【科普】CEIA感應加熱原理

感應加熱是一種非接觸式加熱，熱傳遞高效且僅涉及需要處理的金屬部件。

CEIA感應加熱系統基于三種原理：    

1.通過電磁場將電能轉換為熱能    

2.能量轉換基于焦耳熱效應    

3.物質內部熱量傳遞基于熱傳導

將待加熱金屬工件放在尺寸適當的感應線圈附近， 向線圈傳導高頻/中頻交流電以產生磁束，磁束貫穿放置在其中的金屬工件，在與磁束自繳的方向產生渦電流（旋轉電流）。磁場變化越快，感應電動勢就越大，渦流就越強。渦流損耗產生非接觸作用下的焦耳熱效應——渦電流的電能依靠材料本身的內阻轉化為熱能。

由于線圈中間的導體在圓周方向可以等效成一圈圈的閉合電路，閉合電路中的磁通量不斷發生改變，由此在導體圓周方向產生感應電動勢和感應電流，電流方向沿導體圓周方向轉圈，就像一圈圈的漩渦，所以這種在整塊導體內部發生電磁感應而產生感應電流的現象稱為渦流現象。

總結而言，通過交變電流，產生交變磁場，再利用交變磁場來產生渦電流，金屬因電阻產生焦耳加熱。

交流電通過圓環形或螺旋型線圈時，最大的電流密度出現在線圈導體的內側 [4]。因此，感應線圈內環加熱工件的升溫速率最快、效率最高 [9]。工件內部加熱待加熱工件內部加熱主要分為兩種方式：加熱層厚度＞熱態渦流透入深度：內部加熱主要依靠熱傳導。加熱層厚度＜熱態渦流透入深度：透入式加熱。當表面溫度達到失磁點時，加熱層即被分為外層失磁層和與之毗鄰的內未失磁層，外失磁層磁導率驟降使此處渦流強度顯著降低，使渦流強度最大處向外層失磁層與內未失磁層交界處轉移，該處升溫速度增加。因此，失磁層與渦流強度最大處不斷向縱深移動，使工件逐層加熱，直到熱透深度。

加熱速率主要取決于感應渦流熱效應——感應線圈中電流越大，所產生的磁通也就越大，使得工件中產生的渦流增大，工件升溫速率增加。此外，渦流大小還與金屬工件截面大小與形狀、材料電磁特性以及由集膚效應決定的透入深度有關 [4]。加熱深度主要取決于渦流透入深度——頻率越高渦流透入深度越小，頻率越低渦流透入深度越大。據此效應，CEIA高頻感應加熱/焊接系統適用于加熱、局部加熱、小工件加熱/淬火/回火/焊接等加熱體積較小的應用。高頻感應加熱時，渦電流在線圈接近對象上集中，在物體表面較強，內部較弱，利用此原理可在工件局部選擇性集中加熱，達到瞬間加熱的效果。而CEIA中頻感應加熱/焊接系統則適用金屬材料熱處理、熱成型、煅造、熔煉、較大工件焊接等加熱體積較大的應用。

利用以上這些原理、特性，配合合適線圈的適用，CEIA感應加熱系統可實現快速加熱、局部加熱、軟釬焊、硬釬焊、淬火、退火、回火、熱裝配、熱成型、煅造、熔煉等應用，其加熱過程可控可重復，能源轉化高效，提高生產效率與產品質量，具有用戶安全性。