این مقاله با استفاده از گرمایش القایی در مورد پیش گرمکنی و پس گرمایی و تنش کاهی جوش ها بحث می کند. این مقاله بر این امر تاکید دارد که این تکنولوژی چیست، چگونه کار می کند، و چگونه می توان از آن در کارها صنعتی استفاده کرد. در این مقاله همچنین چندین نمونه واقعی از اینکه این تکنولوژی چگونه در کاربردهای واقعی استفاده شده است، بیان شده است. اگرچه بیشتر صنایع از گرمایش القایی برای چندین دهه استفاده کرده اند، اما برای کاربردهای صنعتی و ساختمان سازی یک پدیده جدید است. برخی شرکت ها با انجام جوشکاری های در حد گسترده از گرمایش القایی برای پیش گرمایی قبل از جوشکاری و تنش کاهی بعد از جوشکاری استفاده می کنند.
گرمایش القایی: چگونه کار می کند.
سیستم های گرمایش القایی از گرمایش بدون برخورد ( بدون تماس) استفاده می کنند. آنها به صورت الکترومغناطیسی گرما را القا می کنند که بیشتر با استفاده از المان
( عنصر حرارتی) در تماس با یک قسمت برای هدایت گرما صورت می گیرد، و همچنین از گرمایش مقاومتی استفاده می کنند. برای گرمایش القایی بیشتر شبیه دستگاه میکروویو عمل می کند یعنی دستگاه سرد می ماند در حالیکه غذا از دورن می پزد. در یک نمونه صنعتی از گرمایش القایی، گرما در بخشی از آن با قرار دادن آن در میدان مغناطیسی با فرکانس بالا ایجاد می شود. میدان مغناطیسی جریان های فوکو را داخل آن ایجاد می کند، مولکول های آن قسمت را تحریک کرده و گرما تولید می شود. چون گرمسازی اندکی زیر سطح فلزی ایجاد می شود، هیچ گرمایی هدر نمی رود. شباهت گرمایش القایی به گرمایش مقاومتی این است که هدایت و رسانایی برای گرم کردن از طریق آن بخش یا قسمت لازم است. تنها مقاومت در این است که منبع گرما و دماهای ابزار با هم تفاوت دارند. فرایند القا درون این بخش گرما تولید می کند و فرآیند مقاومتر روی سطح بخش را گرم می کند. عمق گرمایش به فرکانس بستگی دارد. فرکانس بالا ( مثلا 50KHZ) نزدیک سطح را گرم می کند در حالیکه فرکانس پائین ( مثلا 60HZ عمیق تر در آن بخش نفوذ کرده و منبع گرمایشی را تا عمق 3 قرار می دهد که باعث گرم کردن بخش های ضخیم تر می شود. بوبین القا زیاد گرم نمی شود، زیرا کنداکتور (رسانا) برای جریان ایجاد شده بزرگ است. به عبارت دیگر، بوبین نیازی ندارد تا زیاد گرم شود و قطعه کار را گرم کند.
اجزا سیستم گرمایش القایی:
سیستم های گرمایش القایی می توانند سرد شده با هوا یا مایع باشند که این امر به نیازهای کاربردی بستگی دارد. جزء اصلی و مشترک در هر دو سیستم، بوبین القا است که برای تولید گرما در آن قسمت استفاده می شود.
سیستم سرد شده با هوا، این سیستم شامل منبع انرژی ( قدرت) (5KW یا25KW)، روکش (عایق) القایی و کابل های همراه می باشد. روکش القایی شامل بوبین القایی است که عایق کاری شده و در یک جلد Kevlar قابل تعویض و با دمای بالا دوخته شده است. این نوع سیستم القایی می تواند شامل یک کنترل کننده برای کنترل و مشاهده و کنترل دما بصورت اتوماتیک باشد. سیستمی که به کنترل کننده مجهز نشده، باید دارای اندیکاتور، دما باشد. سیستم همچنین می تواند شامل کلید کنترل از راه دور خاموش – روشن باشد. از سیستم های خنک شده با هوا می توان برای مواردی با دمای 400 استفاده کرد، که این امر باعث تعیین آن به عنوان فقط یک سیستم پیش گرمایی می شود.
