جوش القایی چیست؟

جوش القایی اتصال دو یا چند ماده از طریق گرمایش القایی با ماده پرکننده ای است که دمای ذوب کمتری نسبت به مواد اصلی دارد که باید به یکدیگر متصل شوند. سیستم های گرمایش القایی بر این اصل کار می کنند که جریان الکتریکی تولید شده بر روی یک ماده فلزی که در یک میدان الکترومغناطیسی قوی قرار گرفته است، گرما را به دلیل مقاومت داخلی ماده آزاد می کند. تکنولوژی گرمایش القایی؛ در کاربردهای بسیار متنوعی مانند جوشکاری، ذوب، پخت، سخت شدن و لحیم کاری فلزات استفاده می شود. در این مقاله قصد داریم به جوش القایی بپردازیم.

درباره فرآیند جوش القایی (لحیم کاری القایی)

جوش القایی؛ فرآیند اتصال دو فلز با یک ماده پرکننده است که ذوب می شود، جریان می یابد و روی سطوح فلزات در دمایی کمتر از دمای ذوب دو فلز پخش می شود. در حین جوشکاری القایی، حفاظت از سطح فلز و مواد پرکننده در برابر اکسیداسیون با استفاده از گاز محافظ حاصل می شود.

تجهیزات جوش القایی

برای افزایش ظرفیت و کاهش هزینه های خود، می توانید فرآیندهای جوشکاری خود را با گرمایش القایی انجام دهید. تجهیزات جوش القایی شامل یک ژنراتور القایی با درجه بندی توان و فرکانس، یک سیم پیچ القایی خنک کننده و چیلر است که عملکرد طولانی مدت و کارآمد سیستم را تضمین می کند. علاوه بر این، بسته به فرآیند جوشکاری، یک یراق برای نگه داشتن قطعات، یک میز دوار، یک سیستم اتوماسیون و گاز محافظ برای جلوگیری از اکسیداسیون هستند که می توانند در فرآیند جوش القایی استفاده شوند. اتوماسیون را می توان به راحتی در فرآیند جوش القایی با توجه به نیاز مشتری پیاده سازی کرد. بنابراین به طور خلاصه تجهیزات جوش القایی عبارتند از:

• طراحی سیم پیچ: طراحی سیم پیچ گرمایش القایی برای اطمینان از گرمایش کارآمد و توزیع همگن گرما به سطوح جوشکاری مهم است. کویل گرمایش القایی از لوله مسی الکترولیتی ساخته شده است و آب خالص برای اهداف خنک کننده از طریق آن گردش می کند.
• فرکانس و توان: فرکانس توسط هندسه سطوح جوشکاری و خواص مواد تعیین می شود. نفوذ عمیق گرما در فرکانس های پایین بیشتر است. اگر سطوح جوش القایی بسیار ضخیم باشند، رسانایی ماده نیز عامل مهمی در مدت زمان رسیدن به دمای جوش مورد نظر با گرمایش القایی است. انتخاب قدرت با توجه به ابعاد مواد و خواص مواد تعیین می شود.
• مدت زمان: یکی از جالب ترین ویژگی های گرمایش القایی این است که سطوح فلزی جوش داده شده در زمان بسیار سریع قرمز می شوند. زمان پردازش 10 ثانیه با گرمایش القایی طبیعی است. قطعات بزرگ، قطعات با مقاومت الکتریکی کم و مغناطیس زمان بیشتری برای گرم شدن نیاز دارند.
• شار جوشکاری: شار جوشکاری در جلوگیری از اکسیداسیون و افزایش سیالیت آلیاژ جوشکاری مهم است.
• اتمسفر: یک جایگزین برای شار جوشکاری، جوشکاری تحت گاز محافظ است. انتخاب گاز محافظ با توجه به سطوح جوش و مواد آلیاژ جوش انجام می شود.
• کنترل دما: دماسنج لیزری مادون قرمز با دمای بالا متداول ترین روش برای کنترل دما در جوش القایی است. دماسنج لیزری مادون قرمز متصل به دستگاه القایی کنترل فوری را فراهم می کند.
• ساخت فیکسچر: از آنجایی که هر ماده مغناطیسی که در فاصله 50 میلی متری سیم پیچ القایی قرار دارد تحت تأثیر میدان الکترومغناطیسی قرار می گیرد. به منظور حفظ راندمان گرمایش قطعه کار، وسایل باید از مواد غیر مغناطیسی ساخته شوند.
• اتوماسیون: سیستم هایی مانند میز دوار، کنترل PLC، قرار دادن قطعه کار و تخلیه را می توان به راحتی در دستگاه جوش القایی ادغام کرد.

مزایای فرآیند جوش القایی

جوش القایی مزایای متمایز را نسبت به سایر تکنیک های اتصال ارائه می دهد:

• قابلیت جوشکاری فلزات مشابه و غیر مشابه
• فرآیند جوشکاری سریع
• هزینه های پایین تر و انرژی کارآمد
• با توجه به میدان مغناطیسی فقط ناحیه مورد نظر گرم می شود
• بسیار ایمن تر از جوشکاری با شعله
• از آنجایی که جوشکاری در دماهای پایین تری نسبت به سایر فرآیندها انجام می شود، منجر به تنش کمتر در اتصال می شود
• محصول نهایی به راحتی قابل کنترل است
• امکان کنترل عمق گرمایش وجود دارد
• گرمایش القایی برخی از مشکلات سایر روش های لحیم کاری را برطرف می کند
• هزینه های انرژی و نیاز به تجهیزات را کاهش می دهد
• فرآیند تولید برای قطعات با کیفیت بالاتر اجرا می شود

کاربردهای جوش القایی

جوش القایی یکی از سودمندترین روش ها برای جوشکاری فلزات غیر مشابه است. برای آوردن مثالی از کاربردهای جوش القایی فلزات مختلف؛ فولاد و مس، فولاد و برنج، برنج و مس تنها بخشی از این کاربردها هستند. در جوش القایی این فلزات، تنظیم صحیح زمان بندی و قدرت گرمایش القایی دارای اهمیت است.

به منظور دستیابی به یک اتصال لحیم کاری موفق هنگام جوشکاری القایی فلزات مختلف، بسیار مهم است که دو فلز به دمای لحیم کاری همزمان برسند.

جوشکاری القایی مواد فولادی

فولاد به دلیل مقاومت الکتریکی بالا به راحتی با گرمایش القایی گرم می شود، اما به دلیل رسانایی حرارتی کم نباید در فرآیند جوشکاری عجله کرد. در جوشکاری فولاد، گرما باید به خوبی در سراسر محل اتصال جوش پخش شود و از سیالیت مواد پرکننده اطمینان حاصل شود.

جوش القایی لوله آلومینیوم، میله، مربع و مصالح تخت

جوشکاری آلومینیوم به طور گسترده در صنعت خودرو استفاده می شود. جوشکاری آلومینیوم فرآیند آسانی نیست. زیرا یافتن دمای مناسب از اهمیت بالایی برخوردار است. تفاوت بین دمای ذوب و جوش آلومینیوم می تواند محدوده باریکی بین 20- – 50 درجه سانتی گراد باشد. طراحی کویل گرمایش القایی به منظور تامین دمای مطلوب و کنترل این گرما از اهمیت بالایی برخوردار است.

به دلیل دمای ذوب پایین آلومینیوم، میدان گرمایش مغناطیسی سیم پیچ القایی باید در طول فرآیند جوش القایی به سمت قطعه متمرکز شود. قطعاتی که قرار است جوش داده شوند باید به طور همزمان به دمای جوش برسند، قبل از اینکه لبه های قطعه آلومینیومی بیش از حد گرم، تغییر شکل داده و ذوب شوند.

جوش القایی مواد مختلف

هنگام استفاده از گرمایش القایی برای جوشکاری مواد مختلف، طراحی کویل گرمایش القایی باید زمان‌های گرمایش متفاوت را در نظر بگیرد تا از گرمایش همگن روی سطوح موادی که در زمان‌های مختلف گرم شده‌اند اطمینان حاصل شود. این امر به ویژه هنگام جوشکاری مواد مغناطیسی و غیر مغناطیسی صادق است.

تاثیر فرکانس در کوره القایی

فرکانس در  کوره القایی  به معنی تعداد تناوب یا ارتعاش در واحد زمان (ثانیه) است که به صورت هرتز نشان داده می شود. برای مثال وقتی گفته می شود این کوره القایی دارای n مقدار هرتز است یعنی در هر ثانیه n مقدار دستورالعمل را پردازش می کند. انتخاب بهترین فرکانس در ذوب فلزات با استفاده از کوره های القایی دارای اهمیت است زیرا این انتخاب باید به طور دقیق انجام شود تا بهترین نتیجه ذوب حاصل شود. فرکانس در انواع کوره القایی متفاوت و تاثیر بسیاری بر کیفیت ذوب دارد که در ادامه به این مهم پرداخته می شود.

فرکانس در کوره القایی

جزء اصلی کوره ذوب القایی سیم پیچ است. سیم پیچ دارای ساختاری رسانا است که به عنوان مسیری برای گرما برای ذوب فلز عمل می کند. جریان الکتریکی که از سیم پیچ عبور می کند یک میدان مغناطیسی در داخل و اطراف سیم پیچ القایی ایجاد می کند. انرژی حاصل از سیم پیچ به فلز در بوته منتقل می شود و به فلز اجازه می دهد به دمای ذوب مورد نظر برسد. در کوره های القایی حرارت و ذوب فلزات از طریق گرمایش داخلی و تغییر در شبکه کریستالی فلز پس از عبور از جریان های گردابی با توجه به فرکانس کوره القایی اتفاق می افتد.

جریان های گردابی یا تلاطم ذوب با توجه به فرکانس کوره بالا و پایین می شود. بعبارتی اگر فرکانس پایین باشد میزان تلاطم ذوب بالا و هر چقدر فرکانس بالا رود این میزان کاهش خواهد یافت به طوری که در کوره های فرکانس بالا حداقل تلاطم ذوب مشاهده می شود. بنابراین فرکانس در کوره القایی بر زمان ذوب و کیفیت ذوب تاثیر چشم گیری دارد.

انواع فرکانس کوره القایی

در مجموع کوره ­های القایی از نظر فرکانس به چهار نوع طبقه­ بندی می­شوند.

• کوره های القایی با فرکانس پایین
• کوره های القایی با فرکانس متوسط
• کوره های القایی با فرکانس بالا
• کوره های القایی با فرکانس متعدد

کوره های القایی با فرکانس پایین

کوره القایی با فرکانس پایین یکی از ارزان ترین و پرکاربردترین کوره های القایی به شمار می رود. فرکانس در این کوره ها اغلب با فرکانس شبکه برابر است. کوره های القایی با فرکانس پایین با 3 تا 9 برابر فرکانس شبکه کار می کنند. فرکانس فرق القا شده در این کوره ها کمتر از 500 هرتز است. یکی از ویژگی های مهم این کوره ها این است که با توجه به پایین بودن فرکانس نیازی به دستگاه تنظیم بار ندارند زیرا بار در این کوره ها به محض ورود به طور مساوی بین سه فاز تقسیم می شود.

