Induktives Erwärmen

Badkuppe in einem Kaltwandinduktionstiegelofen

Induktives Erwärmen und Schmelzen erfordert interdisziplinäres Verständnis verschiedener naturwissenschaftlicher Bereiche u.a. der physikalischen Grundlagen elektromagnetischer Felder, Leistungselektronik, Thermodynamik, Werkstoffkunde etc. Die komplexen physikalischen Zusammenhänge lassen sich besonders am Beispiel des induktiven Schmelzens und der Beschreibung der einzelnen Einflussfaktoren verdeutlichen. Um dies zu veranschaulichen, stellen Sie sich eine Metallschmelze in einem Induktionstiegelofen vor. Die dem System zugeführte elektrische Energie wird über das elektromagnetische Feld im Metall in Wärme umgewandelt und breitet sich durch konjugierten Wärmetransport, bestehend aus Diffusion und Konvektion, im Material aus. Die in der Regel hochturbulente Badbewegung sorgt dabei für eine sehr gute Durchmischung und eine Homogenisierung der Temperatur innerhalb der Schmelze. Die Leistung kann dabei nicht beliebig erhöht werden,weil der auftretende magnetische Druck ab einem bestimmten Wert gegenüber dem hydrostatischen Druck dominiert. Dadurch setzt ein Zusammenstauchen der Schmelze ein und es bildet sich eine Badkuppe aus, was wiederum Einfluss auf die elektromagnetische Kopplung und den Wirkungsgrad hat. Auf diese Weise wird die im Metall maximal induzierbare Leistung begrenzt.

Grundlagen

Vorheriges Beispiel soll verdeutlichen, wie stark die einzelnen Effekte miteinander verknüpft sind. Aus diesem Grund möchten wir Ihnen gerne die mathematischen und physikalischen Grundlagen

• des induktiven Erwärmens,
• des Induktionshärtens und
• des induktiven Schmelzens

ein wenig näher bringen.

Da die genannten Themenbereiche sehr weitreichend sind, möchten wir Sie um Verständnis bitten, dass diese hier nicht bis ins kleinste Detail behandelt werden können. Für einen tieferen Einblick in die Thematik empfehlen wir die folgende Fachliteratur:

1. Benkowsky, Induktionserwärmung: Härten, Glühen, Schmelzen, Löten, Schweißen; Grundlagen und praktische Anleitungen…, 1990, ISBN 3-341-00813-6
2. Turewicz, Multiphysikalische Prozessanalyse zur Erweiterung der Einsatzgrenzen des Kaltwand-Induktions-Tiegelofens, TEWISS Verlag, ISBN: 3944586387
3. Mühlbauer, Industrielle Elektrowärmetechnik, ISBN: 380272903X
4. Fasholz, Orth, Induktive Erwärmung – Physikalische Grundlagen und technische Anwendungen., RWE Energie AG

Bei fachlichen Fragen bezüglich der Thematik des induktiven Erwärmens stehen wir Ihnen telefonisch unter 06202/8598456 zu Verfügung. Gerne können Sie uns Ihre Fragen auch schriftlich an info@eltatech.de stellen.