Spazio tra la bobina e la parte nel riscaldamento a induzione: Perché cambia i risultati del riscaldamento

La distanza tra una bobina di induzione e il pezzo da lavorare è maggiore di un gioco meccanico. Fa parte del processo di riscaldamento a induzione.

Modificando il distanza bobina-pezzo modifica l'accoppiamento elettromagnetico tra l'induttore e il pezzo. Ciò può influire sulla velocità di riscaldamento, distribuzione del calore e, nelle applicazioni di trattamento termico, la posizione e la forma dell'area indurita.

L'obiettivo non è posizionare la bobina il più vicino possibile fisicamente. La spaziatura deve adattarsi alla parte, induttore e processo pur rimanendo controllabile durante la produzione.

1. Qual è il divario tra bobina e parte?

Il divario tra bobina e parte, indicato anche come distanza di accoppiamento, distanza bobina-pezzo oppure distanza di accoppiamento, è la spaziatura tra la parte attiva del bobina a induzione e la superficie viene riscaldata.

Un divario relativamente piccolo è comunemente descritto come accoppiamento stretto, mentre un divario maggiore dà accoppiamento più allentato.

Questa distanza è importante perché il flusso magnetico che collega la bobina e il pezzo diminuisce all'aumentare della distanza. Radyne descrive l'accoppiamento specificatamente come lo spazio relativo tra l'induttore e il pezzo e nota che un accoppiamento più stretto generalmente aumenta la concentrazione del flusso magnetico sulla superficie del pezzo. Radyn: Informazioni sugli induttori

La distanza richiesta non può essere selezionata solo dallo spazio. Geometria della bobina, geometria del pezzo, anche la frequenza e lo schema di riscaldamento richiesto influiscono sul risultato.

Spazio tra la bobina e la parte: la distanza di accoppiamento tra l'induttore e la superficie del pezzo.

2. Perché la distanza di accoppiamento modifica il riscaldamento

Lo spostamento del pezzo in lavorazione più vicino o più lontano dalla bobina attiva modifica l'intensità dei due accoppiato elettromagneticamente.

Un accoppiamento più stretto generalmente aumenta la risposta al riscaldamento. L'aumento della distanza solitamente riduce l'accoppiamento e può anche modificare la misura in cui l'area riscaldata segue la forma dell'induttore. Radyn: Informazioni sugli induttori

A seconda dell'applicazione, una modifica nella spaziatura potrebbe influire:

Questo è uno dei motivi per cui la potenza nominale e il tempo di riscaldamento non descrivono il processo completo. Due configurazioni che utilizzano le stesse impostazioni elettriche possono comportarsi diversamente se la geometria della bobina o l'effettiva relazione bobina-pezzo è diversa.

3. Perché il divario più piccolo non è sempre la scelta migliore

L'accoppiamento stretto può aumentare la velocità di riscaldamento, ma ridurre il più possibile la distanza non è una regola generale di progettazione utile.

Anche le attrezzature di produzione devono adattarsi alle variazioni meccaniche. Potrebbe essere necessario che il gioco tenga conto delle tolleranze del pezzo, esaurire, variazione di posizionamento e, ove rilevante, espansione termica durante il riscaldamento.

Anche la precisione del fissaggio e della movimentazione è importante. Uno spazio che funziona con un campione perfettamente posizionato può fornire uno spazio troppo piccolo quando viene introdotta la normale variazione di produzione.

Ambrell fa la stessa distinzione: sebbene l'avvicinamento del pezzo alla bobina possa aumentare la velocità di riscaldamento, i sistemi di produzione pratici normalmente mantengono un traferro per adattarsi alle tolleranze della parte, bobina e dispositivo di movimentazione. Ambrell: Distanza di accoppiamento

L'obiettivo utile è quindi a distanza di accoppiamento adeguata e ripetibile, non semplicemente la distanza più piccola raggiungibile.

Non esiste una distanza universale tra le bobine di induzione che sia corretta per ogni pezzo o processo.

4. Divario irregolare, Runout e geometria del pezzo

Un divario nominale può essere corretto mentre la relazione effettiva bobina-parte è ancora scarsa.

Per esempio, se un albero è leggermente decentrato all'interno di un induttore circostante, un lato è più vicino alla bobina rispetto all'altro. Il runout durante la rotazione può far sì che tale rapporto cambi continuamente durante il ciclo di riscaldamento.

Lo stesso problema può presentarsi in forme diverse con altre geometrie.

Parti rotonde

La concentricità e l'eccentricità influiscono sulla spaziatura attorno alla circonferenza. Il posizionamento meccanico può quindi influenzare il modello di riscaldamento anche quando le impostazioni elettriche rimangono invariate.

Centrato vs. fuori centro: un pezzo decentrato modifica lo spazio tra bobina e parte attorno alla circonferenza.

Profilato, parti quadrate e rettangolari

Punte dei denti, radici, facce piatte, gli angoli e altre caratteristiche non si trovano necessariamente alla stessa distanza dalla superficie attiva della bobina. L'induttore deve essere sviluppato attorno alla geometria effettiva piuttosto che a una dimensione esterna nominale.

Applicazioni di scansione

Un divario soddisfacente all'inizio di a scansione non dimostra che rimanga soddisfacente per tutta la corsa. Rettilineità del pezzo, supporto, l'allineamento della macchina e le condizioni dell'attrezzatura possono modificare la relazione più avanti lungo la parte.