کوره های القایی با فرکانس متوسط

کوره های القایی با فرکانس متوسط دارای هزینه سرمایه گذری اولیه و قیمت بیشتری نسبت به کوره های با فرکانس پایین هستند. فرکانس برق القا شده در کوره های القایی با فرکانس متوسط بین 500 تا 1000 هرتز است. سرعت ذوب در این کوره ها بالا و کار با آنها ساده است.

کوره فرکانس متوسط از منبع تغذیه فرکانس متوسط برای گرمایش القایی، ذوب و حفظ حرارت استفاده می کند. کوره فرکانس متوسط عمدتا برای ذوب فولاد کربنی، فولاد آلیاژی، نوع فولاد و همچنین برای ذوب و دما مس، آلومینیوم و سایر فلزات غیر آهنی استفاده می شود و و این کوره را می توان بدون نیاز به مذاب اولیه از حالت سرد بکار انداخت.

کوره القایی فرکانس متوسط دارای اندازه کوچک، وزن سبک، سرعت بالا، مصرف انرژی کم، ذوب سریع، کنترل آسان دمای کوره، راندمان بالا هستند. کوره فرکانس متوسط به طور کلی در ریخته گری کارخانه و عملیات حرارتی استفاده می شود و جایگزین کوره ذغال سنگ سوز، کوره گاز، کوره نفت و کوره مقاومت معمولی شده است و در ریخته گری کارخانه و عملیات حرارتی قابل استفاده است.

کوره های القایی با فرکانس بالا

فرکانس برق القا شده در کوره های القایی با فرکانس بالا بیش از 1000 هرتز است. اصول کلی ساخت این نوع از کوره ها تفاوت چندانی با سایر انواع کوره ها ندارد جز آنکه در کوره های القایی با فرکانس بالا نیاز به ژنراتورها و ترانسفورماتورهای قوی است.

کوره های القایی با فرکانس متعدد

کوره های القایی با فرکانس متعدد اغلب دارای ویژگی های کوره القایی با فرکانس شبکه و متوسط هستند. این کوره ها برای کارگاه های ریخته گیری کوچک و متوسط مناسب هستند.

معیارهای انتخاب فرکانس کوره القایی

معیارهای انتخاب فرکانس کوره القایی عبارتند از:

• زمان گرمایش و نرخ تولید
• کنترل عمق سختی و الگوی گرما
• توجه به نیروهای الکترودینامیکی از قبیل ارتعاش اجزای سلف و نویز صوتی
• توجه به عواملی از قبیل تطبیق ترانسفورماتور و باتری خازن و توان
• هزینه و قیمت
• کارایی

تحلیل مدار کوره القایی

عبور جریان از یک سیم پیچ و استفاده از میدان مغناطیسی برای ایجاد جریان در هسته سیم پیچ، اساس کار کوره های القایی را تشکیل می دهد. یکی از اجزای مهم و کلیدی  کوره القایی مدار کوره القایی است که وظیفه ایجاد جریان الکتریکی را دارا است. در این راستا طراحان  کوره القایی  باید به طور کامل با نحوه طراحی مدار الکتریکی در کوره القایی آشنا باشند. انتخاب پارامترها به طور مناسب در طراحی می تواند باعث افزایش بازده سیستم و کاهش هزینه ها شود. در این مقاله قصد داریم مدار کوره القایی را تشریح کنیم.

مدار کوره القایی

در کوره القایی هدف تولید گرما به وسیله انرژی الکتریکی است و هر چه گرما بیشتر باشد راندمان مدار کوره القایی بالاتر است. در کوره القایی المان های مدار را طوری انتخاب می کنند که مقدار تلفات حرارتی زیاد شود تا گرمای بیشتری تولید شود.

قسمت های مختلف مدار الکتریکی در کوره القایی عبارتند از:

• منبع تغذیه: منبع تغذیه قطعه محرک و تغذیه کننده کل مدار است.
• سیم های رابط: سیم رابط در واقع ارتباط دهنده مدار است.
• مصرف گر و بار: مصرف گر و بار ایجاد کننده جریان برق در مدار الکتریکی می باشند.

سایر المان های مداری: مقاومت، دیود و خازن از قسمت های مهم مدار الکتریکی محسوب می شوند.

انواع منابع تغذیه کوره القایی

از لحاظ سیستم قدرت می توان کوره های القایی را به چهار دسته اساسی تقسیم نمود:

الف) سیستم های منبع کوره القایی: در سیستم منبع کوره القایی فرکانس کار بین 50 تا 60 هرتز و 150 تا 540 هرتز می باشد. احتیاجی به تبدیل فرکانس نیست و مقدار توان لازم تا حدود چند صد مگا وات می باشد.

ب) سیستم های موتور- ژنراتور: در سیستم های موتورـ ژنراتور فرکانس از 500 تا 10 کیلو هرتز است. در این نوع از سیستم ها تبدیل فرکانس لازم است و این عمل به وسیله ژنراتورهای کوپل شده با موتورهای القایی انجام می شود. در این سیستم ها توان به وسیله ماشینهای 500 کیلو وات تامین می شود.

ج)سیستم های مبدل نیمه هادی: فرکانس در سیستم های مبدل نیمه هادی در محدوده 500 تا 100 کیلو هرتز بوده و تبدیل فرکانس به روش های مختلفی انجام می شود. در سیستم های مبدل نیمه هادی توان مبدل با توجه به نوع کاربرد آن تا حدود چندین مگا وات می رسدو

د)سیستم های فرکانس رادیویی: در سیستم های فرکانس رادیویی فرکانس در محدوده 500 تا 100 کیلو هرتز بوده و تبدیل فرکانس به روش گوناگون انجام می شود. در این سیستم ها عمق نفوذ جریان بسیار سطحی و در حدود یک تا دو میلیمتر بوده و در آن از روش گرمایی متمرکز با سرعت تولید بالا استفاده می شود.

اینورتر در کوره القایی

از اینورتر نیز به عنوان منبع تغذیه کوره القایی استفاده می شود. کاربرد اینورتر در صنعت به سال های 1960 میلادی باز می گردد. اینورترها بنا به کاربرد مورد نیاز می توانند به صور مختلفی تقسیم بندی گردند. در اینورتر ها فرکانس خروجی توسط فرکانس تحریک سوئیچ ها تعیین می گردد و در حالت کلی می تواند مستقل از بار باشد به طوری که تحت شرایط گذرا و پایدار بار، ثابت بماند. اما در اینورترهای مورد استفاده برای تغذیه کورهای القایی، فرکانس کلید زنی نمی تواند مستقل از تغییرات بار عمل کند. مزیت اصلی کوره القایی با اینورتر توانایی کنترل فرکانس کلید زنی، متناسب با نیاز بار می باشد. در شکل زیر منظور از مدار میانی، بخش جریان مستقیم در خروجی یک سوساز و در ورودی اینورتر است.

مبدل مستقیم در کوره القایی

مبدل مستقیم منابع تغذیه ای هستند که مستقیما توان را به بار می دهند. این نوع مبدل ها ساده ترین مبدل هایی هستند که برای تغذیه کوره القایی به کار می روند. در این مبدل ها منبع تغذیه اصلی یکسو نمی شود و صرفا با تغییر فرکانس، به منبع تغذیه با فرکانس دیگر تبدیل می گردد.

مبدل با مدار میانی در کوره القایی

این نوع از مبدل ها به دو دسته مبدل با مدار میانی سلفی و مبدل با مدار میانی خازنی تقسیم می گردند. منابع تغذیه ای که دارای مدار واسط خازنی هستند نیز خود بر دو قسم منابع تغذیه با مدار نوسانی سری و منابع تغذیه با مدار نوسانی سری موازی می باشند.

اینورتر این نوع مبدل ها به اینورتر منبع ولتاژ معروفند. مدار یکسوساز در این مبدل ها معمولا از نوع پل سه فاز کنترل نشده (دیودی) می باشد و این باعث می شود که ولتاژ خروجی یکسوساز قابل کنترل نبوده و مقدار ثابتی را داشته باشد. بعد از مرحله یکسوسازی ولتاژ یکسو شده توسط به ولتاژ متناوب و با فرکانس مورد نظر تبدیل می گردد.

جمع بندی

در این مقاله به بررسی مدار الکتریکی پرداخته شد و سعی شد به طور خلاصه مدار کوره القایی مورد بررسی قرار گیرد. منبع تغذیه در مدار یکی از ارکان مهم در مدار الکتریکی به حساب می آید. انتخاب هر یک از  پارامترهای مرتبط با مدار می تواند در طراحی تفاوت ایجاد کند و در افزایش بازده سیستم و کاهش هزینه ها تاثیر گذار باشد.

کوره القایی بدون هسته چیست؟

کوره های القایی ذوب به دو دسته اصلی شامل کوره های القایی ذوب بدون هسته یا بوته ای و کوره های القایی ذوب کانالی طبقه بندی می شوند. کوره القایی بدون هسته، به عنوان کوره القایی فرکانس بالا شناخته می شود، یک مخزن نسوز است که توسط یک سیم پیچ مسی با انرژی الکتریکی، حامل جریان و آب خنک احاطه شده است. همانطور که از نام آن مشخص است، هیچ هسته ای در کوره القایی بدون هسته ارائه نمی شود. جریان الکتریکی در سیم پیچ مسی یک میدان الکترومغناطیسی ایجاد می­کند و انرژی گرمایی تولید می­کند که بار را ذوب می­کند. در این بحث قصد داریم  کوره القایی  بدون هسته را معرفی و کاربردهای آن را ارائه دهیم.

کوره القایی بدون هسته

در کوره های القایی بدون هسته فلز مذاب در داخل یک لایه فشرده نسوز ذوب می شوند. سطح داخلی کوره ذوب القایی بدون هسته یک پاتیل استوانه ای پوشانده شده و سیم پیچ القا به دور این استوانه با رعایت مسائل فنی و حرارتی پیچیده شده است. هادی سیم پیچ القا از لوله های مسی تو خالی ساخته شده تا به وسیله عبور آب خنک گردد.

جریان الکتریکی با عبور از سلف یک میدان مغناطیسی قائم ایجاد می کند که خارج از پاتیل استوانه ای به وسیله یک حلقه مغناطیسی مسیر خود را می بندد. این حلقه در بالا بردن راندمان الکتریکی سیستم و همچنین برای جلوگیری از گرم شدن مواد فلزی اطراف بسیار مفید و موثر می باشد.

* پیشنهاد ما مطالعه: کوره القایی چیست

فرکانس کوره های القایی بدون هسته

کوره های القایی بدون هسته در فرکانس های مختلف ساخته می شوند که در مجموع به سه دسته کلی طبقه بندی می شوند:

• فرکانس شبکه ای که در فرکانس های 50 یا 60 هرتز می باشند.
• فرکانس متوسط که دو دسته طبقه بندی می شوند:

الف. فرکانس بین 500 هرتز تا 50 کیلو هرتز

ب. فرکانس سه برابر شبکه یعنی 150 یا 180 هرتز

• فرکانس رادیویی که در فرکانس های بین 50 کیلو هرتز تا 10 مگا هرتز برای ذوب قطعات کوچک و کاربردهای آزمایشگاهی استفاده می شوند.

