Induktive Erwärmung: Unterschied zwischen den Versionen
imported>Debenben K (→Merkmale: r) |
imported>CamelBot K (Bot: de-academic.com taugt nix, inhalte sind teils kopien, teils fragwuerdig, bitte andere quelle suchen, siehe auch WP:Bearbeitungsfilter/28#deacademics) |
||
| Zeile 4: | Zeile 4: | ||
'''Induktives Erwärmen''' ist ein Verfahren, [[elektrischer Leiter|elektrisch leitfähige Körper]] durch in ihnen erzeugte [[Wirbelstromverluste]] zu heizen. | '''Induktives Erwärmen''' ist ein Verfahren, [[elektrischer Leiter|elektrisch leitfähige Körper]] durch in ihnen erzeugte [[Wirbelstromverluste]] zu heizen. | ||
Die dazu benutzten Vorrichtungen sind die '''Induktionsheizung''' und der [[Induktionsofen]]. Sie erzeugen mittels einer von niederfrequentem (hier etwa | Die dazu benutzten Vorrichtungen sind die '''Induktionsheizung''' und der [[Induktionsofen]]. Sie erzeugen mittels einer von niederfrequentem (hier etwa 50–300 Hz), mittelfrequentem (200 Hz-10 kHz nach ; 1 kHz-100 kHz nach <ref>http://www.induktionserwaermung.de/html/induktionserwaermung.html</ref>) oder [[hochfrequenz|hochfrequentem]] [[Wechselstrom]] durchflossene [[Spule (Elektrotechnik)|Spule]] (dem [[Induktor (Elektrotechnik)|Induktor]]) ein [[Magnetismus|magnetisches]] Wechselfeld, das im Material [[Wirbelstrom|Wirbelströme]] [[Elektromagnetische Induktion|induziert]]. | ||
In [[Ferromagnetismus|ferromagnetischen]] Stoffen treten unterhalb der [[Curietemperatur]] zusätzlich auch [[Ferromagnetismus#Hysterese|Ummagnetisierungsverluste]] in Erscheinung. | In [[Ferromagnetismus|ferromagnetischen]] Stoffen treten unterhalb der [[Curietemperatur]] zusätzlich auch [[Ferromagnetismus#Hysterese|Ummagnetisierungsverluste]] in Erscheinung. | ||
| Zeile 21: | Zeile 21: | ||
Die Konzentration der Feldlinien durch [[Polschuh]]e ist möglich und wird für punktförmiges Erwärmen oder die Gestaltung/Formung der Erwärmungszone genutzt. | Die Konzentration der Feldlinien durch [[Polschuh]]e ist möglich und wird für punktförmiges Erwärmen oder die Gestaltung/Formung der Erwärmungszone genutzt. | ||
Der [[Wirkungsgrad]] ist abhängig von dem Abstand sowie der Leitfähigkeit der Arbeitsspule und des Werkstücks. Er nimmt zu, je schlechter die Leitfähigkeit des Werkstücks ist.<ref>{{Literatur|Autor=Kurt Kegel|Titel=Die Praxis der induktiven Warmbehandlung|Verlag=Springer-Verlag|Jahr=2013|Seiten=55|Online={{Google Buch|BuchID=IOCbBgAAQBAJ|Seite=55}}}}</ref> Bei schlecht leitenden Werkstoffen wie Eisen kann daher oft auf das Kühlen des Induktors verzichtet werden (z.B. bei der [[Induktionskochfeld|Induktionskochplatte]]). | Der [[Wirkungsgrad]] ist abhängig von dem Abstand sowie der Leitfähigkeit der Arbeitsspule und des Werkstücks. Er nimmt zu, je schlechter die Leitfähigkeit des Werkstücks ist.<ref>{{Literatur|Autor=Kurt Kegel|Titel=Die Praxis der induktiven Warmbehandlung|Verlag=Springer-Verlag|Jahr=2013|Seiten=55|Online={{Google Buch|BuchID=IOCbBgAAQBAJ|Seite=55}}}}</ref> Bei schlecht leitenden Werkstoffen wie Eisen kann daher oft auf das Kühlen des Induktors verzichtet werden (z. B. bei der [[Induktionskochfeld|Induktionskochplatte]]). | ||
