유도 가열 성형은 매우 복잡한 기하학적 모양을 신속하게 형성할 수 있으며 많은 수의 금속 입자 흐름 및 기계적 성능 이점, 압출 및 단조를 제공할 수 있으며, 섬유질 입자 구조의 형성은 균열 발생을 방지하고 충격 및 피로 특성을 개선할 수 있습니다. 금속 재료의 상온 열간 성형 중 탄소강이 가장 일반적입니다. 그러나 자동차, 철도, 항공 우주 및 기타 산업에서 널리 사용되는 알루미늄, 마그네슘, 티타늄 및 초합금 및 기타 비철 금속 단조 또는 압출 부품과 함께 비철 금속 재료에 대한 수요도 증가하고 있습니다.
온도는 합금의 성형성과 고품질 제품을 형성하는 능력에 상당한 영향을 미칩니다. 대부분의 탄소강의 열간 성형 온도는 일반적으로 약 1200 ~ 1300 ℃ (온간 성형 적용 온도는 훨씬 낮을 수 있음)이지만 다른 등급의 비철금속 합금의 목표 온도는 크게 다릅니다. 대부분의 응용 분야에서 고객은 단순히 공작물의 평균 온도 증가를 요구할 뿐만 아니라 온도 균일성을 강조합니다. 이러한 온도 균일성 요구사항은 일반적으로 한 방향(예: 방사상 균일성, 세로 균일성 등) 또는 일반적으로 정의됩니다. 또한 일부 성형 응용 분야에서는 가열 후 특정 온도 불균일성을 달성해야 합니다. 예를 들어, 대형 알루미늄 합금 블랭크 등온 전방 압출 성형 공정 동안 등온 조건을 유지하기 위해 제품 품질과 공구 수명을 개선하기 위해 특정 길이 방향 온도 구배가 일반적으로 필요합니다.
재료 특성의 실질적인 중요성
알루미늄, 구리, 은, 마그네슘 합금 및 기타 유도 가열 재료는 상대적으로 높은 열 전도성을 가질 뿐만 아니라 높은 전기 전도성(즉, 낮은 저항률)을 갖습니다. 따라서 교류로 인한 표피 효과는 이러한 재료에서 매우 중요하며 유도에 의해 발생하는 열은 재료의 표면 근처에 집중되며 100mm 블랭크 알루미늄(Al6061)과 오스테나이트계 스테인리스강(SS304)이 같은 재료에 배치됩니다. 센서 및 전자기장의 방사형 전력 밀도.
가열된 재료의 목표 온도가 융점에 가까울 때 이러한 재료의 표면 근처의 자속선 밀도도 공작물의 끝단을 과열시키는 원인이 됩니다. 이 현상은 공작물 끝에서 자기장 라인의 왜곡으로 인해 발생합니다. 정적 가열 시스템에서 이는 적절한 주파수, 전력 밀도, 코일 길이 및 코일 직경을 선택하여 수행할 수 있습니다. 이 현상은 연속 가열 중에도 주의해야 합니다. 빌릿은 종단 시스템에서 공급되지만 특정 일시적인 생산 조건에서는 여전히 명백한 전자기 종단 효과가 있습니다.
재료에서 생성된 온도 구배는 큰 열 응력을 형성하여 그림 3과 같이 공작물에 균열이 형성됩니다. 균열 형성 및 전파의 위험은 큰 공작물이 가열되거나 공작물이 가열될 때 특히 주목할 만합니다. 주조 재료의 다공성과 잠재적인 불균일성은 이러한 가능성을 상당히 증가시키기 때문에 미세 구조는 "주조" 상태에 있습니다.
이러한 잠재적인 문제로 인해 주파수, 전력 밀도 및 가열 시간을 선택할 때뿐만 아니라 가열 장비의 설계 및 제어를 선택할 때 재료의 국부적 과열을 해결해야 합니다.
유도 가열의 전자기 효율은 본질적으로 부하(블랭크, 로드, 튜브 등)의 저항과 관련이 있으며, 저항률이 높은 재료는 가열 효율이 더 높습니다. 위에서 언급한 두 전력 밀도 곡선의 비교에서 알 수 있듯이, 가열 과정의 시작에서 알루미늄 6061 블랭크의 단위 길이당 총 유도 가열 전력은 스테인리스 스틸 블랭크의 약 XNUMX/XNUMX입니다. 유도 가열 저저항 합금의 전자기 효율이 고저항 재료의 전자기 효율보다 낮음을 반영하는 동일한 직경. 전자기 유도 가열은 여전히 이러한 유형의 재료를 가열하는 다른 방법에 비해 상당한 효율성 이점을 제공합니다.
알루미늄, 구리, 은 및 마그네슘 합금의 전자적 특성에 따라 생산성 요구 사항을 충족하려면 일반적으로 상대적으로 높은 자기장 강도가 필요합니다. 때로는 전류의 더 큰 침투 깊이를 얻기 위해 매우 낮은 주파수가 사용됩니다. 이 때 자기장의 세기가 커지고 전자기력이 매우 높아진다. 블랭크가 계속 가열되는 동안 블랭크가 최종 코일 콘센트에 접근하여 통과할 때 블랭크 끝의 자기장이 왜곡됩니다. 코일의 끝 부분에서 자기장의 방사형 성분은 블랭크에 상당한 길이 방향 힘을 가합니다. 알루미늄, 마그네슘 및 기타 비철 합금의 밀도가 낮기 때문에 마찰도 적습니다. 종방향 힘이 마찰력을 초과하면 빌릿이 코일에서 밀려납니다. 이러한 경우 잠재적인 위험을 피하기 위해 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 추가 설계 방법 또는 자재 취급 계획을 고려해야 합니다.
위에서 설명한 것처럼 저주파 전류를 사용하면 저항이 낮은 재료를 가열하는 데 여러 가지 열적 이점이 있습니다. 이러한 열적 이점 외에도 낮은 주파수는 코일 역률을 크게 증가시킬 수 있습니다. 그러나 저주파에서 코일 전압과 코일의 회전당 전압 강하가 낮을 수 있는 반면 코일 전류는 상당히 높을 수 있으며, 이는 코일 사이의 종방향 전자기력의 증가를 포함하여 많은 잠재적인 문제를 일으킬 수 있습니다. 코일의 끝에서 높은 전송 손실 및 부하 일치 테스트. 이러한 단점을 피하기 위해 경우에 따라 다층 코일을 사용하면 상당한 이점이 있을 수 있습니다.