در فرکانش شبکه امکان ذوب قطعات کوچک وجود ندارد و در صورت لزوم ذوب این قطعات کوچک، ابتدا باید قطعات بزرگتر در کوره ذوب گردد و سپس این قطعات کوچک به آنها اضافه گردند. کوره های فرکانس متوسط برای ذوب فلزاتی که شرایط ذوب خاصی دارند (مانند فولاد) مورد استفاده قرار می گیرند.

نحوه انتخاب فرکانس مناسب در کوره القایی بدون هسته

در نگاه اول شاید به نظر برسد که استفاده از فرکانس شبکه با توجه به همیشه در دسترس بودن آن بسیار مقرون به صرفه تر خواهد بود. با این وجود بررسی های دقیق تر نشان میدهد که با توجه به هزینه های مربوط به متعادل سازی اتوماتیک در فرکانس شبکه استفاده از فرکانس های متوسط هزینه کمتری در بر خواهد داشت. به طور کلی پارامترهایی که در انتخاب فرکانس های کوره ها مؤثر میباشند عبارتند از:

• تعداد دور سیم پیچ

تعداد دور سیم پیچی با فرکانس رابطه معکوس دارد و این بدان معناست که در فرکانس پایین از تعداد دور بیشتری برای انتقال قدرت یکسان باید استفاده شود که خود مستلزم استفاده از هادی های با ضخامت کمتر و در نتیجه مجرای عبور آب کمتر خواهد بود که امکان گرفتگی مجرای آب بیشتر می گردد. از طرف دیگر بالا بودن فرکانس ولت بر دور سیم پیچ را افزایش داده و میتواند مشکلاتی در عایق بندی آن ایجاد نماید.

• مساله تلاطم مذاب

در کوره های القایی بدون هسته به علت بالا بودن دامنه جریان در مذاب و تلاقی این جریان با فلوی مغناطیسی، نیرویی به وجود می آید که موجب ایجاد تلاطم در مذاب میگردد در فرکانس پایین، این نیرو بسیار مؤثرتر خواهد بود و میتواند در بعضی آلیاژها مضر واقع گردد. از این جهت نوع آلیاژ مورد مصرف برای ذوب باید در انتخاب فرکانس کوره مورد توجه قرار گیرد.

• مسئله راه اندازی

در کوره های القایی با فرکانس پایین به خاطر کم بودن نسبت قطعه به عمق پوستی راه اندازی کوره مشکل و گاه غیر ممکن خواهد بود که از این نظر برای رفع این مشکل حداقل ۱۵ تا ۲۰ درصد کل ظرفیت کوره باید قبلاً ذوب گردیده باشد اما در فرکانس بالاتر دیگر مسئله راه اندازی مطرح نخواهد بود.

• راندمان

راه اندازی ضعیف در فرکانس پایین راندمان ذوب را پایین می آورد در مقابل راندمان مبدل فرکانسی و همچنین تلفات بیشتر در خازن ها و تلفات اضافی در سیم پیچ به همراه افت ولتاژ بیشتر در شین های ولتاژ در کوره های فرکانس متوسط قابل توجه می باشد.

• نسبت وزن مذاب به ظرفیت کوره

به دلیل وجود مسئله تلاطم شدید در کوره های فرکانس پایین نسبت وزن مذاب به ظرفیت کوره باید مقدار کمی در نظر گرفته شود. مثلاً اگر از کوره ۶ تنی با فرکانس ۵۰ هرتز و قدرت ورودی ۱۵۰۰ کیلووات، مقدار ۲۵ تن مذاب تولید شود آنگاه برای تولید ۵ تن مذاب با قدرت ورودی ۳۰۰۰ کیلووات به یک کوره ۱۵ تنی نیاز خواهیم داشت. با افزایش فرکانس این نسبت را می توان بهبود داد. به طوریکه برای تولید ۲۵ تن مذاب در فرکانس ۵۰۰ هرتز به یک کوره ۳ تنی نیاز داریم. بنابراین انتخاب فرکانس مناسب نیاز به محاسبات و بررسی های بیشتری خواهد داشت.

به طور کلی فرکانس های استاندارد در دسترس ۵۰/۶۰ هرتز ،۱، ۳، ۴ و ۱۰ کیلو هرتز می باشد. فرکانس های سه برابر شبکه در قیاس با دیگر فرکانس های متوسط از جذابیت چندانی برخوردار نیستند، چرا که باید مسئله هارمونی ها در منابع تغذیه کوره به دقت مورد توجه قرار گیرند منحنی تقریبی که می تواند در انتخاب فرکانس کوره ها مفید واقع گردد.

زمان ذوب در کوره ­های القایی بدون هسته

یکی از پارامترهای مهم در طراحی کوره تعیین زمان ذوب بهینه برای کوره می­باشد، زیرا زمان ذوب کم و یا زیاد هر یک دارای مزایا و معایب خاص خود می­باشد اگر زمان ذوب کم باشد سبب کاهش تلفات تشعشعی و تلفات حرارتی می شود، همچنین سبب بهبود ریخته گری فولاد به علت جذب اکسیژن کمتر می­شود. البته زمان ذوب کمتر نیاز به توجه بیشتر به شرایط دما و خاک نسوز دارد و همچنین توان کوره به ازاء واحد تن باید افزایش یابد که این امر سبب وارد شدن شوک ­های شدید به خاک کوره و از بین رفتن خاک کوره می­شود. برخی از روش هایی که برای بهبود زمان ذوب گیری بکار می روند عبارتند از:

• شارژ اولیه مناسب
• شارژ مستمر و کافی
• انتخاب توان کوره متناسب با وزن ذوب

ساخت کوره القایی بدون هسته

نمودار شماتیک یک کوره القایی نوع بدون هسته در شکل زیر نشان داده شده است:

دارای سه بخش اصلی زیر است:

• سیم پیچ اولیه
• سیم پیچ ثانویه – بوته سرامیکی حاوی بار، سیم پیچ ثانویه را تشکیل می دهد.
• چارچوب کوره – چارچوب کوره شامل تکیه گاه ها و مکانیزم کج شدن است.

ویژگی ­های ساختمانی کوره القایی نوع بدون هسته عبارتند:

• حاوی هسته آهنی سنگین نیست. بنابراین، هیچ مسیر پیوسته ­ای برای شارژ مغناطیسی وجود ندارد.
• بوته و کویل­ ها وزن کمی دارند و از این رو، کوره را می توان به راحتی برای ریختن کج کرد.

مزایای کوره القایی بدون هسته

مزایای اصلی کوره های القایی بدون هسته به شرح زیر است.

• کوره های القایی بدون هسته سریع کار می کنند.
• هزینه عملیاتی پایینی دارند.
•  کوره های القایی بدون هسته به صورت متناوب عمل کنند.
• شارژ و  مراحل ذوب آنها ساده است.
• زمان ذوب بسیار کم است.
• کنترل دقیق قدرت در کوره القایی بدون هسته وجود دارد.
• کوره القایی بدون هسته عاری از دود، خاک و صدا است.

کاربردهای کوره القایی بدون هسته

کوره های القایی بدون هسته عمدتا در کاربردهای زیر استفاده می شوند:

• تولید فولاد
• ذوب فلزات غیرآهنی مانند برنز، برنج، مس و غیره
• ذوب برای ریخته گری دقیق
• صنعت الکترونیک
• در لحیم کاری، سفت کاری و بازپخت و غیره

تفاوت کوره القایی سری و موازی

در مجموع در کوره های القایی از دو روش شامل روش سری و روش موازی جهت طراحی مدار تولید قدرت استفاده می شود که در بازار با توجه به مدار مورد استفاده به  کوره القایی  سری و کوره القایی موازی معروف هستند. در این مقاله قصد داریم به بررسی و معرفی کوره های القایی سری و موازی بپردازیم و تفاوت این دو مدار را شرح دهیم.

کوره القایی سری و موازی

کوره القایی مدار سری: کوره القایی مدار سری به آن دسته از کوره های القایی گفته می شود که خازن و کویل در آن ها به صورت سری در مدار قرار می گیرند. بنابراین در کوره های القایی سری، سلف و خازن با هم سذی بوده و لینک DC به صورت یک خازن بزرگ می باشد. ضمنا اینورتر نیزا از نوع VSI می باشد. در کوره های القایی سری ولتاژ به صورت موج مربعی و جریان به صورت موج سینوسی می باشد.

کوره القایی مدار موازی: کوره القایی مدار موازی به آن دسته از کوره های القایی گفته می شود که خازن و کویل در آن ها به صورت موازی در مدار قرار می گیرند. در کوره های القایی موازی، سلف و خازن با هم موازی بوده و لینک DC به صورت یک سلف بزرگ می باشد. ضمنا اینورتر نیز از نوع CSI‌ است. در این نوع از کوره ها ولتاژ به صورت موج سینوسی و جریان به صورت موج مربعی است.

* پیشنهاد ما مطالعه: کوره القایی چیست

تفاوت کوره های القایی سری و موازی در چیست؟

تفاوت کوره های القایی سری و موازی را می توان در فرآیند تشدید، اینورتر، بازده ذوب، نحوه اتصال به خطوط شبکه برق، ذخیره انرژی DC، در تلفات حرارتی تریستورهای اینورتر، در تعداد قطعات نیمه هادی و در در کنترل پذیری ذوب خلاصه نمود.

• تفاوت کوره های القایی سری و موازی در فرآیند تشدید

مدار تشدید در یک مبدل تشدید شامل یک سلف و یک خازن و یک مقاومت است. دو مدار مورد استفاده از مبدل های تشدید، مدار تشدید سری و مدار تشدید موازی می باشد.

زمانی که تشدید اتفاق می افتد، سلف و خازن با یکدیگر انرژی مبادله می کنند و مقدار کل انرژی ذخیره شده در مدار تغییر نمی کند. مقدار کل انرژی در حالت تشدید مقداری ثابت است که این مقدار با مقدار انرژی ذخیره شده در سلف یا خازن در نقطه پیک یکسان است. در فرایند تشدید مقداری از انرژی در اثر مقاومت مدار تلف می شود و در نتیجه انرژی ذخیره شده در سلف در هر بار رزونانس کاهش می یابد.

در کوره هایی که دارای مدار سری هستند در فرکانس های پایین تر از فرکانس تشدید مدار خاصیت خازنی داشته و در فرکانس های بالاتر از فراکانس تشدید مدار خاصیت سلفی خواهد داشت. در مدار تشدید سری به علت سری بودن عناصر تشدید هر کدام که راکتانس بیشتری داشته باشد تعیین کننده خازنی بودن و یا سلفی بودن مدار هستند. با توجه به ویژگی فوق در مدار تشدید سری در ناحیه خازنی با افزایش فرکانس و نزدیک شدن آن به فرکانس تشدید، انرژی و جریان مدار افزایش می یابد اما در ناحیه سلفی با کاهش فرکانس و نزدیک شدن آن به فرکانس تشدید، انرژی و جریان مدار افزایش می یابد.

