Induktive Erwärmung

Über Induktive Erwärmung und Megatherm Heating Specialists

Was ist Induktionserwärmung?

Die Induktive Erwärmung selbst beruht auf folgendem physikalischen Prinzip:

Wird der zu erwärmende Metallkörper dem Einfluss eines elektromagnetischen Wechselfeldes ausgesetzt, so wird in ihm ein elektrischer Strom induziert. Der Stromfluss bewirkt eine Erwärmung des Metalls.

Die induktive Erwärmung ist somit ein unmittelbares Erwärmungsverfahren: Die Wärme entsteht im Werkstück selbst und wird nicht etwa von außen durch Wärmeleitung, Konvektion oder Wärmestrahlung übertragen.

Die Dicke der Oberflächenschicht, in welcher überhaupt ein nennenswerter Stromfluss entsteht, wird durch die Stromeindringtiefe gekennzeichnet. Die Stromeindringtiefe ist abgesehen von den vorgegebenen elektrischen und magnetischen Werkstoffeigenschaften des Metalls nur noch von der Frequenz abhängig. Bei einer hohen Frequenz ist die Eindringtiefe gering, bei einer niedrigen Frequenz ist die Eindringtiefe groß.

Zur Umsetzung einer spezifischen Erwärmungsaufgabe ist die Auswahl der richten Frequenz ein wichtiges Kriterium. Mit der Frequenz kann die Eindringtiefe und damit die Dicke der direkt erwärmten Oberflächenschicht gewählt werden. Je nach erforderlicher Stromeindringtiefe wählt man eine bestimmte Betriebsfrequenz der Induktionsanlage.

Erwärmungsziel

Letztendlich bestimmt die gewünschte induktive Erwärmung den erforderlichen Leistungs- und Frequenzbereich. Dabei stehen Werkstoff, Abmessungen, Zieltemperatur und gewünschter Durchsatz im Vordergrund.

Induktives Erwärmen

Der Bergriff „induktives Erwärmen“ umfasst alle Anwendungsgebiete, die in den Temperaturbereich unterhalb des jeweiligen Gutschmelzpunktes fallen.

Dazu zählen die Wärmebehandlungen

  • Härten
  • Anlassen
  • Glühen

das

  • Löten
  • Schweißen
  • Sintern

das Erwärmen zum anschließenden Warmumformen und zahlreichen Sonderanwendungen.

Induktive Wärmebehandlung

Eine Wärmebehandlung dient der Verbesserung von Werkstoffeigenschaften. Durch die auftretende Gefügeumwandlung lassen sich Härte, Sprödigkeit, Zähigkeit, innere Spannungen u.ä. beeinflussen.

Induktives Härten

Die Induktionshärtung ist ein bewährtes Verfahren zur Qualitätssteigerung von Bau- und Konstruktionsteilen aus Stahl, Stahlguss oder Gusseisen. Die Induktive Erwärmung wird in erster Linie zum Härten von Oberflächen oder Durchhärten von Werkstückabschnitten angewandt.

Anlassen

Mit Anlassen bezeichnet man einen Vorgang, der sich im allgemeinen an den Härtevorgang anschließt. Das Material wird erneut erwärmt, z.B. induktiv, allerdings auf wesentlich geringere Temperaturen. Man erreicht so eine Herabsetzung extremer Härtespannungen ohne eine wesentliche Einbuße an Härte in kauf nehmen zu müssen. Gleichzeitig wird die Sprödigkeit des Härtegefüges gemildert und die Zähigkeit verbessert.

Glühen

Unter Glühen versteht man die Erwärmung auf eine bestimmte Temperatur und Halten bei dieser Temperatur mit nachfolgendem langsamen Abkühlen. Das Verfahren dient der Beseitigung eines groben oder ungleichmäßigen Gefüges, innerer Spannungen oder zur Herstellung eines weichen Zustandes für eine leichtere Bearbeitung oder Formung.

Löten

Induktionslötanlagen eignen sich wegen der leichten Automatisierung besonders für die Serienfertigung. Durch die kurzen Aufheizzeiten bleibt die Oberfläche der Lötstelle während des Lötvorgangs weitgehend zunderfrei. Die induktiv hergestellten Lötverbindungen besitzen eine hohe, stets gleich bleibende Qualität.

