يمكن لتشكيل التسخين بالحث إلى جانب تشكيل شكل هندسي معقد للغاية بسرعة ، ويمكن أن يوفر أيضًا عددًا كبيرًا من تدفق الحبوب المعدنية ومزايا الأداء الميكانيكي ، والبثق والتزوير ، ويمكن أن يمنع تكوين بنية الحبوب الليفية تطور الكراك وتحسين خصائص التأثير والتعب من درجة الحرارة الشائعة للتشكيل الحراري للمواد المعدنية ، فإن الفولاذ الكربوني هو الأكثر شيوعًا. ولكن إلى جانب الألومنيوم والمغنيسيوم والتيتانيوم والسبائك الفائقة وغيرها من المعادن غير الحديدية التي تزوير أو أجزاء البثق في السيارات والسكك الحديدية والفضاء والصناعات الأخرى المستخدمة على نطاق واسع ، يتزايد أيضًا الطلب على المواد المعدنية غير الحديدية.
تؤثر درجة الحرارة بشكل كبير على قابلية تشكيل السبيكة وقدرتها على تشكيل منتجات عالية الجودة. عادة ما تكون درجة حرارة التشكيل الساخن لمعظم فولاذ الكربون حوالي 1200 إلى 1300 درجة مئوية (قد تكون درجة حرارة تطبيق التشكيل الدافئ أقل بكثير) ، ولكن درجة الحرارة المستهدفة من الدرجات المختلفة للسبائك المعدنية غير الحديدية تختلف اختلافًا كبيرًا. في معظم التطبيقات ، لا يطلب العميل ببساطة زيادة متوسط درجة حرارة قطعة العمل ولكنه يؤكد أيضًا على توحيد درجة الحرارة. عادة ما يتم تحديد متطلبات اتساق درجة الحرارة هذه في اتجاه واحد (على سبيل المثال ، التوحيد الشعاعي ، الانتظام الطولي ، إلخ) أو بشكل عام. بالإضافة إلى ذلك ، تتطلب بعض تطبيقات التشكيل عدم تجانس معين في درجة الحرارة ليتم تحقيقه بعد التسخين. على سبيل المثال ، من أجل الحفاظ على حالة متساوية الحرارة أثناء عملية التشكيل لبثق أمامي فارغ متساوي الحرارة فارغ من سبائك الألومنيوم ، عادة ما يكون هناك حاجة إلى تدرج درجة حرارة طولي معين لتحسين جودة المنتج وعمر الأداة.
الأهمية العملية لخصائص المواد
الألومنيوم والنحاس والفضة وسبائك المغنيسيوم وغيرها من مواد التسخين بالحث ، ليس فقط لديها موصلية حرارية عالية نسبيًا ولكن لديها أيضًا موصلية كهربائية عالية (أي مقاومة منخفضة). لذلك ، سيكون تأثير الجلد الناتج عن التيار المتناوب مهمًا جدًا في هذه المواد ، وسيتم تركيز الحرارة الناتجة عن الحث بالقرب من سطح المادة ، وألومنيوم فارغ 100 مم (Al6061) والفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي (SS304) يوضع في نفس المستشعر وكثافة القدرة الشعاعية للمجال الكهرومغناطيسي.
عندما تكون درجة الحرارة المستهدفة للمادة المسخنة قريبة من نقطة الانصهار ، فإن كثافة خط التدفق المغناطيسي بالقرب من سطح هذه المواد ستؤدي أيضًا إلى ارتفاع درجة حرارة نهاية قطعة العمل. هذه الظاهرة ناتجة عن تشويه خط المجال المغناطيسي في نهاية قطعة الشغل. في نظام التسخين الساكن ، يمكن القيام بذلك عن طريق اختيار التردد المناسب ، وكثافة الطاقة ، وطول الملف ، وقطر الملف. يجب أيضًا ملاحظة هذه الظاهرة أثناء التسخين المستمر. على الرغم من أن البليت يتم تغذيته من نظام طرف إلى طرف ، إلا أنه لا يزال له تأثير نهاية كهرومغناطيسي واضح في ظل ظروف إنتاج عابرة معينة.