در مدار تشدید موازی  و در فرکانس های پایین تر از فرکانس تشدید مدار خاصیت سلفی داشته و در فرکانس های بالاتر از فرکانس تشدید مدار خاصیت خازنی خواهد داشت. در مدار تشدید موازی در ناحیه سلفی با افزایش فرکانس و نزدیک شدن آن به فرکانس تشدید، انرژی و ولتاژ مدار افزایش می یابد، اما در ناحیه خازنی با کاهش فرکانس منبع و نزدیک شدن آن به فرکانس تشدید، انرژی و ولتاژ مدار افزایش می یابد.

از این رو در کوره های القایی سری و موازی به علت عبور تمام جریان از تک تک المان ها، هر یک از عناصر خازنی و یا سلفی باید توانایی تحمل این جریان ها را داشته باشند. از دیدگاه عملی کوره های سری در فرکانس های پاینی و کوره های موازی در فرکانس های بالا کاربرد دارند. برای سیم پیچ های القاگر امپدانس بالا از توپولوژی سری و برای سیم پیچ ها القاگر امپدانس پایین از توپولوژی موازی استفاده می شود.

• تفاوت کوره های القایی سری و موازی در اینورتر

عمده ترین تفاوت در کوره های القایی سری و موازی در بخش اینورتر کوره های القایی می باشد.  با روابط فیزیک می توان ثابت کرد که توان و ولتاژ خروجی در اینورتر کوره های موازی بیشتر از سری است. بعبارتی کوره های القایی موازی به دلیل این مزیت در کاربردهای القایی انتخاب مناسب تری محسوب می شوند که البته این طرح دارای معایبی است برای مثال زمانی که کوره در حال زینتر است، با کم و زیاد کردن پتانس کوره بهترین توان در پتانس بیشینه رخ می دهد  و ضریب توان کاهش می یابد و در نتیجه این امر بازده انرژی کاهش می یابد.

• تفاوت کوره های القایی سری و موازی در بازده ذوب

بازده ذوب بیانگر نحوه مصرف انرژی در هر ذوب است. به بیان دیگر مقدار راندمان مصرف انرژی برق را نشان میدهد. اگر همه موارد طراحی و بکارگیری المانهای مناسب رعایت شود، بازده کوره سری ماکزیمم تا ۵ درصد میتواند بیشتر از کوره موازی باشد.هیچ یک از سازندگان این پارامتر را در مورد کوره های تولید شده خودشان ذکر نمی کنند. دلیل آن پیچیدگی اندازه گیری و عدم توانایی برای اثبات صحت مدعاست. اما از نظر کاربران کمتر بودن قیمت تمام شده برق برای هر کیلوگرم ذوب میتواند معیاری برای تشخیص وضعیت راندمان باشد.

• تفاوت کوره های القایی سری و موازی در نحوه اتصال به خطوط شبکه برق

این پارامتر نشان دهنده بخش ورودی کوره است که شبکه برق به آن متصل می شود. مدارهای مختلفی برای ورودی وجود دارد که دو نوع معروف آنها عبارتند از : پل دیودی و پل تریستوری که از آنها به عنوان رکتیفایر نیز نام برده میشود. هر کدام از این مدارات مزایا و معایب خود را دارند. در رکتیفایر دیودی، هیچگونه کنترلی بر روی ولتاژ دریافتی از شبکه وجود ندارد. از طرفی مقدار ضریب قدرت میتواند در این مدار بزرگ باشد که مطلوب است. در عوض در رکتیفایر تریستوری ولتاژ خروجی بر حسب ولتاژ ورودی شبکه قابل تنظیم است، ولی ضریب قدرت در شرایطی که ولتاژ خروجی کمتر از ولتاژ ورودی باشد کوچکتر است که این امر نامطلوب است. با افزایش ولتاژ خروجی در رکتیفایر تریستوری عملکرد آن همانند رکتیفایر دیودی خواهد شد.

در کوره های سری معمولاً از توانهای پایین تا توان ۶۰۰ کیلو وات کوره یک تن)، از پل دیودی استفاده می شود. در کورههای موازی لازم است تا در تمام توانها از رکتیفایر تریستوری استفاده شود. در کوره های با تکنولوژی جدید، بخش ورودی از نوع رکتیفایر دیودی است. اما یک بخش دیگر به آن اضافه گردیده تا قابلیت تنظیم ولتاژ همانند کوره های موازی حفظ گردد. به همین دلیل بخش ورودی این کورها، مزایای هر دو کوره سری و موازی را دارد.

• تفاوت کوره های القایی سری و موازی در ذخیره انرژی DC

در خروجی بخش رکتیفایر، معمولاً یک بخش ذخیره کننده انرژی وجود دارد که وظیفه آن تثبیت بیشتر قدرت خروجی و جلوگیری از نوسان میباشد. دو عنصر ذخیره کننده انرژی عبارتند از : سلف (چوک) و خازن، هر دو می توانند بخوبی انرژی را ذخیره کنند. نمی توان مزیت خاصی را نسبت به یکدیگر برای آنها ذکر کرد، بلکه بسته به نوع مدارات جانبی، یکی از این دو باید استفاده شود و نمی توان آنها را بجای یکدیگر بکار گرفت. ساخت خازن به تکنولوژی بالاتری نیاز دارد و طول عمر آن در مقایسه با سلف کمتر است.

• تفاوت کوره های القایی سری و موازی در تلفات حرارتی تریستورهای اینورتر

تلفات حرارتی تریستورهای اینورتر بطور مستقیم با فرکانس و جریان و ولتاژ اینورتر در ارتباط است. در کوره های موازی، فرکانس کار کوره تغییرات کمی دارد. در کوره های سری تغییرات فرکانس بیشتر است. همچنین جریان در تریستورهای موازی از سه تا هفت برابر کمتر از کوره های سری است. این دو پارامتر باعث شده اند تا تلفات در تریستورهای کوره های سری، بیشتر باشند. در تکنولوژی جدید، فرکانس کار همانند کوره های موازی دارای تغییرات کمی است. گرچه مقدار فرکانس کار، کمتر از کوره های مشابه موازی است که باعث میشود تا تلفات کاهش یابد اما جریان بیشتر از کوره های موازی است.

• تفاوت کوره های القایی سری و موازی در تعداد قطعات نیمه هادی

در کوره های موازی و سری مشابه، تعداد المانها در بخش ورودی یکسان است، اما نوع آنها فرق می کند. در کوره های سری از دیود و در کوره های موازی از تریستور استفاده میشود. تعداد تریستورها در بخش اینورتر، در هر دو کوره یکسان است. اما در کوره سری به تعداد تریستورها از دیود نیز استفاده میشود. کوره های موازی دارای یک تریستور اضافه در بخش اینورتر هستند که تنها در هنگام استارت اولیه از آن استفاده می شود.

• تفاوت کوره های القایی سری و موازی در کنترل پذیری ذوب

نحوه کنترل توان در کویل ذوب در کوره های سری، بدلیل آنکه از پل دیودی در ورودی استفاده شده است، امکان این وجود دارد تا اپراتور در صورت تمایل و در حین ذوب گیری، توان دستگاه را کم و زیاد کند. اما در کوره های موازی، بدلیل استفاده از رکتیفایر تریستوری در ورودی، بهتر است تا همیشه دستگاه با بالاترین توان کار کند. زیرا در صورتی که توان دستگاه در حین ذوب کاهش یابد توان راکتیو در ورودی بالا رفته و هزینه ذوب افزایش می یابد.

مقایسه انواع مختلف مدارهای تولید قدرت

• تغذیه مدار: در مدار موازی اینورتر با جریان الکتریکی و در مدار سری با ولتاژ تغذیه می شود.
• کنترل توان: در مدار موازی کنترل توان توسط تغییر ولتاژ dc و در مدار سری با تغییر فرکانس انجام می شود.
• ضریب توان: ضریب توان در مدار موازی متغیر و در مدار سری با توان ثابت در کلیه زمان ها بوده است.
• تغییر توان: در مدار موازی تغییر توان بر اساس نوسان ولتاژ خط و در مدار سری حفظ توان ثابت در حین اعمال ولتاژ نوسانی استفاده می شود.
• عبور جریان: در مدار موازی عبور جریان از تجهیزات تولید قدرت فقط به صورت Active از تجهیزات تولید قدرت انجام می شود و در مدار سری عبور جریان Reactive  به همراه جریان Active از تجهیزات تولید قدرت است.
• متاثر شدن توان از عوامل منفی: در مدار موازی متاثر شدن توان از عوامل منفی در ولتاژ  و در مدار سری از جریان و ولتاژ است.
• وجود اتصال کوتاه: در مدار سری وجود اتصال کوتاه در مدار منجر به خرابی در تجهیزات و در مدار موازی وجود مدار ضد اتصال کوتاه موجود است.

انعطاف پذیری: انعطاف پذیری مدار موازی کم جهت با کاربردهای مختلف و در مدار سری انعطاف پذیری بالا و با کاربردهای مختلف است.

چوک چیست

در الکترونیک، چوک یا راکتور یک خفه کن برای مسدود کردن جریان‌های متناوب فرکانس بالا (AC) در حین عبور جریان مستقیم (DC) و AC با فرکانس پایین در یک مدار است. چوک معمولا از سیم پیچی از سیم عایق تشکیل شده است که اغلب بر روی یک هسته مغناطیسی پیچیده می شود. چوک با کنترل جریان می‌تواند جلوی نوسانات نامطلوب را بگیرد و آن را کنترل کند. به این ترتیب در افزایش عمر دستگاه‌ها تأثیر خواهد گذاشت.

چوک در واقع یک سلف است که برای اهداف مختلف مانند فیلتر کردن، تثبیت منبع جریان ثابت و جلوگیری از افزایش ناگهانی جریان به مدارهای الکتریکی اعمال می شود. در صنعت فولاد از هر دو سلف AC و DC استفاده می شود. در کوره القایی از چوک DC  استفاده می شود و وظیفه آن ایجاد یک منبع جریان در وروی اینورتر کوره القایی است. چوک DC در اندوکتانس و توان مشخص ساخته می شوند و در کوره های القایی نصب می شوند. با مطالعه این مطلب خواهید دانست چوک چیست و چگونه کار می‌کند، همچنین با انواع ‌چوک و کاربرد آن در  کوره القایی  آشنا خواهید شد.

* پیشنهاد ما مطالعه: کوره القایی چیست

انواع چوک

چوک­ ها به دو دسته کلی تقسیم می­شوند:

چوک ­های فرکانس صوتی: چوک ­های فرکانس صوتی برای مسدود کردن فرکانس­های صدا و خطوط برق طراحی شده و برای مسدود کردن فرکانس­های صدا و خطوط برق و در عین حال برای عبور از DC استفاده می­شود.

چوک های فرکانس رادیویی: چوک های فرکانس رادیویی برای مسدود کردن فرکانس ­های رادیویی و در عین حال عبور صدا و DC طراحی شده اند.

