Indukční ohřev při nahřívání kovů postupně nahrazuje klasický ohřev autogenem a propanbutanovým plamenem. Přechod od plamene k indukci je následkem nesporných výhod, které indukční ohřevy přinášejí. Oproti autogenu mají navrch v bezpečnosti, způsobu a možnostech použití, lokálnosti ohřevu i energetické účinnosti. Víte, na co všechno se indukční ohřev používá a jaké jsou praktické důvody, proč byste ho měli upřednostnit před autogenem? Na jakém principu funguje?
Indukční ohřevy vs. autogen
Princip indukce při nahřívání
Indukční ohřevy pracují díky elektromagnetické indukci, která je známá již od roku 1831 díky geniálnímu fyzikovi a chemikovi Michaelovi Faradayovi. Díky svému nadčasovému vnímání světa pochopil princip, který v dnešní době využíváme u generátorů, ve varných deskách a i pro indukční nahřívání kovů, resp. elektricky vodivých materiálů. Materiál (součásti, trubky, plechy...) se zahřívá vložením do indukční cívky. Skrz cívku proudí střídavý proud vytvářející magnetické pole indukující ve vloženém materiálu tzv. vířivé proudy. Působením proudů vzniká teplo (Joulovo teplo) zahřívající vložený materiál. Zde je třeba vypíchnout podstatnou výhodu indukčního ohřevu – indukční cívky zahřívají pouze část materiálu uvnitř cívky, okolí mimo působení vířivých proudů má podstatně nižší teplotu.
Indukční ohřev vs. autogen? Jaké výhody má indukční nahřívání kovů?
Když tvrdíme, že indukční ohřevy mají nahradit autogen, na který jste zvyklí, musíme uvést, jaké mají v porovnaní s ním pozitiva:
- bodový ohřev – ohříváte pouze tu část, kterou ohřát potřebujete,
- minimální riziko popálení – indukční ohřev nahřívá materiál bodově, a proto je horká pouze nahřatá část (při dotyku s ní by způsobila popáleniny). Okolí nahřívaného místa má výrazně nižší teplotu, proto je možné držet ho v ruce a při tom vás nepopálí, jako by tomu bylo při ohřívání autogenem. Při práci s otevřeným plamenem navíc hrozí riziko, že kromě kovu zapálíte i něco, co jste nechtěli.
- díky bodovému nahřátí materiál rychleji chladne, protože je okolní materiál studený,
- materiál se neokysličuje, proto zůstává jeho krystalická mřížka neporušená – při ohřevu autogenem se používá směs acetylenu a kyslíku, přičemž kyslík má tendenci spojovat se ohřívaným materiálem a okysličovat ho. Tím dochází k nežádoucímu poškození krystalické mřížky a změně struktury materiálu. Díky absenci kyslíku u indukčním nahřívání k tomuto jevu nedochází.
- obsluha indukčního ohřevu je jednoduchá, obsluhující personál nepotřebuje speciální školení ani zkoušky, což šetří čas i peníze,
- nepotřebujete plynové lahve – odpadají starosti se sháněním a přenášením lahví (kyslík, acetylen), redukčních ventilů a zajištěním nezbytné bezpečnosti při práci s lahvemi,
- velká úspora energie (až 20násobná),
- velká rychlost ohřevu (pár sekund),
- nejsou třeba ochranné pomůcky jako brýle, kukly, i když nošení rukavic doporučujeme (manipulace s kovovými předměty všeobecně může způsobit oděr nebo pořezání kůže),
- čistý provoz,
- v případě, že vás přepadne hlad, dokáže ohřát i pánev, abyste byli schopní udělat si např. volské oko – indukce v kuchyňské varné desce funguje úplně stejně, tak proč toho nevyužít ;).
Indukční ohřevy DAWELL CZ
Kde se indukční ohřev používá?
Na česko-slovenském trhu se vývoji a výrobě indukčních ohřevů věnuje firma DAWELL CZ. Svými ohřevy pokrývají širokou škálu potřeb uživatelů, začínají domácími mistry a končí v průmyslu, v závislosti na potřebném výkonu a použití ohřevu.