Die Anschaffungskosten einer Induktions-Anlage können deutlich höher sein als bei Einsatz konventioneller Verfahren wie Widerstandsheizung oder beim Erhitzen durch eine Flamme. Durch den hohen Wirkungsgrad heutiger Halbleiter-Generatoren und die wesentlich höhere Energiedichte und die Wärmeerzeugung direkt im Werkstück ist induktive Erwärmung allerdings hocheffizient und oft wirtschaftlicher als indirekte Heizverfahren. <!--Auch kurze Amortisationszeiten können dargestellt werden. Insbesondere in Kombination mit einer [[Wärmerückgewinnung]] im Kühlkreislauf ist eine Induktionserwärmungsanlage meist binnen 24 Monaten amortisiert.<ref>Benkowsky, Induktionserwärmung, ISBN 3-341-00813-6, Kap. 5, 5.1, S. 185ff.</ref>--> | Die Anschaffungskosten einer Induktions-Anlage können deutlich höher sein als bei Einsatz konventioneller Verfahren wie Widerstandsheizung oder beim Erhitzen durch eine Flamme. Durch den hohen Wirkungsgrad heutiger Halbleiter-Generatoren und die wesentlich höhere Energiedichte und die Wärmeerzeugung direkt im Werkstück ist induktive Erwärmung allerdings hocheffizient und oft wirtschaftlicher als indirekte Heizverfahren. <!--Auch kurze Amortisationszeiten können dargestellt werden. Insbesondere in Kombination mit einer [[Wärmerückgewinnung]] im Kühlkreislauf ist eine Induktionserwärmungsanlage meist binnen 24 Monaten amortisiert.<ref>Benkowsky, Induktionserwärmung, ISBN 3-341-00813-6, Kap. 5, 5.1, S. 185ff.</ref>--> | ||
| Zeile 33: | Zeile 33: | ||
* Erhitzung des [[Getter]]s bei Vakuumröhren, Ausheizen von Vakuum-Einbauteilen oder Elektroden durch den Glaskolben hindurch | * Erhitzung des [[Getter]]s bei Vakuumröhren, Ausheizen von Vakuum-Einbauteilen oder Elektroden durch den Glaskolben hindurch | ||
* [[Dieless drawing]], ein werkzeugloses Drahtziehen | * [[Dieless drawing]], ein werkzeugloses Drahtziehen | ||
*[[Thermografie# | *[[Thermografie#Aktive Thermografie|Aktive Thermografie]] | ||
== Siehe auch == | == Siehe auch == | ||
Aktuelle Version vom 24. Februar 2022, 00:52 Uhr
Induktives Erwärmen ist ein Verfahren, elektrisch leitfähige Körper durch in ihnen erzeugte Wirbelstromverluste zu heizen.
Die dazu benutzten Vorrichtungen sind die Induktionsheizung und der Induktionsofen. Sie erzeugen mittels einer von niederfrequentem (hier etwa 50–300 Hz), mittelfrequentem (200 Hz-10 kHz nach ; 1 kHz-100 kHz nach [1]) oder hochfrequentem Wechselstrom durchflossene Spule (dem Induktor) ein magnetisches Wechselfeld, das im Material Wirbelströme induziert.
In ferromagnetischen Stoffen treten unterhalb der Curietemperatur zusätzlich auch Ummagnetisierungsverluste in Erscheinung.
Häufige Anwendungen der induktiven Erwärmung sind das Anlassen, Glühen, Löten, Schweißen, Schmelzen, Aufschrumpfen und die Materialprüfung.
Merkmale
Die Wärme entsteht unmittelbar im Körper selbst, muss also nicht durch Wärmeleitung übertragen werden. Die Wärmeleistung ist gut steuerbar. Die elektrische Leistung stammt aus speziellen Frequenzumrichtern (siehe Inverter oder auch Resonanzwandler) oder direkt aus dem Netz.