چوک یا خفه کننده فرکانس صوتی

خفه کن فرکانس صوتی دارای هسته های فرومغناصیسی هستند که اغلب شبیه ترانسفورماتورها، با هسته­ های آهنی چند لایه و شکاف هوا ساخته می­شوند. چوک­ ها اغلب در طراحی منابع تغذیه یکسوکننده برای تجهیزات لوله خلاء مانند گیرنده­ های رادیویی یا تقویت کننده ها استفاده می­شود. آنها معمولاً در کنترل‌ موتور جریان مستقیم برای تولید جریان مستقیم (DC) یافت می‌شوند، جایی که آنها همراه با خازن‌های الکترولیتی بزرگ برای حذف امواج ولتاژ (AC) در خروجی DC استفاده می‌شوند.

مدار یکسو کننده که برای فیلتر خروجی چوک طراحی شده است ممکن است ولتاژ خروجی DC زیادی تولید کند و در صورت برداشتن سلف، یکسو کننده و خازن فیلتر را در معرض جریان های شدید و موج دار قرار دهد. با این حال، خازن‌های الکترولیتی مدرن با درجه‌بندی جریان موج دار بالا، و تنظیم‌کننده‌های ولتاژی که بیشتر از چوک‌ها موج‌های منبع تغذیه را حذف می‌کنند، می‌توانند چوک‌های سنگین و حجیم را از منابع تغذیه فرکانس شبکه حذف کنند.

چوک های فرکانس رادیویی

چوک های فرکانس رادیویی (RFC) اغلب دارای پودر آهن یا هسته فریت هستند که عملکرد کلی دستگاه را افزایش می دهد. آنها اغلب در الگوهای پیچیده برای کاهش تلفات خود خازنی پیچیده می شوند. چوک های فرکانس های بالاتر دارای هسته های غیر مغناطیسی پایین هستند. شکل مدرن چوک مورد استفاده برای حذف نویز RF دیجیتال از خطوط، مهره فریت است، یک هسته فریت استوانه‌ای یا چنبره‌ای شکل که روی یک سیم می‌لغزد. اینها اغلب روی کابل های کامپیوتر دیده می شوند.

چوک های حالت معمولی

چوک های حالت معمولی یا حالت مشترک دارای ویژگی­ های چوک­های فرکانس صوتی و رادیویی هستند. این چوک ها برای سرکوب تداخل الکترومغناطیسی (EMI) و تداخل فرکانس رادیویی (RFI) که اغلب روی سیم های جریان بالا مانند خطوط منبع تغذیه وارد می شوند، مفید هستند. کاهش این نویز اغلب با استفاده از یک خفه کننده حالت معمولی انجام می شود. چوک های حالت معمولی اجازه می دهند از جریان های دیفرانسیل عبور کنند در حالی که سیگنال هایی را که هر دو سیم را تحت تأثیر قرار می دهند مسدود می کنند.

چوک در کوره های القایی

همانطور که در مقدمه بیان شد در کوره القایی از چوک DC استفاده می شود و  وظیفه آن ایجاد یک منبع جریان در وروی اینورتر کوره القایی است. چوک DC در اندوکتانس و توان مشخص ساخته می شوند و در کوره های القایی نصب می شوند.

چوک یا راکتور AC

راکتورهای AC لزوما در مدار قدرت کوره‌های القایی نصب نمی‌شوند و ممکن است طبق طرح طراحی اولیه اعمال شوند. راکتورها در صورت استفاده در مدار کوره القایی، در پیکربندی تک فاز و معمولاً موازی با بانک خازن خواهند بود که در صورت نیاز انرژی خازن را مستقر می کند و مدار تشدید کامل را به همراه خواهد داشت.

چوک یا راکتور DC

راکتور یا چوک دی سی، که DC-link نیز نامیده می شود، در واقع یکسو کننده و اینورتر را به هم متصل می کند تا یک منبع جریان DC ثابت برای اینورتر به عنوان ورودی ارائه کند. راکتورهای DC با اندوکتانس و توان از پیش تعریف شده طراحی و نصب می شوند.

کاربرد استفاده از راکتور DC در کوره القایی

• عدم تماس فیزیکی بین سیم پیچ القایی و دیواره رگ گرم شده
• راه اندازی و خاموش شدن سریع بدون اینرسی حرارتی
• اتلاف حرارت کم
• کنترل دقیق دمای محصول و دیواره رگ بدون شلیک بیش از حد
• ورودی انرژی بالا. ایده آل برای کنترل خودکار یا میکرو پردازنده
• منطقه خطر ایمن یا عملیات صنعتی استاندارد در ولتاژ خط
• گرمایش یکنواخت بدون آلودگی با راندمان بالا
• هزینه های جاری پایین
• کار با دمای پایین یا بالا
• ساده و انعطاف پذیر برای کار
• کاهش هزینه های نگهداری
• افزایش کیفیت محصول

روش ساخت کوره القایی آلومینیوم

آلومینیوم فلزی است که اغلب بازیافت می­شود و مورد استفاده مجدد قرار می­گیرد. این فلز در صنعت حمل و نقل، صنعت هوافضا، ساخت و ساز، محصولات خانگی از همه نوع، الکترونیک، بسته بندی، خطوط برق و بسیاری از کاربردهای دیگر استفاده می­شود. آلومینیوم فلزی با چگالی کمتر است، از این رو کوره ذوب آلومینیوم به طور خاص به منظور ذوب آلومینیوم طراحی شده است. فلزات با چگالی کمتر مانند آلومینیوم برای ذوب شدن به گرمای توزیع شده یکنواخت نیاز دارند و گرما باید در دمای دقیق حفظ شود. در این مقاله قصد داریم روش ساخت کوره القایی آلومینیوم و کاربردهای آن را شرح دهیم در ادامه با ما همراه باشید.

ذوب تراشه آلومینیوم

تراشه­ های آلومینیومی به دلیل تمایل به شناور شدن بر روی سطح آلومینیوم مذاب هنگامی که به اکثر کوره­ ها اضافه می­شوند، برای ذوب شدن چالش برانگیز هستند. یک سیستم ذوب تراشه آلومینیوم با استفاده از کوره القایی بدون هسته سنتی می­تواند با هم زدن ذاتی خود به غلبه بر این مشکل کمک کند. همزدن به غوطه ور شدن و شکستن توده­ های تراشه ­های آلومینیومی کمک می­کند و به آنها اجازه می­دهد تا با کارایی بیشتری نسبت به کوره با هم زدن کم یا بدون هم زدن ذوب شوند.

* پیشنهاد ما مطالعه: کوره القایی چیست

مزایای استفاده از کوره القایی ذوب آلومینیوم

1. انعطاف پذیری عملیاتی

• سیستم‌های کوره‌های القایی کوچک‌تر هستند و ردپای قابل کنترل‌تری دارند.
• تعویض آسان آلیاژها
• در صورت نیاز می تواند بلافاصله بدون عواقب پرهزینه خاموش شود.

2. افزایش بهره وری

• با القاء منبع گرما، خود فلز است.

3. کیفیت فلز بهتر/تمیزتر

• کوره­ های ذوب القایی گاز تولید نمی­کنند.
• کوره ­های گازسوز و احتراق فلز را در معرض گازها و اکسیژن قرار می­دهند که ناخالصی ­هایی را به فلز اضافه می­کنند.

4. محیط کاری بهتر

• با ذوب القایی گرمای باقیمانده کمی وجود دارد و صدای کمتری وجود دارد.
• کوره­ های گازسوز گرمای زیادی از خود خارج می­کنند و کوره­ های احتراق بسیار پر سر و صدا هستند.

بهترین کوره­ های ذوب آلومینیوم

در این بخش بهترین روش ذوب الومینیوم معرفی می­شود.

1. حرارت مستقیم الکتریکی (DEH)

• ذوب القایی دقیق قابل کنترل
• ذوب سریعتر، تمیزتر و کارآمدتر
• منبع تغذیه مستقل و کوره فشرده برای کاهش زمان، تلاش و هزینه نصب
• ایده آل برای دایکست، قالب دائمی و عملیات ریخته­ گری آلومینیوم

2. کوره­ های هیبریدی

• انعطاف پذیری بیشتر آلیاژ و عمر نسوز
• پوشش گاز خنثی، حذف زباله و تغییر سریع آلیاژ
• ایده آل برای ریخته گری دال و بیلت در هوافضا

3. کوره های بدون هسته سنتی

• کوره‌های القایی بدون هسته عملکرد عالی و دوام فوق‌العاده را برای تمام نیازهای کارخانه ذوب شما بدون توجه به اندازه ریخته‌گری شما ارائه می‌دهند.
• قادر به پاسخگویی به نیازهای تقاضای ریخته­ گری سرمایه­ گذاری، ریخته ­گری­ تخصصی و صنعت آلومینیوم است.

4. کوره­ های بوته متحرک

• به طور گسترده توسط مغازه­ های ذوب آلومینیوم استفاده می­شود.
• انعطاف پذیری عالی آلیاژی را فراهم می­کند.
• طراحی و پیکربندی را بر اساس فضا و نیازهای عملیاتی خود انتخاب کنید.

ساخت کوره القایی آلومینیوم

کوره ذوب آلومینیوم از نوع القایی، با استفاده از سیم پیچ جریان متناوب (القای الکترومغناطیسی) برای ذوب آلومینیوم استفاده می­کند و از آب به عنوان خنک کننده برای سیستم استفاده می­شود.

کوره های ذوب القایی نسبت به سایر کوره‌ها توانایی بیشتری در تولید دمای یکنواخت و دقیق لازم برای پردازش آلومینیوم دارند. در یک کوره ذوب القایی، عمل میدان الکترومغناطیسی در واقع آلومینیوم را در حین ذوب شدن به هم می­زند و به آلومینیوم اجازه می­دهد یکپارچگی خود را حفظ کند. هر گونه ناخالصی هنگام ذوب شدن به سمت بالا افزایش می یابد و آلومینیوم خالص به پایین فرو می رود.

کوره ذوب آلومینیوم می­تواند آلومینیوم را به سرعت ذوب کند. کوره های القایی به طور کلی هزینه کمتری نسبت به بودجه عملیاتی و نگهداری دارند. هنگام انتخاب کوره ذوب آلومینیوم خود، باید عوامل مختلفی را در رابطه با مشخصات کوره و بسته به حجم مواد مورد پردازش و تولید در نظر بگیرید. این عوامل عبارتند از:

• نرخ ذوب:  به میزان ذوب آلومینیوم در یک دوره زمانی خاص اشاره دارد.
• بازده کوره: بازده کوره مقدار فلز مذابی است که پس از در نظر گرفتن ضریب بهره برداری می توان انتظار داشت در یک دوره زمانی معین به دست آید.
• بازده ریخته گری: به مقدار محصول نهایی ریخته گری اشاره دارد. برای تعیین این رقم باید تلفات ناشی از ریختن و قالب­ گیری در نظر گرفته شود تا میزان آلومینیوم ذوب شده برای رسیدن به مقدار مورد نیاز محصول نهایی تعیین شود.
• میزان ریختن بر اساس فاکتورهای فوق و بازده حرارتی سیستم تعیین می­شود.
• عملکرد کوره: شاخص عملکرد از آنچه کوره می­گیرد و نرخ ذوبی که می­دهد محاسبه می­شود.