Indukční nahřívání tedy využijete v autoservisu, dílně, servisu, údržbě, ve výrobě, svářečských dílnách, při topenářských pracích, instalatérství, opravě lodí, vlaků, nákladních vozidel...
Pro autoservisy a menší dílny jsou ideální malé mobilní indukční ohřevy, které snadno přemístíte. Pro průmysl a výrobu jsou stavěné větší ohřevy s vyšším výkonem.
Indukční ohřevy použijete na:
- ohřev kovových částí jako jsou šrouby, matice, spoje, plechy, panty, ozubená kola, trubky, lambda sondy, části karosérií, spojovacích hřídelů automobilů, výfukového potrubí…,
- demontáž rezavých nebo lepených šroubů, matic, čepů, starých dílů,
- ohřev nástrojů před kalením, žíháním, rovnáním, ohýbáním, tvarováním, kováním, lepením, svařováním...,
- měkké a tvrdé pájení,
- rozmrazování.
Jaký výkon mají dílenské indukční ohřevy?
Při výběru ohřevů se nejprve určuje potřebný výkon pro požadovaný způsob použití. Následně se určí samotný typ ohřevu a jeho funkce. Ohřevy můžeme podle výkonu rozdělit do tří skupin:
Malé indukční ohřevy s výkonem od 1,2 kW až 2,2 kW, které využívají zejména autoservisy, dílny a domácí kutilové pro různé způsoby použití. Jsou malé, velmi lehké (2 až 4,5 kg), výborně přenosné (určené buď do ruky nebo je přenesete přes rameno) a jednoduché na obsluhu – po napojení do běžné zásuvky, nasazení indukční cívky a stlačení spouště hořáku jednoduše ohříváte. Malé ohřevy jsou chlazené vzduchem. Oblíbeným modelem této skupiny je dílenský invertorový indukční ohřev DHI-15 PKW s výkonem 1,5 kW, se kterým ohřejete díly na teplotu 800 °C a více. Během pár sekund nahřejete a povolíte šrouby na autě, matice, zrezivělé součástky, ohřejete výfuk, trubku, plech, nástroje před kalením, lepením, pájením… Výhodou je stabilní výkon, nízká hmotnost a tím i mobilita, tichý provoz a nízká cena.
Indukční ohřev DHI-15 DAWELL CZ
Střední, výkonnější indukční ohřevy s výkonem 3,5–3,7 kW jsou určené do průmyslu, pro větší techniku nebo větší průměry. Použijete je v různých případech, jako jsou např. opravy, montáž, renovace, údržba, tvrdé a měkké pájení, rozmrazování, ohřev nástrojů před kalením, lepením, pájením, ohřev šroubů, matic, hřídelů, profilů, ložisek, plechů, poplastování částí součástek (aby nerezavěly a neodíraly se). Díky bodovému ohřevu dokážete účelově nahřívat pouze tu část, která je určená k poplastování, ohýbání... a nemusíte nahřívat celý díl.
Střední ohřevy se připojují do běžné 230V zásuvky, kdy 3,7 kW je nejvyšší možný výkon, který se z něj dá získat. Maximální výkon 3,7 kW v této třídě má indukční mobilní ohřev DHI-45.
Ohřevy této kategorie mají malé rozměry (jako malá svářečka) a stále je možné je poměrně snadno přenést (11,5–13,5 kg). Jsou určené hlavně k tomu, aby si je uživatel položil vedle místa ohřevu a díky 2metrovému hořáku dosáhl a nahřál potřebné místo.
Pro vyšší výkon jsou výkonnější indukční ohřevy chlazené chladicí kapalinou. Chladicí okruh chladí součástky na PVB deskách i indukční hořák. Díky chlazení kapalinou mají ohřevy několikanásobně vyšší zatěžovatel a přitom si zachovávají malé rozměry, což by při chlazení vzduchem nebylo možné.
Zdroje umožňují nastavit výkon v % ohřevu i časové omezení ohřevu, kdy po uběhnutí nastaveného času stroj indukci automaticky vypne.