Induktive Erwärmung kann durch nichtleitende Materialien hindurch erfolgen, die Umgebung wird nur indirekt erwärmt. Das Verfahren kann unter beliebigen Gasen oder im Vakuum angewendet werden, es entstehen keine Verunreinigungen durch eine externe Wärmequelle.
Nachteilig ist die Störabstrahlung, insbesondere bei hochfrequenten Anlagen: in unmittelbarer Umgebung können andere elektrische oder elektronische Anlagen oder Geräte gestört werden.
Die Form des meist wassergekühlten Induktors wird entsprechend der Form und Größe des Werkstückes oder der Erwärmungszone hergestellt. Die Frequenz muss oft an die Größe und Leitfähigkeit des Werkstücks angepasst werden: hohe Frequenzen führen aufgrund der Skintiefe zu oberflächennahem Erwärmen.
Die Konzentration der Feldlinien durch Polschuhe ist möglich und wird für punktförmiges Erwärmen oder die Gestaltung/Formung der Erwärmungszone genutzt.
Der Wirkungsgrad ist abhängig von dem Abstand sowie der Leitfähigkeit der Arbeitsspule und des Werkstücks. Er nimmt zu, je schlechter die Leitfähigkeit des Werkstücks ist.[2] Bei schlecht leitenden Werkstoffen wie Eisen kann daher oft auf das Kühlen des Induktors verzichtet werden (z. B. bei der Induktionskochplatte).
Die Anschaffungskosten einer Induktions-Anlage können deutlich höher sein als bei Einsatz konventioneller Verfahren wie Widerstandsheizung oder beim Erhitzen durch eine Flamme. Durch den hohen Wirkungsgrad heutiger Halbleiter-Generatoren und die wesentlich höhere Energiedichte und die Wärmeerzeugung direkt im Werkstück ist induktive Erwärmung allerdings hocheffizient und oft wirtschaftlicher als indirekte Heizverfahren.
Anwendungen
- Induktionskochfeld
- gezielte Erwärmung bestimmter Bereiche, z. B. für das Härten und Warmumformen oder für Beschichtungen, Klebe- oder Lötverbindungen
- Erwärmung der Außenpartner zur Herstellung bzw. Trennung von Schrumpfverbindungen
- Zonenschmelzverfahren
- Tiegelloses Schmelzen
- Erhitzung des Getters bei Vakuumröhren, Ausheizen von Vakuum-Einbauteilen oder Elektroden durch den Glaskolben hindurch
- Dieless drawing, ein werkzeugloses Drahtziehen
- Aktive Thermografie
Siehe auch
- Dielektrische Erwärmung
- Mikrowellenherd
Literatur
- Bernard Nacke, Herbert Pfeifer (Hrsg.), Olaf Irretier, Taschenbuch industrielle Wärmetechnik, 2007, ISBN 3-8027-2937-4
- Günter Benkowsky, Induktionserwärmung: Härten, Glühen, Schmelzen, Löten, Schweißen; Grundlagen und praktische Anleitungen…, 1990, ISBN 3-341-00813-6
- Elmar Wrona, Numerische Simulation des Erwärmungsprozesses für das induktive Randschichthärten komplexer Geometrien, 2005, ISBN 3-86537-396-8
- Valery Rudnev, Don Loveless, Raymond Cook, Micah Black, Handbook of Induction Heating, 2003, ISBN 0-8247-0848-2
Weblinks
- Institut für Elektroprozesstechnik, Leibniz Universität Hannover
- Leistungsberechnungen für Induktives Heizen
- Was ist Induktionserwärmung?
Einzelnachweise
- ↑ http://www.induktionserwaermung.de/html/induktionserwaermung.html
- ↑ Kurt Kegel: Die Praxis der induktiven Warmbehandlung. Springer-Verlag, 2013, S. 55 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).