نحوه عملکرد القا در ذوب آلومینیوم

با عبور جریان از سیم پیچ القایی، میدان مغناطیسی تشکیل می شود. اعمال جریان متناوب از طریق این سیم پیچ منجر به تغییر جهت میدان مغناطیسی با همان سرعت فرکانس جریان متناوب می شود. وقتی مواد شارژ آلومینیوم اضافه می شود، قانون فارادی اعمال می شود. ولتاژ القایی منجر به عبور جریان از مواد در میدان مغناطیسی می­شود. با عبور جریان از مواد، مقاومت در برابر حرکت الکترون ها وجود دارد. موادی که در برابر جریان الکترون ها مقاومت بیشتری دارند، با عبور جریان از آنها، گرمای بیشتری از خود تولید می کنند. گرمای القایی در ماده محصول توسط جریان تولید می­شود. سپس گرما از سطح محصول با رسانایی حرارتی از طریق ماده منتقل می­شود.

هنگامی که فلز مذاب می­شود، میدان مغناطیسی نیز باعث حرکت مواد می­شود. این هم زدن القایی نامیده می شود و مواد را مخلوط می کند تا مخلوط یکنواخت تری ایجاد کند که به آلیاژسازی کمک می کند. سیستم های خنک کننده آب معمولا کویل ها را خنک نگه می دارند، اما از آنجایی که آلومینیوم فلزی با دمای پایین است، سیستم حرارتی مستقیم الکتریکی می تواند با هوا خنک شود و آن گزینه ­ای عالی برای ذوب آلومینیوم در نظر گرفته می­شود.

تهران القا  تولیدکننده کوره القایی  است که با پشتوانه علمی و فنی خود به طراحی، تولید و ساخت انواع کوره القایی پرداخته است.

آموزش ساخت کوره القایی خانگی

ذوب فلز القایی به طور فعال در صنایع مختلف مانند مهندسی مکانیک، متالورژی و تولید جواهرات استفاده می شود. این ماده تحت تأثیر جریان الکتریکی گرم می شود که امکان استفاده از گرما را با حداکثر کارایی فراهم می کند. در کارخانه های بزرگ، واحدهای صنعتی ویژه ای برای این کار وجود دارد، در حالی که در خانه می توانید یک  کوره القایی  ساده و کوچک را با دستان خود مونتاژ کنید. فناوری ها و توصیفات شماتیک زیادی از این فرآیند در اینترنت و مجلات ارائه شده است، اما هنگام انتخاب، ارزش آن را دارد که در مدلی که در عملیات کارآمدتر است و همچنین مقرون به صرفه و پیاده سازی آن آسان است، استفاده شود. در ادامه این مقاله سعی می شود روش ساخت کوره القایی خانگی را معرفی می کنیم در ادامه همراه ما باشید.

* پیشنهاد ما مطالعه: کوره القایی چیست

کوره  القایی

کوره القایی به عنوان ساده ترین وسیله برای تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی حرارتی شناخته می شود. کاربرد القایی یک فناوری استراتژیک و پرکاربرد است که در ذوب فلزات با استفاده از انرژی الکتریکی کاربرد دارد. تئوری گرمایش القایی مانند یک ترانسفورماتور است که وقتی جریان وارد سیم پیچ می شود میدان مغناطیسی در اطراف آن شکل می گیرد. کوره القایی متشکل از یک استوانه توخالی و یک سیم پیچ است که به دور آن پیچیده شده که سیم پیچ لوله های مسی توخالی ساخته شده که آب برای خنک سازی لوله در آن جریان می یابد. مواد درون کوره با اعمال ولتاژ به کویل کوره و ایجاد میدان مغناطیسی، انرژی لازم برای ذوب کردن را دریافت می نماید. کوره القایی یک مدار الکترونیکی است.کوره القایی باعث میشود فلزاتی به داخل سیم پیچ آن می رود گرم شود و در صورت قدرت بالای مدار ذوب خواهد شد. که در آن گرما توسط گرمایش القایی تأمین می‌گردد. ظرفیت کوره‌های القایی از کمتر از یک کیلوگرم تا صد تن متغیر بوده و برای ذوب آهن و فولاد، مس، آلومینیوم و فلزات گرانبها کاربرد دارد.

این کوره ها در اصل نوعی کوره است که خودش گرمایی ندارد ولی فلزی که به داخل سیم پیچ می رود گرم و به حد ذوب میرسد. دلیل گرم شدن فلز به خاطر امواجی است که داخل سیم پیچ وجود دارد. دستگاه ترانس کوره القایی برق ورودی را که باید جریان بالای داشته باشد از dc به ac با فرکانس بالا تبدیل می کند و این برق را به سیم پیچ می دهد. زمانی که برق در سیم پیچ جریان پیدا می کند یک شار مغناطیسی در داخل آن بوجود می آید. این نوع از شار خاصیت این را دارد که باعث افزایش حرارت فلزات شود.

کوره القایی خانگی

کوره های ذوب خانگی از نظر طراحی نسبتاً ساده هستند و معمولاً فقط از سه قسمت اصلی تشکیل شده اند که در یک جعبه محکم قرار می گیرند. این شامل:

• عنصری که جریان متناوب فرکانس بالا تولید می کند.
• یک قطعه مارپیچی ساخته شده از یک لوله مسی یا سیم ضخیم، به نام سلف.
• بوته ظرفی که در آن ذوب انجام می شود و از مواد نسوز ساخته شده است.

البته چنین تجهیزاتی به ندرت در زندگی روزمره استفاده می شود، زیرا همه صنعتگران به چنین واحدهایی نیاز ندارند. طرح های مختلفی برای مونتاژ ذوب های القایی در خانه وجود دارد.

مونتاژ کوره القایی خانگی

قبل از مونتاژ چنین کوره ای، ابزار را فراموش نکنید. مونتاژ طبق یک نقشه شماتیک انجام می شود، همچنین توصیه می شود به دستورالعمل ­های گام به گام مراجعه کنید، این شما را از خطاها و آسیب به عناصر نجات می دهد.

یک کوره خانگی برای ذوب فلزات طراحی نسبتاً ساده ­ای دارد. در این نوع از کوره ­ها بوته در یک سلف قرار می­گیرد، انتهای سیم پیچ به یک منبع جریان متصل می شود. هنگامی که جریان از سیم پیچ عبور می کند، یک میدان الکترومغناطیسی بردار متغیر در اطراف آن ظاهر می شود. در میدان مغناطیسی، جریان­ های گردابی به وجود می آیند که عمود بر بردار خود هدایت می شوند و از یک حلقه بسته در داخل سیم پیچ عبور می کنند. آنها در حین گرم کردن فلز قرار داده شده در بوته تا نقطه ذوب از آن عبور می کنند.

انواع بوته در کوره های القایی محبوبیت بیشتری دارند. این به دلیل عملکرد بالا و سهولت کار آنها است. یک برقکار با تجربه در صورت لزوم می تواند یک کوره القایی بسازد. بوته را می توان از فروشگاه تهیه کرد و با یک مدار لامپ، یک باتری ترانزیستور و یا با یک اینورتر جوشکاری به عنوان یک ژنراتور در ساخت کوره القایی استفاده کرد.

ساخت کوره القایی با لامپ

در سال های اخیر استفاده از لامپ در کوره القایی کمتر شده است زیرا هنگام جابه جایی نیاز به مراقبت دارند. مونتاژ این نوع کوره القایی می تواند در چند مرحله انجام شود.

در این نوع از کوره القایی از 4 لامپ استفاده می شود که به صورت موازی به هم متصل می شوند. سیم مسی مورد استفاده باید به صورت مارپیچ به هم متصل شود. کویل های ایجاد شده باید قطری بین 8 تا 16 سانتی متر داشته باشند که فاصله بین آنها کمتر از 5 میلی متر نباشد. باید در نظر داشت که مقدار نسبتا زیادی سیم مورد نیاز است، زیرا یک بوته باید در داخل پیچ ها قرار گیرد. مارپیچ ایجاد شده در محفظه ای قرار می گیرد که از ماده ای ساخته شده است که جریان الکتریکی را هدایت نمی کند. بنابراین می توانید با اتصال یک خازن ، کارایی مدار را افزایش دهید. در مجموع لامپ های مورد استفاده باید از ضربه های مکانیکی محافظت شوند

ساخت کوره القایی با یک باتری ترانزیستور

ساخت چنین مداری در ساخت کوره القایی بسیار پیچیده است. برای ساخت به ترانزیستورهایی با ظرفیت­های مختلف، یک خازن و از سیم مسی با دو قطر مختلف استفاده می­شود. هنگام استفاده از باتری ترانزیستور سازه بسیار گرم می­شود بنابراین باید از خنک کننده موثر استفاده کرد. در ساخت کوره القایی خازن های خریداری شده برای بدست آوردن باتری در یک مدار جمع می شوند و لوله مسی خریداری شده با قطر حدود یک میلی متر روی آنها پیچیده شده است. در این نوع از کوره القایی یک باتری 12 ولتی می­تواند به عنوان منبع تغذیه استفاده شود. در این نوع از کوره مدار ایجاد شده در یک گرافیت که دی الکتریک هستند قرار می­گیرد. بنابراین تنها در صورت وجود مهارت­ های کاری خاص، ساخت چنین کوره­ای ضروری است.

ساخت کوره القایی با یک اینورتر جوشکاری

می توان با استفاده از اینورتر جوشکاری به عنوان ژنراتور یک کوره القایی ذوب فلز ایجاد کرد. این نوع استفاده از ذوب فلز بیشترین کاربرد را دارد. در ساخت کوره القایی با یک اینورتر جوشکاری می توان از لوله مسی نازک به عنوان ماده اصلی استفاده کرد. قطر توصیه شده آن حدود 8-10 سانتی متر است.

خنک کننده تجهیزات در ساخت کوره القایی

هنگام ایجاد یک کوره القایی، بیشترین مشکلات با خنک کننده ایجاد می­شود. این به دلیل نکات زیر است:

در حین کار، نه تنها فلز مذاب، بلکه برخی از عناصر تجهیزات نیز گرم می شود. به همین دلیل است که برای عملکرد طولانی مدت نیاز به خنک کننده موثر است. روش مبتنی بر استفاده از جریان هوا با راندمان پایین مشخص می­شود. علاوه بر این، نصب فن­ ها در نزدیکی کوره توصیه نمی­شود. این به این دلیل است که عناصر فلزی می­توانند بر جریان­ های تولید شده تأثیر بگذارند. به عنوان یک قاعده، خنک سازی با تامین آب انجام می­شود. ایجاد یک مدار خنک کننده آب در خانه نه تنها دشوار است، بلکه غیراقتصادی است. نسخه های صنعتی کوره دارای یک مدار داخلی هستند که برای اتصال آب سرد کافی است.

تهران القا  تولیدکننده کوره القایی  است که با پشتوانه علمی و فنی خود به طراحی، تولید و ساخت انواع کوره القایی با توان 10 الی 250 کیلو وات و فرکانس 10 الی 120 کیلو هرتز می پردازد.