Indukční pájení měděných trubek stříbrnou pájkou (vlevo) a indukční ohřev kovových dílů kruhovou cívkou (vpravo)
Velké, nejvýkonnější indukční ohřevy s výkonem 8 kW až 10 kW – jde o nejsilnější ohřevy, které se používají na opravy velkých strojů (autobusy, kamiony, stavební technika...), povrchové kalení, předehřevy před svařováním, ohýbání, servis, nahřátí velkých čepů a matic na vysokou teplotu (když je chcete odstranit). Často jde o citlivé místa, kde je třeba ohřát pouze přesně danou malou část, např. pokud je okolo nahřívaného místa hydraulika nebo tlumič plný oleje, které nemůžete poškodit, v takovýchto případech je bodový ohřev k nezaplacení. Důležitý způsob použití je rovnání (stejně jako pomocí autogenu) – např. po svařování se běžně část materiálu zkroutí, ohne a vy ji musíte za tepla vyrovnat.
Při delším času působení indukce na jednom místě dosáhnete vyšší teploty, čímž můžete dostat materiál až na bod tavení nebo dokážete indukcí i řezat.
I u těchto strojů si můžete nastavit výkon v % (100–16 %) a časové omezení ohřevu, které se často používá na bodový ohřev a vypínání plechů. Jde zde možnost připojení dálkového ovládání – pedál, automatická linka, robot… ohřevy mají hmotnost 58 kg, ale díky umístění na podvozku s velkými kolečky je můžete snadno přesunovat. K tomu máte dlouhý 4metrový hořák, s kterým dosáhnete všude, kde je třeba ohřívat.
Velké ohřevy připojíte do průmyslové zásuvky s napětím 230 V nebo třífázové na 400 V. Jsou chlazené kapalinou.
Zatím nejsilnější ohřev vyráběný firmou Dawell CZ je průmyslový indukční ohřev DHI 120 s výkonem 10 kW.
Indukční ohřev DHI-120F DAWELL CZ
Varianty indukčních ohřevů podle funkcí a zaměření
Jak jsem již uvedli, v první řadě se indukční ohřevy rozdělují podle výkonu. Dělíme je také podle funkcí a zaměření. Pro každého uživatele je důležité správně zvolit cenovou hladinu a výkon, ale pro správný výběr zařízení je důležité vědět, jaké funkce potřebujeme.
Indukční ohřevy od firmy Dawell CZ jsou vyráběné ve třech sériových řadách (variantách) – F, C a E. Ke každé variantě uvádíme jeden příklad použití, i když možností je samozřejmě mnohem víc:
- Varianta (řada) C (Coils – cívky) – řada ohřevů pro použití zejména kruhových cívek, ale můžete použít i cívky fokusační. Hořák je výkonný, větší a těžší (pro použití velké kruhové cívky je nutné dát do rukojeti větší trafo).
Příklad: zákazník Cyril má firmu na výroby autodílů. Má několik výrobních linek, na kterých potřebuje pro další úpravu díly ohřát. Používá k tomu plamen, který je ale nebezpečný a drahý a tak za něj hledá náhradu. Podle rozměrů dílů vybereme ve spolupráci s firmou DAWELL CZ cívku se správným průměrem, zabudujeme indukční ohřev do výrobní linky a propojíme s počítačem, aby byl celý proces automatický a v případě potřeby řízený na dálku. Linka se spustí, díl dojde do místa cívky, ohřev ho nahřeje na požadovanou teplotu a díl může pokračovat dále.
- Varianta (řada) F (Fokus) – řada indukčních ohřevů pro použití fokusačních cívek (přikládacích), ale zvládne i některé průměry kruhových cívek. Varianta F má menší, užší a lehčí hořák, protože
fokusační cívky nevyžadují velké trafo v rukojeti hořáku. Je trochu slabší, ale snáze se s ním manipuluje, lépe sedí do ruky. Má možnost prodloužení rukojeti s množstvím nástavců. Tato řada je určená pro dílny nebo těžší průmysl s potřebou vysokého zatěžovatele.