نظرًا لأن التدرج الحراري المتولد في المادة سيشكل ضغطًا حراريًا كبيرًا ، مما يؤدي إلى تكوين تشققات في قطعة العمل ، كما هو موضح في الشكل 3. يكون خطر تكوين الشقوق وانتشارها جديرًا بالملاحظة بشكل خاص عند تسخين قطعة عمل كبيرة أو عند تسخين قطعة العمل تكون البنية المجهرية في حالة "المصبوب" لأن المسامية وعدم التجانس المحتمل للمادة المصبوبة يزيدان بشكل كبير من هذا الاحتمال.
بسبب هذه المشاكل المحتملة ، يجب معالجة ارتفاع درجة حرارة المواد عند اختيار التردد وكثافة الطاقة ووقت التسخين ، وكذلك تصميم معدات التدفئة والتحكم فيها.
ترتبط الكفاءة الكهرومغناطيسية للتسخين التعريفي بشكل أساسي بمقاومة الحمل (فارغ ، قضيب ، أنبوب ، إلخ) ، والمواد عالية المقاومة لها كفاءة تسخين أعلى. كما يتضح من المقارنة بين منحنيي كثافة الطاقة المذكورين أعلاه ، في بداية عملية التسخين ، يبلغ إجمالي طاقة التسخين الاستقرائي لكل وحدة طول من الألومنيوم 6061 فارغًا حوالي ربع تلك الخاصة بالفولاذ المقاوم للصدأ فارغًا. نفس القطر ، مما يعكس أن الكفاءة الكهرومغناطيسية لسبائك المقاومة المنخفضة للتسخين التعريفي أقل من تلك الموجودة في المواد عالية المقاومة. لا يزال التسخين بالحث الكهرومغناطيسي يوفر مزايا كفاءة كبيرة مقارنة بالطرق الأخرى لتسخين هذا النوع من المواد.
وفقًا للخصائص الإلكترونية لسبائك الألومنيوم والنحاس والفضة والمغنيسيوم ، فإن قوة المجال المغناطيسي العالية نسبيًا مطلوبة بشكل عام لتلبية متطلبات الإنتاجية. في بعض الأحيان ، من أجل الحصول على عمق اختراق أكبر للتيار ، سيتم استخدام تردد منخفض جدًا. في هذا الوقت ، ستكون شدة المجال المغناطيسي كبيرة وستكون القوة الكهرومغناطيسية عالية جدًا. أثناء التسخين المستمر للفراغ ، عندما يقترب الفراغ ويمر عبر مخرج الملف النهائي ، فإن المجال المغناطيسي في نهاية الفراغ سوف يتشوه. في منطقة نهاية الملف ، يمارس المكون الشعاعي للحقل المغناطيسي قوة طولية كبيرة على الفراغ. بسبب الكثافة المنخفضة للألمنيوم والمغنيسيوم والسبائك غير الحديدية الأخرى ، يكون الاحتكاك صغيرًا أيضًا. عندما تتجاوز القوة الطولية قوة الاحتكاك ، يتم طرد البليت من الملف. في مثل هذه الحالات ، يجب مراعاة طرق التصميم الإضافية أو مخططات معالجة المواد من خلال محاكاة الكمبيوتر لتجنب هذا الخطر المحتمل.
كما هو موضح أعلاه ، فإن استخدام تيار التردد المنخفض له عدد من المزايا الحرارية لتسخين المواد منخفضة المقاومة. بالإضافة إلى هذه المزايا الحرارية ، يمكن أن يؤدي التردد المنخفض إلى زيادة عامل قدرة الملف بشكل كبير. ومع ذلك ، عند الترددات المنخفضة ، قد يكون جهد الملف وانخفاض الجهد لكل لفة من الملف منخفضًا ، بينما قد يكون تيار الملف مرتفعًا جدًا ، مما قد يؤدي إلى عدد من المشكلات المحتملة ، بما في ذلك زيادة القوة الكهرومغناطيسية الطولية بين الملفات في نهاية الملف ، خسارة نقل عالية واختبارات مطابقة الحمل. من أجل تجنب هذه العيوب ، قد تكون هناك مزايا كبيرة لاستخدام ملف متعدد الطبقات في بعض الحالات.