روش ساخت کوره القایی ذوب مس

مس یک فلز انتقالی است، به این معنی که این فلز رسانای خوبی برای جریان الکتریسیته و گرما است. این ویژگی ارزشمند مس است که آن را برای سیم کشی ارزشمند می­کند. فلز مس به راحتی ذوب می شود و به هر شکلی که کاربر نیاز دارد تغییر شکل دهد. این مقاله به طور خلاصه فرآیند ذوب مس را و اینکه چرا  کوره القایی  وسیله ایده آلی برای انجام این کار است، توضیح می دهد.

ذوب مس

فلز مس در کوره ­های ذوب مس در دمای 1981.4 درجه فرانهایت یا 1083 درجه سانتی گراد ذوب می­شود. این سوال که چگونه مس را ذوب کنیم یک سوال ساده است. شما به کوره ای نیاز دارید که بتواند فلز را تا دمای بالاتر از آن گرم کند و گرما را حفظ کند.

ضایعات مس خود را در بوته (کوره) قرار دهید و کوره را روشن کنید. هنگامی که به نقطه ذوب رسیدید، دما را در یک سطح ثابت نگه دارید تا زمانی که تمام مس مایع شود. کوره القایی گرما را بهتر از سایر انواع کوره‌ها در سطح پایدار نگه می‌دارد و می‌تواند تولید نرم‌تر و پایدارتری ارائه دهد، به این معنی که محصول نهایی شما قوی‌تر خواهد بود.

* پیشنهاد ما مطالعه: کوره القایی چیست

کوره­ های القایی و ذوب مس

آلیاژهای مس، که شامل قلع و برنزهای قلع و برنج است، عمدتا در کوره‌های قوس الکتریکی و القایی و کمتر در کوره‌های شعله‌ای که با سوخت مایع کار می‌کنند، ذوب می‌شوند. از آنجایی که تقریباً تمام عناصر تشکیل دهنده آلیاژهای مس به راحتی اکسید می شوند، فرآیند ذوب اجباری می شود.

کوره القایی اغلب در زمینه متالورژی استفاده می­شود، بنابراین این مفهوم برای افرادی که کم و بیش با فرآیند ذوب فلزات مختلف در ارتباط هستند به خوبی شناخته شده است. این دستگاه به شما امکان می­دهد الکتریسیته تولید شده توسط میدان مغناطیسی را به گرما تبدیل کنید و در ذوب فلزات استفاده کنید.

در حالی که کوره‌های زیادی وجود دارند که می‌توانند به نقطه ذوب مس برسند، سیستم ذوب القایی وسیله‌ای ایده‌آل برای ذوب مس است، زیرا این کوره‌ها از سیم‌پیچ الکتریکی در ولتاژ پایین و جریان بالا برای انتقال انرژی گرمایی به شیوه‌ای کارآمد و قابل کنترل استفاده می‌کنند.

مزایای فناوری القایی برای تولیدکنندگان و ریخته‌گران مس و آلیاژ مس:

• کنترل دقیق متالورژی و دما
• قطعات کوره های القایی نیازی به تعویض یا تعویض مداوم ندارند
• کوره های ذوب القایی در مورد آلیاژسازی انعطاف پذیرتر هستند
• ذوب سریعتر/کارآمدتر
• هم زدن همگن
• تلفات کم فلز
• حفظ بیشتر محیط زیست
• کوره های القایی آلاینده های بسیار کمتری نسبت به انواع دیگر کوره ها منتشر می کنند
• محیط کار دوستانه ­تر در مقابل کوره­ های سوخت فسیلی

طراحی و روش ساخت کوره القایی

قسمت­ های مختلف کوره القایی را میتوان به بوته، تاسیسات الکتریکی تقسیم بندی کرد. بوته مهمترین جزء کوره القایی به شمار می­آید. بوته حاوی اسکلت فلزی، کوره، کویل جداره و هسته ترانسفورماتور است. به عبارت دیگر، بوته محفظه­ ای استوانه­ ای از مواد نسوز است که در آن فلزات گران بها از قبیل طلا جهت عملیات ذوب ریخته می­شود. تاسیسات الکتریکی شامل تاسیسات خنک کن، تاسیسات حرکت، تاسیسات تهویه، ترانسفورماتور مبدل، فرکانس خازن­ ها، چوک ­ها، کلیدهای کولر، مکنده ­ها هستند.تاسیسات الکتریکی که برای ساخت کوره القایی نیاز است به اندازه کوره و مشخصات کلی بوته بستگی دارد. در این قسمت باید منبع تغذیه متناسب با فرکانس و توان لازم برای فرآیند ذوب در نظر گرفته شود. تاسیسات خنک کننده و تهویه و به عبارتی سیستم سرمایش لازم برای کوره را باید طراحی کرد.

تکنولوژی ذوب مس در کوره القایی

برای ذوب مس در کوره القایی، قطعات بزرگ و کوچک مس را در کوره قرار می­دهند و پس از بارگذاری، جریان را با قدرت کامل روشن می­کنند.

با ذوب شدن و ته نشین شدن ضایعات هنگامی که آخرین قطعات بار در فلز مایع غوطه ور می شوند، مواد سرباره ساز بر روی سطح فلز پرتاب می­شوند. سرباره فلز را از تماس با جو محافظت می­کند و از اتلاف حرارت جلوگیری می­کند. در جریان ذوب، مکمل هایی از عناصر لازم برای ذوب داده می شود.

پس از ذوب کامل، توان ورودی به 30 الی 40 درصد حداکثر توان منبع تغذیه کاهش می­یابد. اگر فلز بیش از حد گرم شود، قدرت کاهش می­یابد. بنابراین، بلافاصله پس از ذوب، اکسید زدایی و اصلاح ترکیب فلزی را میتوان با وارد کردن مواد افزودنی مناسب آغاز کرد.

در طول ذوب، مس به شدت اکسید می­شود. اکسیژن مضرترین ناخالصی است. انعطاف پذیری فنی مس را کاهش می دهد، مقاومت در برابر خوردگی آن را بدتر می­کند و فرآیندهای لحیم کاری و ذوب را پیچیده می­کند. فرآیند اکسیداسیون فلز مس شامل دو مرحله است:

در مرحله اول در نتیجه تعامل مستقیم مس با یک محیط اکسید کننده، یک اکسید روی سطح تشکیل می­شود که فلز را از تماس مستقیم با اکسیژن جدا می­کند. در مرحله دوم اکسیژن با اکسید تعامل می­کند، که از طریق آن به اعماق فلز نفوذ می­کند و باعث اکسیداسیون داخلی می­شود.

نکات مهم در ذوب فلز مس در روش القایی

• دمای آب خنک کننده خروجی باید کنترل شود مقدار بیش از حد دمای آب به خصوص در فصل سرد می­تواند به عملکرد کوره القایی آسیب وارد کند.
• در دمای بیش از حد آب (بالاتر از 50 الی 55 درجه سانتی گراد)، پوسته پوسته شدن امکان پذیر است، در نتیجه انتقال حرارت بدتر می شود.
• در صورت وقفه ناگهانی در تامین آب خنک کننده، کوره باید فورا خاموش شود. اگر فلز مذاب در بوته وجود دارد، آن را تخلیه کنید؛ اگر فلز داخل بوته فقط تا حدی مذاب است، مخلوط سرد را در بوته (برای خنک شدن) قرار دهید.
• دمای آب خنک کننده کندانسورها در خروجی نباید بیشتر از 25 درجه سانتی گراد باشد. هنگامی که آب به کندانسورها قطع می شود، در صورت عدم وجود کلید فشار آب در خط خنک کننده، لازم است ولتاژ را حذف کنید.
• لازم است با تنظیم ولتاژ مبدل فرکانس، یا با تغییر تعداد دورهای فرکانس، بر قرائت ابزار نظارت شود و توان فعال جذب شده توسط کوره در یک سطح معین حفظ شود.
• لازم است مقدار ضریب توان را نزدیک به واحد حفظ کنید، خازن ها را در صورت لزوم وصل یا جدا کنید.
• همانطور که فلز ذوب می­شود، بخش­ های اضافی از بار در بوته و همچنین مواد افزودنی و عوامل تشکیل سرباره بارگذاری می­شود.

تهران القا  تولیدکننده کوره القایی  است که با پشتوانه علمی و فنی خود به طراحی، تولید و ساخت انواع کوره القایی با توان 10 الی 250 کیلو وات و فرکانس 10 الی 120 کیلو هرتز می پردازد.

روش ساخت کوره القایی ذوب طلا و نقره

کوره القایی  با استفاده از جریان الکتریکی، گرمایی تولید می­کند که موجب ذوب فلزات می­شود. امروزه استفاده از این کوره ­ها برای ذوب فلزات گران بها افزایش یافته است. به طوری که با استفاده از کوره القایی میتوان فلزات گران بها مانند طلا، پلاتین، نقره را ذوب کرد. ذوب فلزات گران بها با کوره القایی سریع، ساده و راحت و سازگار با محیط زیست است.

در سال­ های اخیر با پیشرفت تکنولوژی کوره ­های ذوب القایی که  فلزات گران بها مانند نقره، مس و طلا را ذوب می­کنند، مدرن­ تر، بسیار بهتر و کارآمدتر و ساده تر شده اند به طوری که بعضی از افراد تصمیم به ساخت کوره القایی ذوب طلا و نقره می­کنند.

روش ساخت کوره القایی ذوب طلا و نقره با ابعاد کوچکتر مقرون به صرفه است و شما با هزینه کم و با استفاده از مواد اولیه ساده می­توانید  کوره القایی خانگی  بسازید. در این مقاله قصد داریم روش ساخت کوره القایی ذوب فلزات گران بها و مزیت­های آن را شرح دهیم.

روش کار کوره القایی برای ذوب فلزات گران بها

کوره القایی ساده­ ترین وسیله برای تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی حرارتی است. کاربرد القایی یک فناوری استراتژیک و پرکاربرد است که در ذوب فلزات گران بها با استفاده از انرژی الکتریکی کاربرد دارد. تئوری گرمایش القایی مانند یک ترانسفورماتور است که وقتی جریان وارد سیم پیچ می شود میدان مغناطیسی در اطراف آن شکل می­گیرد. کوره القایی متشکل از یک استوانه توخالی و یک سیم پیچ است که به دور آن پیچیده شده که سیم پیچ لوله های مسی توخالی ساخته شده که آب برای خنک سازی لوله در آن جریان می­یابد. مواد درون کوره با اعمال ولتاژ به کویل کوره و ایجاد میدان مغناطیسی، انرژی لازم برای ذوب کردن را دریافت می­نماید.

طراحی و روش ساخت کوره القایی

قسمت­ های مختلف کوره القایی را میتوان به بوته، تاسیسات الکتریکی تقسیم بندی کرد.

الف) بوته

بوته مهمترین جزء کوره القایی به شمار می­ آید. بوته حاوی اسکلت فلزی، کوره، کویل جداره و هسته ترانسفورماتور است. به عبارت دیگر، بوته محفظه ­ای استوانه­ ای از مواد نسوز است که در آن فلزات گران بها از قبیل طلا جهت عملیات ذوب ریخته می­شود.