Příklad: zákazník František vlastní kovovýrobu, kde zaměstnanci pracují na dvě směny. Při svařování např. velkého lodního kontejneru potřebují narovnat místa, která se jim v rámci tepla ze svařování zdeformovala. Potřebují nahradit autogen, který využívají několik hodin denně, nebo i celý den. Pro tohoto zákazníka je určená řada F, která má díky chlazení vysoký zatěžovatel a může neustále běžet i v případě přerušované práce. V takovéto výrobě se už používají automatičtí roboti, kteří svařují za člověka a můžeme jim přenechat i některé práce ohřevu. Díky tomu má ohřev řady F možnost propojení s roboty.
- Varianta (řada) E (Easy/Ekonomy) – je ekonomickou verzí řady F, kde jsou s cílem dosáhnout nižší ceny pro zákazníka odebrané některé funkce ohřevu a odebráním chladiče i snížený zatěžovatel.
Příklad: zákazník Eduard má velký autoservis, kde opravuje velkou zemědělskou techniku, např. traktory. Potřebuje indukční ohřev na povolování čepů, matic, vyrovnávání rámů... Při práci s takto velkými stroji potřebuje velký výkon indukce, protože jde o velké šrouby a masivní materiál, který je třeba důkladně prohřát. Tento zákazník bude využívat především fokusační cívku, která je velmi univerzální pro všechny jeho aplikace. Cívku přiloží k místu ohřevu, na čep, šroub... a rychle ho nahřeje. Zákazník ale ohřev nepoužívá celý den, pouze několik minut, kdy potřebuje něco povolit. Proto nepotřebuje ohřev, kde si může nastavit všechny parametry nebo ho připojit k automatickému robotovi. Tudíž si koupí řadu E, aby za funkce, které nevyužije, zbytečně neplatil.
Indukční cívky (induktory)
Každý z ohřevů má definovanou škálu použitelných indukčních cívek, tzv. induktorů. Cívky se vyrábějí v různých tvarech (kruhové, pravoúhlé, ploché, vícezávitové...), aby pokryly velké množství případů použití.
Hlavný rozdíl je mezi cívkami, které jsou chlazené vzduchem a chladicí kapalinou:
- indukční cívky chlazené vzduchem jsou vyrobené z měděného drátu, který je namotaný do tvaru podle potřeby. Široký sortiment vzduchem chlazených cívek se využívá u malých ohřevů.
- indukční cívky chlazené kapalinou jsou vyrobené z měděných trubiček s vnitřní dutinou, kterými proudí chladicí kapalina. Proto jste i během ohřevu schopní položit ruku na cívku a nespálíte se. Kapalinou chlazené cívky se používají u výkonnějších ohřevů.
Systém připojení cívek k indukčnímu hořáku se u jednotlivých ohřevů liší. Některé stroje (DHI-100, DHI-120, DHI-45) mají cívky přichycené pomocí čtyř šroubů, jiné (DHI-44F/E) mají závitový systém. Výměna indukční cívky je rychlá (do 3 minut).
Práce s cívkami je jednoduchá, při průchodu proudu indukční cívkou se na hořáku rozsvítí LED kontrolka ohřevu. Čím déle necháme cívku na materiál působit, tím více se materiál prohřeje do hloubky, což vidíme i na změně barvy do červena.
Příklady použití indukčních cívek
Indukční cívky na použití s indukčními ohřevy
Na závěr
Pan Faraday by měl z trendu přechodu od autogenu k indukčnímu ohřevu určitě radost. Oheň má své kouzlo, ale dokáže i popálit a způsobuje víc starostí o bezpečnost. Invertorové indukční ohřevy jsou proti tomu projevem moderní doby, jsou efektivní, bezpečné, jednoduché a rychlé. Indukční nahřívání kovů je budoucností, ať už potřebujete indukční ohřev s vyšším výkonem do výroby, na opravu větších strojů a zařízení nebo menší, kompaktnější do menších autoservisů a kutilských dílen. Na indukční ohřev pro použití se silnějšími materiály, které vyžadují velmi vysoký výkon si ale ještě musíme chvilku počkat. Pokud vás indukční ohřevy DAWELL CZ zaujaly, rádi vám zodpovíme jakoukoliv otázku.
Nakonec bychom chtěli poděkovat panu Ondřejovi Kuklovi ze společnosti DAWELL CZ za vyčerpávající odborné informace a ochotný přístup, díky kterým tento článek vznikl.
váš tým Solík