سیستم سرد شده با مایع، چون مایع بهتر از هوا سرد می شود، این نوع سیستم گرمایش القایی برای مواردی که به دماهای بالاتر نیاز دارند، مناسب است مانند پیش گرمایی با دمای بالا و تنش کاهی. تفاوت های اصلی این سیستم به سیستم سرد شد. با هوا این است که در این سیستم آب سردتری افزوده می شود و از شیلنگ سرده شد. با مایع قابل انعطافی استفاده می شود که بوبین القایی در ان قرار دارد در سیستم های سرد شده با مایع همچنین معمولا از یک کنترل کننده دما و ثبت کننده دمای توکار (سوار شده روی دستگاه) استفاده می شود. که در کاربردهای تنش کاهی اجزا مهمی هستند. شیوه تنش کاهی به مرحله ای تا 600 الی 800 نیاز دارد که به دنبال آن افزایش دمایی تا تقریبا 1250 داریم، بعد از مدتی توقف، تا دمای 600 الی 800 درجه و با کنترل سرد می شود. ثبت کننده دما داده ها را روی پروفیل دمای واقعی بخش و براساس ورودی ترموکوپل جمع آوری می کند، که نیاز تضمین کیفیت برای کاربردهای تنش کاهی است. نوع کار و کد قابل اجرا شیوه و روش واقعی را تعیین می کنند.
فواید گرمایش القایی:
گرمایش القایی فواید بی شماری دارد که شامل یکسانی گرمایی خوب و کیفیت گرمایی خوب، کاهش زمان دور، و مواد مصرف شدنی بادوام می باشد. گرمایش القایی همچنین ایمن، قابل اعتماد، آسان برای استفاده دارای قدرت و توان موثر و همه کاره و متنوع است.
یکسانی و کیفیت: گرمایش القایی به جابه جایی کویل یا فاصله گذاری حساس نیست. معمولا، کویل ها را باید جنبه های گرمایش القایی که آن را برای شکل های پیچیده جذاب و جالب می سازد، توانایی آن برای تنظیم کویل ها در طول فرآیند گرمایشی برای منطبق کردن قسمت های بی مانند و انباره حرارتی می باشد. اپراتور می تواند فرایند را شروع کرده اثرات فرایند گرمایشی را در زمان واقعی تعیین کند و وضعیت سیم پیچی را برای تغییر نتیجه اصلاح کند. کابل های القایی را می توان بدون منتظر ماندن برای سرد شدن هوا در پایان سیکل حرکت داد.
گرمایش القایی در کاربردهای جوشکاری:
این تکنولوژی خودش را روی تعدادی پروژه به اثبات رسانده است که شامل خط لوله های گاز و نفت، ساخت تجهیزات سنگین و حفظ و تعمیر تجهیزات معدن کاری می باشد.
خط لوله نفت: عملیات نگهداری خط لوله نفت آمریکایی شمالی باید لوله را قبل از جوشکاری روکش های تعمیری یا لوازم و قطعات اتصال Stopple به خط لوله های با قطر شکم 48 اینچ گرم کرد.
