬加工而言，熔化是生產(chǎn)產(chǎn)品的第一步，利用感應(yīng)熔煉是快速而有效的，通過改變感應(yīng)線圈的大小和形狀，就可以變成感應(yīng)熔爐，也就可以熔化更多的金屬，此外，通過調(diào)整頻率和功率，就幾乎可以加工所有金屬材料。
感應(yīng)熔化還具有攪拌功能，在感應(yīng)爐中，金屬裝料被電磁場產(chǎn)生的電流熔化或加熱，當(dāng)金屬熔化時(shí)，該場也會(huì)使熔池移動(dòng)，這稱為感應(yīng)攪拌，這種恒定的運(yùn)動(dòng)有助于各種金屬合金化。
02真空熔煉
由于感應(yīng)加熱是通過磁場完成的，因此工件可以通過耐火材料或其他一些非導(dǎo)電介質(zhì)與感應(yīng)線圈物理隔離，磁場將穿過該材料，這意味著可以在真空環(huán)境中加熱工件，這使能夠加熱特種合金，硅，石墨和其他敏感的導(dǎo)電材料。
03加熱
與燃燒加熱不同，感應(yīng)加熱是可精確控制的，通過改變感應(yīng)線圈的電流，電壓和頻率就會(huì)產(chǎn)生經(jīng)過微調(diào)的熱量，非常適合諸如表面硬化，硬化和回火，退火以及其他形式的熱處理。
這種高精度加熱對(duì)于汽車，航空航天，光纖等領(lǐng)域的材料加熱至關(guān)重要；非常適合一些貴金屬和高級(jí)復(fù)合材料的加熱。
04高頻焊接
當(dāng)使用高頻電流進(jìn)行感應(yīng)加熱時(shí)，就可以進(jìn)行焊接，在此應(yīng)用中可對(duì)非常淺的材料進(jìn)行焊接。
當(dāng)電流沿著被焊接材料邊緣流動(dòng)時(shí)，它們將加熱到合適的焊接溫度（低于材料的熔化溫度），所有碎屑，氧化物和其他雜質(zhì)被壓排出，以形成高質(zhì)量的焊縫。
可以說，感應(yīng)加熱是當(dāng)今工業(yè)領(lǐng)域，可用得最清潔，最有效，最具成本效益，精確且可重復(fù)的材料加熱方法之一。
特別隨著高級(jí)工程材料，替代能源等需求的到來，感應(yīng)加熱技術(shù)的獨(dú)特功能為未來的工業(yè)生產(chǎn)提供了一種快速，高效和精確的加熱方法。
參考資料：維基百科，INDUCTOHEAT，Basics of Induction Heating
文中圖片截取自Youtube《pixabay》《Across International 25kW low frequency induction heater heating steel to forging temperature》
文中g(shù)if截取自Youtube《Shoot the shocking process of induction heater processing!》《How does Induction Heating work Skill Lync》
