Sao Nam chúng tôi có một số kinh nghiệm trong lãnh vực sử dụng dòng điện cảm ứng để gia nhiệt (Inductor Heating) trong lãnh vực hàn và tôi kim loại. Ngày nay, công nghệ gia nhiệt bằng dòng điện cảm ứngnày được sử dụng trong rất nhiều lãnh vực của đời sống chứ không chỉ trong lãnh vực hàn và tôi kim loại như đã nêu. Sẽ có nhiều người muốn biết lợi thế và bất lợi của gia nhiệt cảm ứng là như thế nào.
Tần số cao của thiết bị phát cao tần và công nghệ cảm ứng nhiệt hiện nay là làm nóng cực nhanh vật liệu kim loại (cao nhất so với mọi công nghệ), với nguồn năng lượng tiêu hao là thấp nhất, vừa đáp ứng yêu cầu bảo vệ môi trường. Do vậy, trong công nghiệp, chúng đã được sử dụng rộng rãi trong nhiều ứng dụng khác nhau về xử lý nhiệt vật liệu kim loại. Chẳng hạn các công việc cụ thể như hàn kim loại, trui (tôi) chi tiết, nung chảy kim loại, tháo gở các buloon lâu ngày rỉ sét ..v.v. Trong các hộ gia đình, chúng là các bếp từ với hiệu suất sử dụng năng lượng vượt trội so với nhiều phương thức đun nấu khác.
Một trong những đặc tính cần quan tâm của công nghệ cảm ứng cao tần đó là tính chất gây nóng cục bộ trên bề mặt kim loại, người ta thường gọi với tên hiệu ứng bề mặt. Nguyên lý là khi đưa các vật liệu dẩn điện (phôi) đặt trong một điện trường xoáy, dòng điện cảm ứng với vòng xoáy khép kín được phân bố rất không đồng đều ở mặt cắt ngang của phôi, càng vào trong lõi càng giảm dần. Do đó, mật độ cao của dòng điện trường sẽ tập trung ở bề mặt tạo thành năng lượng nhiệt lớn làm bề mặt nhanh chóng nóng lên, trong khi bên trong nhiệt độ biến thiên rất chậm. Khi tầng số càng cao, hiện tượng Skin effect càng tập trung trên lớp bề mặt. Các thiết bị nung cao tần được phân chia theo các nhóm tần số UHF, HF, RF và MF theo tiêu chí tần số làm việc.
Hiện nay, thiết bị cao tần UHF (tần số cực cao) có loại lên đến 27 MHz, lớn làm nóng cấp rất mỏng, chỉ khoảng 0,15 mm, có thể để tôi các lưỡi cưa, phôi cứng bề mặt có yêu cầu rất mỏng.
Thiết bị Inductor Heating HF thường sử dụng trong dải tần 200 – 300 KHz, độ sâu lớp cần làm nóng là 0,5 – 2 mm có thể ứng dụng cho tôi rèn các loại sản phẩm như bánh răng, xi lanh, trục, cam và các loại tương đương. Thấp nhất trong các thiết bị cảm ứng nhiệt cao tần là loại MF (Medium Frequency) tầm khoảng 20 – 40 kHz, độ sâu thường là 2 – 8 mm.
Ngoài ra, chúng ta cũng có thể gặp một số biến áp cách ly đơn giản nhất có cuộn cảm ứng cùng tần số 50 hZ, độ sâu có thể từ 10 – 15 mm.
Ngoài ưu điểm tiết kiệm năng lượng, thân thiện môi trường như đã nêu phần trên, nó có ưu điểm rất lớn về mặt kỹ thuật là sự biến dạng vô cùng nhỏ. Ngoài ra, nó rất dễ dàng cho việc ứng dụng tự động hóa vào để dễ quản lý vận hành, có nhiều cài đặt để nâng cao chất lượng.
Nhược điểm duy nhất của nung cảm ứng trong công nghiệp (chứ đồ gia dụng thì rất rẻ) là tính phức tạp cao do đó chi phí mua sắm còn cao đối với người nghèo.
Do sự tiện dụng, có thể lập trình ứng dụng cho nhiều dạng sản phẩm khác nhau và chúng rất chính xác, chất lượng thành phẩm vượt trội nên ngày nay thiết bị tôi cao tần được sử dụng rất phổ biến trong ngành công nghiệp chế tạo máy. Chúng được sử dụng rộng rãi cho làm cứng bề mặt của bánh răng, trục, trục khuỷu, trục cam, con lăn, vv của phôi, mục đích là để cải thiện chịu mài mòn và khả năng phá vỡ vật liệu.
Một điểm cần lưu ý là thiết bị tôi cao tần còn được ứng dụng trong lãnh vực hàn kim loại với nhiều vật liệu như sắt, đồng , nhôm, bạc …v.v. khi mà vị trí cần hàn rất gần với vật liệu dễ cháy. Ví dụ điển hình như trong sản xuất tủ lạnh, giàn nhiệt được hàn ngay tại các đầu in, out ló ra từ thân tủ 1 cm mà vỏ nhựa củ tủ không biến màu, bởi quá trình hàn chỉ diễn ra trong 5 giây, hiệu ứng skin không kịp gây nóng cho bên trong ống đồng.
Nguyen Dinh Son.
Bản quyền tác giả: Nguyễn Đình Sơn. CTCP Thiết bị công nghệ Sao Nam phát hành.