در حالیکه کارگران می توانند تعمیرات زیادی را بدون متوقف کردن جریان نفت یا تخلیه آن از لوله انجام دهند، هنوز خود نفت خام مانع از جوشکاری می شود زیرا نفت در حال جریان گرما را جذب می کند. در مشعل های پروپان باید جوشکاری را قطع کرد تا گرما حفظ می شود زیرا نفت در حال جریان گرما را جذب می کند. اغلب نمی تواند دماهای جوشکاری مورد نیاز را فراهم سازد. شرکت نگهداری از گرمایش القایی به عنوان یک راه حل استفاده کرد. کارگران از دو سیستم 25 با روکش های موازی برای بدست آوردن دمای پیش گرمایی 125 روی قطعات تعمیری روکش دور آن استفاده کردند. در نتیجه انها زمان چرخه را از 8 تا 12 ساعت به 4 در هر جوشکاری کاهش دادند. پیش گرمایی برای تعمیر اتصالات Stopple مشکل تر بود.زیرا دیواره قطعات اتصالی ضخامت بیشتری داشت. با گرمایش القایی شرکت از چهار سیستم 25 با مجموعه روکش موازی شده استفاده کرد. آنها از دو سیستم در هر طرف T استفاده کرد. یک سیستم روی خط اصلی استفاده شد تا نفت را پیش گرم کند و سیستم دوم برای پیش گرم کردن T در اتصال جوش پیرامونی استفاده شد. دمای پیش گرم کنی 125 بود. اینکار زمان جوشکاری را از 12 تا 18 ساعت به 7 ساعت کاهش داد.
خط لوله گاز طبیعی: یک پروژه ساخت خط لوله گاز طبیعی عهده دار ساخت خط لوله ای با ضخامت 633/0 اینچ و قطر 36 اینچ از آلبرتا در کانادا به شیکاگو شد. روی یک قسمت این خط لوله پیمانکار جوشکار از دو منبع نیروی 25 که روی تراکتور با روکش های القایی استفاده کرد که به بازوهای متحرکی برای سرعت و راحتی بسته شده بودند سوار شد.
منابع نیرو هر دو طرف اتصال لوله را پیش گرم کردند. نکته مهم در این فرایند سرعت و کنترل دمای مطمئن بود. همچنین درصد آلیاژ در مواد افزایش می یابد. تا وزن و زمان جوشکاری کاهش یابد. و برای افزایش عمر آن قسمت دماهای پیش گرم کنی را کنترل می کنند. این کاربرد گرمایش القایی کمتر از 3 دقیقه زمان نیاز دارد تا به دمای پیش گرم با فواصل مساوی قرار داد. شوند ورودی با جوش بند متمرکز بشوند. روی
سیستم هایی که اینگونه مجهز هستند کنترل کننده دما می تواند نیاز برق را به روش آنالوگ تامین کند، و فقط به اندازه ای برق تولید کند که پروفیل دما را حفظ کند. منبع انرژی، انرژی را در طول کل فرآیند تامین می کند.
زمان سیکل( زمان دوره): روش القایی پیش گرمایی و تنش کاهی دوره نسبت دما به زمان را سریع ایجاد می کند در موارد استفاده ضخیم تر، از قبیل خطوط بخار با فشار زیاد، گرمایش القایی می تواند دو ساعت ازچرخه زمانی را کاهش دهد، احتمال دارد که زمان چرخه را از دمای کنترل به دمای اشباع کاهش دهد.
مواد مصرف شدنی: عایق کاری استفاده شده در گرمایش القایی به آسانی به قطعات کار وصل می شود و می توان چندین بار از آن استفاده مجدد کرد. بعلاوه، بوبین های القایی قوی بوده و به سیم نازک یا مواد سرامیکی نیازی ندارند. همچنین چون بوبین های القایی و اتصال دهنده ها در دماهای زیاد کار نمی کنند، پس خراب نمی شوند.
استفاده آسان، یک فایده مهم و اصلی پیش گرمایی القایی و تنش کاهی، سادگی آن است. عایق گذاری و کابل ها به آسانی نصب می شوند و معمولا کمتر از 15 دقیقه وقت می گیرند. در برخی موارد، چگونگی استفاده زا تجهیزات القایی را می توان یک روزه آموزش داد.
-بازده انرژی: منبع انرژی مبدل، 92 درصد بازدهی دارد، که یک فایده مهم در دورانی که هزینه های انرژی با سرعت نجومی افزایش می یابند، می باشد. همچنین، فرایند گرمایش القایی بیش از 80% بازدهی دارد.