Tìm hiểu thiết bị hàn tôi cao tần - Sao Nam Tronics

TÌM HIỂU THIẾT BỊ HÀN TÔI CAO TẦN
(High Frequency Induction Heating Machine)

Các ứng dụng quy mô lớn của cảm ứng điện từ đã trở nên rất phổ biến trong ngành công nghiệp sản xuất hiện nay. Nhiều thành phần kim loại được nung nóng trong lò với nhiệt độ cao, có khi tới vài nghìn độ C. Một lò nung cảm ứng đơn giản. Một cuộn dây đồng rỗng chứa nước mang một dòng điện AC tần số cao. Các đối tượng được gia nhiệt là một thanh thẳng đứng được đặt ở trung tâm của cuộn dây.
Một lò nung cảm ứng đơn giản, nơi các đối tượng đang được đun nóng được đặt bên trong một cuộn dây đồng mang một tần số cao AC hiện tại và nước làm mát bên trong ống

Với quy mô nhỏ hơn, chẳng hạn như các thiết bị hàn các đường ống, tôi các thanh kim loại bằng dòng điện cao tần, tất cả cũng ứng dụng nguyên lý từ trường này.

Bằng phương pháp cho dòng điện ở tần số cao (thường trong khoảng 80-250 kHz, ở tần số cực cao, trên dưới 1MHz không phổ biến) chạy qua một cuộn dây, các Electron trong kim loại đặt trong vùng từ trường sẽ bị dòng xoáy từ trường cuốn trong các chuyển động có định hướng liên tục đổi chiều với tần số cao hàng trăm ngàn lần trong một giây, chúng va chạm cõ xát nhau sinh nhiệt. Kim loại sẽ nóng chảy nếu dòng cảm ứng chạy trong nó đủ mạnh. Từ hiện tượng này, người ta sẽ sử dụng nó để hàn, nung nóng chảy hoặc tôi các loại vật liệu bằng kim loại.

Về cơ bản, thiết bị này (Thường gọi theo cách dân dã là Lò nung, Lò cao tần) có cấu tạo điển hình là một bộ biến tần (Inverter)

                                               Khối tụ trong mạch cộng hưởng GE-15

Trong lãnh vực tôi cao tần bằng dòng điện, người ta đặc biệt quan trọng đến hiệu ứng bề mặt (Skin effect electricity). Nó cho phép chúng ta điều chỉnh độ sâu bề mặt dẫn điện của kim loại. Với một dòng điện DC đi qua một dây dẫn đồng, dòng điện phân bố đồng đều mặt cắt ngang. Với một dòng điện xoay chiều, dòng điện được di chuyển về phía bề mặt theo tần số tăng dần. Chính vì vậy, dẫn đến mặt cắt dẫn điện giảm, điện trở tăng kéo theo nhiệt độ tăng hơn một dòng điện DC. (ví dụ, đối với một dây đồng có đường kính 1 mm, điện trở ở tần số 1 MHz là gần bốn lần giá trị dc). Ảnh hưởng của tần số dòng điện đến độ sâu của hiệu ứng có thể hình dung bằng con số: "Tại một tần số 60 Hz độ xuyên sâu trong đồng là 8,5 mm, Tại 10 GHz nó chỉ là 6.6 × 10-7 m"

Một lần đi sửa chữa máy hàn cao tần tại một công ty sản xuất tủ lạnh, thấy người ta sử dụng máy này để hàn giàn lạnh khi lắp ráp với mối hàn chỉ cách vỏ nhựa của tủ chừng 1cm, ống đồng nóng chảy đỏ rực vậy mà vỏ nhựa không hề biến dạng đổi màu. Và vì sao lại có chuyện đó ?
Trước hết, chúng ta nói về hiện tượng Skin (hiệu ứng da) trong công nghệ tôi. Hiệu ứng này cho chúng ta làm nóng cấp thời bề mặt kim loại, trong khi bên trong ít bị ảnh hưởng bởi nhiệt. Thậm chí, trong quá trình sửa máy, tôi cầm nguyên cây buloon 12 tôi trong chừng 10s, đầu sáng chói mà tay cầm không kịp nóng. Bạn nên biết rằng các trục xe máy, cũng như các buloon, bề ngoài rất cứng nhưng bên trong kim loại vẫn đảm bảo tính đàn hồi, tất cả chúng đều được trải qua quá trình tôi trong vài giây.
Cuối cùng, bạn cần nắm vững kiến thức sau đây, giúp cho bạn rất nhiều trong sử dụng cũng như sửa chữa loại thiết bị này:
" Chiều sâu lớp bề mặt có dòng điện chạy qua tỉ lệ nghịch với tần số dòng điện đi qua nó"
Chính vì nắm được nguyên lý này nên tôi dễ dàng khắc phục sự cố làm cháy vỏ tủ lạnh tại công ty TATUNG - KCN Mỹ Phước 3, bằng cách điều chỉnh tần số bên trong bo mạch.

Một số hình ảnh ứng dụng thực tế thiết bị gia nhiệt cao tần:

Máy gia nhiệt cảm ứng siêu cao tần (0,5kW - 1mHz) ứng dụng cho gia nhiệt vật liệu nghịch từ, thuận từ ( trong nhóm các chất phi từ tính ).

Máy gia nhiệt ứng dụng trong công đoạn bảo dưỡng sơn tĩnh điện (Cured) động cơ 

Máy gia nhiệt ứng dụng trong công đoạn bảo dưỡng sơn tĩnh điện ốc vít.

Nguyen Dinh Son