Schweißen

Die lokale induktive Aufheizung lässt sich soweit steigern, dass die Schmelztemperatur erreicht und induktives Schweißen möglich ist. Induktives Erwärmen zum Warmumformen / Schmieden

Zur Rationalisierung und Automatisierung stehen für die Serienfertigung Induktive Schmiedeblockerwärmungsanlagen zur Verfügung. Durch die kurzen Aufheizzeiten der induktiven Erwärmung ergeben sich wesentliche Vorteile für die Produktion.

Induktor / Heizspule

Kernstück jeder Induktionsanlage ist der Induktor. Das ist der jenige Teil der Anlage, der durch elektromagnetische Einwirkung auf das Werkstück die Erwärmung hervorruft. Er besteht im allgemeinen aus einem Kupferhohlprofil, das von Kühlwasser durchflossen wird. Die Form des Induktors richtet sich nach dem zu erwärmenden Teil.

Vorteile der induktiven Erwärmung sind u.a.

  • schnelle und gleichmäßige Erwärmung
  • hoher Durchsatz
  • Zunderarmut
  • keine Grobkornbildung
  • keine Wärmebelästigung
  • keine Umweltbelastung
  • partielle Härtung
  • leichte Automatisierung
  • Ausschussminderung
  • gute, stets gleich bleibende Qualität
  • sofortige Betriebsbereitschaft
  • einfache Bedienung
  • sehr geringer Platzbedarf
  • saubere, emissionsfreie Erwärmung

Effiziente Wärmeverfahren optimieren industrielle Produktionsprozesse 

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Konduktive Erwärmung

Über konduktive Erwärmung und Megatherm Heating Specialists

Was ist Konduktionserwärmung?

Die konduktive Erwärmung selbst beruht auf folgendem physikalischen Prinzip:

Fließt ein elektrischer Strom durch einen Leiter, so steht in diesem Leiter infolge seines elektrischen Widerstandes R die elektrische Leistung P als Heizleistung zur Verfügung. Wirkt diese Heizleistung während einer bestimmten Zeitspanne t auf den elektrischen Leiter ein, so wird in ihm die elektrische Energie in Wärmeenergie umgewandelt.

Der Begriff „Konduktive Erwärmung“ hat sich für das unmittelbare Widerstandserwärmen von Stangen, Drähten und Bändern eingeführt. Dabei stellt das zu erwärmende Werkstück einen Teil des Stromkreises dar. Es wird unmittelbar vom elektrischen Strom durchflossen.

Der Temperaturverlauf im konduktiven Werkstück wird von der Leistungsaufnahme, der spez. Wärmekapazität, der Wärme- bzw. Temperaturleitfähigkeit des Werkstoffes, der Wärmequellenverteilung und den Wärmeverlusten an der Oberfläche bestimmt.

Die konduktive Erwärmung wird wegen ihrer hohen Wirtschaftlichkeit bei industriellen wärmetechnischen Produktionsverfahren angewendet. Ausschlaggebend für den wirtschaftlichen Einsatz der konduktiven Erwärmung sind vor allem die verfahrenstechnsichen, metallurgischen und energtischen Vorteile, wie

  • schnelle Produktionsbereitschaft
  • kurze Aufheizzeiten
  • gute Integrierbarkeit in den Fertigungsablauf
  • hohe Nutzungsgrade
  • gleichmäßige und reproduzierbare Erwärmung
  • minimlae Verzunderung
  • keine Randentkohlung
  • keine Grobkornbildung
  • keine Korngrenzoxidation
  • geringer Platzbedarf
  • geringer Energieverbrauch
  • keine Warmhaltkosten
  • geringe Umweltbelastung

Einsatzgebiete:

Neben dem Schmelzen von Glas, dem Schmelzen und Reduzieren verschiedener Metalle, der Schmelzflusselektrolyse, dem Widerstandsschweißen, der Herstellung von Elektrographit und SiC, dem Erwärmen von Wasser und der Erzeugung von Dampf ist ihr hauptsächliches Einsatzgebiet die Eisen- Stahl- und NE-Metallindustrie.

Aufgrund der kurzen Erwärmungszeiten und deren Auswirkungen auf alle zeitabhängigen Vorgänge eignet sich die konduktive Erwärmung besonders zum Umformen und für die Wärmebehandlung.

  • Erwärmung von Stangen, Rohre, Bleche, Bänder, Drähte für eine Umformung
  • Wärmebehandlung wie Patentieren, Glühen und Vergütung