Allo stesso modo GH Induction identifica la distanza tra l'induttore e la parte come un fattore che influenza l'accoppiamento e il riscaldamento indotto. Induzione del GH: Progettazione dell'induttore

Quando un processo stabilito inizia a manifestarsi riscaldamento irregolare, un modello di indurimento spostato o una variazione circonferenziale, il controllo della posizione effettiva della bobina rispetto al pezzo può quindi essere importante quanto il controllo dell'impostazione della potenza.

5. La distanza di accoppiamento non deve essere regolata da sola

Avvicinare la bobina non è una correzione universale per il riscaldamento lento o irregolare.

L'accoppiamento funziona insieme ad altre variabili di processo, inclusi:

Radyne nota che entrambi Frequenza e l'accoppiamento influenzano la distanza con cui il modello riscaldato segue la bobina. Radyn: Informazioni sugli induttori

La modifica del divario su un processo stabilito può quindi cambiare più della velocità di riscaldamento. Il modello di riscaldamento o indurimento risultante dovrebbe essere controllato piuttosto che dare per scontato che le impostazioni precedenti rimangano equivalenti.

Non tutte le differenze nella spaziatura sono un errore, O. I progettisti delle batterie possono modificare deliberatamente la spaziatura o l'accoppiamento locale delle bobine per influenzare il modello di riscaldamento. Ambrell descrive la regolazione delle spire della bobina, spaziatura e accoppiamento come metodi utilizzati per modellare la distribuzione del calore. Ambrell: Guida alla progettazione della bobina di induzione

La distinzione è se la variazione lo è intenzionale e sviluppato come parte della progettazione dell'induttore, o causato involontariamente dal runout, posizionamento inadeguato, movimento della bobina o usura dell'attrezzatura.

6. Cosa dovrebbe essere controllato in produzione?

Quando si riscalda i risultati cambiano senza un evidente cambiamento nella ricetta elettrica, merita attenzione il rapporto meccanico tra bobina e pezzo.

Controlli utili includono:

Posizione del pezzo

Confermare che la parte sia posizionata e posizionata correttamente nell'attrezzatura.

Eccentricità e rettilineità

Controllare se il pezzo si avvicina o si allontana dalla bobina durante la rotazione o la scansione.

Posizione e condizione dell'induttore

Cerca il movimento, deformazioni o danni che potrebbero aver modificato la spaziatura.

Condizioni dell'apparecchio

L'usura o l'allentamento dei componenti di posizionamento possono spostare il pezzo anche quando il programma della macchina non è cambiato.

Spazio libero lungo il percorso di scansione

Per pezzi lunghi, ispezionare la relazione bobina-pezzo sull'intera lunghezza riscaldata o temprata anziché su una sola posizione.

Per la produzione ripetuta, mantenere la relazione spaziale prevista tra la bobina e la parte è più utile che trattare lo spazio come una dimensione di configurazione una tantum.

7. Il divario tra bobina e parte è una variabile di processo

Il divario tra bobina e parte influisce sull'accoppiamento elettromagnetico, ma non esiste un’unica distanza da applicare a ogni processo di riscaldamento a induzione.

Un accoppiamento più stretto può aumentare la risposta al riscaldamento, mentre una spaziatura eccessiva può indebolire l'interazione tra bobina e pezzo. Allo stesso tempo, il sistema necessita di spazio pratico sufficiente per la parte reale, movimento dell'attrezzatura e della macchina.

La questione ingegneristica quindi non lo è:

Quanto vicino può essere posizionata la bobina??

È:

Quale rapporto bobina-pezzo produce il modello di riscaldamento richiesto e può essere mantenuto durante la produzione?

La risposta dipende dalla geometria della parte, progettazione dell'induttore e requisiti di processo.

Domande frequenti

Fare clic su una domanda per espandere la risposta.

+  La bobina deve essere posizionata il più vicino possibile alla parte?

Non necessariamente. Un accoppiamento più stretto aumenta la risposta al riscaldamento, ma i sistemi di produzione normalmente mantengono un traferro per adattarsi alle tolleranze delle parti, runout e variazione del dispositivo. L'obiettivo è una distanza di accoppiamento adeguata e ripetibile piuttosto che quella più piccola.

+  Uno spazio più piccolo accelera sempre il riscaldamento?

Un divario più piccolo generalmente rafforza l’accoppiamento e può aumentare la velocità di riscaldamento, ma cambia anche la misura in cui l'area riscaldata segue la forma della bobina. La spaziatura deve collaborare con la frequenza, potenza e geometria del pezzo, quindi non è un controllo di velocità indipendente.

+  Perché il riscaldamento è diventato irregolare anche se le impostazioni elettriche non sono cambiate??

La relazione meccanica tra la bobina e il pezzo potrebbe essere cambiata. Controllare la posizione del pezzo, runout e rettilineità, condizione dell'induttore, usura dell'attrezzatura e gioco lungo l'intero percorso di scansione.

+  Esiste uno spazio corretto tra bobina e parte per ogni pezzo?

No. La spaziatura richiesta dipende dalla geometria della parte, progettazione dell'induttore, frequenza e il modello di riscaldamento richiesto. Dovrebbe essere sviluppato e verificato per l'applicazione reale piuttosto che copiato da un'altra parte.