ب) تاسیسات الکتریکی

تاسیسات الکتریکی شامل تاسیسات خنک کن، تاسیسات حرکت، تاسیسات تهویه، ترانسفورماتور مبدل، فرکانس خازن­ ها، چوک­ ها، کلیدهای کولر، مکنده­ ها هستند.تاسیسات الکتریکی که برای ساخت کوره القایی نیاز است به اندازه کوره و مشخصات کلی بوته بستگی دارد. در این قسمت باید منبع تغذیه متناسب با فرکانس و توان لازم برای فرآیند ذوب در نظر گرفته شود.

• طراحی کویل‌های القایی

در طراحی کویل­ های القایی باید تعداد لوله‌های مسی متناسب با فرآیند ذوب را مشخص کنید.

• طراحی سیستم سرمایش لازم

همانطور که تاسیسات الکتریکی بیان شده است تاسیسات خنک کننده و تهویه و به عبارتی سیستم سرمایش لازم برای کوره را باید طراحی کرد.

توصیه ­های ساخت کوره القایی ذوب فلزات گران بها

• برای ساخت سیم پیچ حرارتی مدار باید سیم لاکی را روی هسته هوا حدود 10 بار پیچاند و پس از آن سر وسط سیم پیچ ساخته شده را به وسیله یک تکه سیم خارج کرد.
• ولتاژ تغذیه شما باید بین 40 – 10 DC باشد تا نتیجه بهتری از ولتاژ 24 بگیرید.
• فضایی برای انتقال حرارت به کنار بوته ها و سپس خروج از کوره در نظر بگیرید.
• زمان راه اندازی حتما از هیت سینک استفاده کنید تا از صدمه دیدن ماسفت ­ها جلوگیری شود.
• هنگام ساخت کوره نیاز به دو عدد آجر نسوز دارید که یکی از آنها باید دارای کنده­کاری باشد. روی آن باید دو سوراخ وجود داشته باشد یکی برای مشعل و دیگری برای دودکش کوره.
• پایه ­های فن را در مدار با پین هدر لحیم کنید.
• به مسیرهای قدرت توجه کنید تا برد نسوزد.
• در شروع کار از حجم خیلی کمتری از فلزات گران بها استفاده کنید.

مزایای کوره القایی طلا

• کوره القایی ذوب طلا عمدتا برای ذوب، پالایش و خالص سازی فلزات گران بها از قبیل: پلاتین، پالادیوم، رودیم، طلا، پودر طلا، ماسه، نقره، مس، آلومینیوم، روی، خاکستر قلع، سرباره قلع و مواد دیگر استفاده می­شود.
• گرمایش سریع: سریعترین گرمایش کمتر از 1 ثانیه است و سرعت گرمایش قابل تنظیم و کنترل است.
• کوره القایی ذوب طلا دارای اثر همزن الکترومغناطیسی خوبی است که به یکنواختی دما و ساختار فلز مذاب کمک می­کند و باعث ایجاد کف و کاهش ناخالصی ­ها می شود.
• در کوره القایی ذوب طلا ظرفیت ذوب را می­توان به طور جامع در نظر گرفت و سیم پیچ القایی و جعبه خازن را می­توان با توجه به نیازهای خاص طراحی کرد.
• کوره القایی ذوب طلا دارای راندمان حرارتی بالا و صدای کم در حین کار است.
• کوره القایی ذوب طلا سازگار با محیط زیست است.
• بالاترین دمای کوره القایی ذوب طلا می­تواند به 1500 – 2500 درجه برسد.
• کوره القایی ذوب طلا ایمن و قابل اعتماد است: دستگاه مجهز به عملکردهای حفاظتی خودکار مانند جریان بیش از حد، کمبود فاز، کمبود آب، ولتاژ اضافی، اتصال کوتاه و گرمای بیش از حد است.
• کوره القایی ذوب طلا دارای نصب و راه اندازی آسان است.

معایب کوره القایی برای ذوب طلا و نقره

با همه­ ی این تفاسیر ساخت کوره القایی ذوب فلزات گران بها مقداری پر هزینه است و به دقت و احتیاط فراوان نیاز دارد. با توجه به افزایش قیمت فلزات گران بها در ایران شاید ساخت چنین کوره­ای یک مزیت باشد اما در صورت اشتباه در ساخت خسارت جبران ناپذیری را به شما وارد خواهد کرد. در ضمن در ساخت و کارکردن کوره القایی حتما باید از اکسیداسیون و ناخالصی­ ها استفاده شود.

نکات مهم برای ساخت کوره القایی

• در ساخت کوره القایی توجه شود که جنس بدنه کوره نسوز و نسبت به حرارت مقاوم باشد.
• بدنه نامرغوب به دلیل اینکه دما را حفظ نمی کند موجب اتلاف انرژی درون کوره و ذوب دیرتر فلز می شود.
• مقداری کمی یا بخشی از فلز را درون کوره بریزید.
• ولتاژ تغذیه خیلی بالا استفاده نکنید.
• جوانب احتیاط و ایمنی را رعایت کنید.
• بودجه خیلی زیادی برای ساخت محصول اختصاص ندهید.
• به فرکانس درون کوره توجه کنید زیرا هر چه مقدار فرکانس کوره بالا باشد قدرت ذوب نیز افزایش می یابد. در صورتی که مقدار فرکانس کم باشد زمان ذوب افزایش می یابد.

تهران القا  تولیدکننده کوره القایی  است که با پشتوانه علمی و فنی خود به طراحی، تولید و ساخت انواع کوره القایی با توان 10 الی 250 کیلو وات و فرکانس 10 الی 120 کیلو هرتز می پردازد.

تولید فولاد با کوره القایی

کوره­ های القایی برای چندین دهه در صنعت فولاد استفاده می­شود و در حال حاضر یکی از محبوب­ترین وسایل ذوب و نگهداری مواد آهنی می­باشند. کوره القایی نوعی کوره ذوب الکترونیکی است که از جریان الکتریکی برای ذوب فلز استفاده می­کند. عبور جریان از یک سیم پیچ و استفاده از میدان مغناطیسی برای ایجاد جریان در هسته سیم پیچ، اساس کار کوره­ های القایی را تشکیل می­دهد. در این کوره­ ها از حرارت ایجاد شده توسط تلفات فوکو و هیسترزیس برای ذوب فلزات یا هرگونه عملیات حرارتی استفاده می­شود. در ادامه با توضیح مختصری از توسعه کوره های القایی در دنیا و تشریح تولید گرما به روش القا به معرفی انواع کوره القایی و تولید فولاد با  کوره القایی  پرداخته می­شود.

مختصری از توسعه کوره القایی

فوکو در سال 1863 در مقاله ­ای تحت عنوان القا در جریان هسته نظری ه­ای راجع به جریان فوکو ارائه داد و در رابطه با انتقال انرژی از یک کویل به یک هسته توپر بحث نمود و در اواخر قرن نوزدهم استفاده از تلفات فوکو و هیسترزیس به عنوان منبع گرمایش القائی از طرف مهندسین مطرح شد و در سال 1890 اولین کوره القایی برای ذوب فلزات توسط ادوارد آلن ساخته شد. اولین تولید فولاد با کوره القایی در سال 1907 در آمریکا به دست آمد و در سال 1906 اولین کوره القایی که با جریان سه فاز کار می کرد، در آلمان ساخته شد و امروزه با پیشرفت و رشد تکنولوژی انواع کوره های القایی برای ذوب انواع فلزات به کار می رود.

تشریح تولید گرما از الکتریسته به روش القا در تولید فولاد

کوره­ های القایی حرارت خود را بدون احتراق و به صورت پاک ایجاد می­کنند. جریان الکتریکی متناوب از مولد برق که می­تواند مستقیما از شبکه یا یک مولد محلی و یا یک مبدل فرکانسی به یک کوره و از طریق یک سیم پیچ (اکثرا ساخته شده از لوله های مسی توخالی) جریان می­ یابد. که این جریان باعث ایجاد یک میدان الکترومغناطیسی درمحل مورد نظر می­گردد و این میدان از شارژ فلز رسانا می­گذرد که موجب تولید یک جریان بسیار زیاد و همچنین تلفات زیاد در آن فلز رسانا می­گردد.

میدان مغناطیسی حول سیم پیچ و مسیر

در واقع می­توان تصور کرد که کوره القایی یک ترانسفورماتور است که در ثانیه چندین برابر جریان اولیه خواهد شد. در کوره القایی جریان در یک جهت در سیم پیچ القایی باعث جریان در جهت مخالف در فلز می­شود.

عملکرد کوره ­های القایی

از کوره­ های القایی برای ذوب کردن، چدن، فولاد، مس، آلومینیوم و فلزات گرانب ها استفاده می­شود. ذوب فلزات در کوره القایی شامل قراضه انتخاب شده با کربن مشخص است. قراضه در محفظه ای استوانه ای از مواد نسوز (بوته) قرار می گیرد که توسط یک سیم پیچ القایی خنک شونده با آب احاطه شده است. جریان متناوب با فرکانس بالا از سیم پیچ عبور می کند و باعث ایجاد میدان مغناطیسی متناوب در داخل مذاب می شود که گرمای شدیدی تولید می­کند و همچنین دارای اثر همزنی هم می­باشد نه تنها دستیابی به دمای بالا ممکن است، بلکه کنترل دقیق دما هم امکان پذیر می باشد.

اساس کار تولید فولاد با کوره القایی براصل القا میدان مغناطیسی مبتنی می­باشد. نحوه عملکرد به این صورت است که ابتدا با استفاده از جریان برق شهر و بوسیله مبدل، فرکانس جریان نسبتا زیادی بیش از ۱۰۰۰ آمپر) با فرکانس ۳۰۰ تا ۱۰۰۰۰ هرتز ساخته می شود در کوره­ های فرکانس بالا بیش از ۱۰۰ کیلوهرتز می­باشد) سپس این جریان به سیم پیچ ،کوره اینداکتور یا کویل اعمال شده و با عبور از آن باعث ایجاد میدان مغناطیسی با همان فرکانس در وسط کویل می­گردد. با توجه به اینکه در وسط سیم پیچ کوره جسم هادی مانند فولاد چدن یا سایر فلزات قرار گیرد میدان مغناطیسی ایجاد گردیده باعث القا جریان ­های گردابی در این اجسام می­گردد و این جریان­ های القایی جسم را گرم نموده و تا حد ذوب و احیانا تبخیر در کوره ­های (Coating) پیش می­برد با مانور روی فرکانس و قدرت کوره می­توان سیستم را جهت انواع کاربردها آماده نموده و در آن جهت به کار گرفت.

اجزای کوره القایی

به طور کلی قسمت های مختلف کوره القایی را میتوان به بوته، تاسیسات الکتریکی تقسیم بندی کرد.

الف) بوته

بوته حاوی اسکلت فلزی ،کوره ،کویل جداره ،نسوز هسته ترانسفورمر بوغها و پلات فرم است. به عبارت دیگر ،بوته محفظه ای استوانه ای از مواد نسوز است که در آن قراضه جهت عملیات ذوب ریخته میشود.

ب) تاسیسات الکتریکی

تاسیسات الکتریکی شامل تاسیسات خنک کن، تاسیسات حرکت ، بوته محل استقرار ،کوره تاسیسات تهویه، دژنکتور سکیونر ترانسفورماتور مبدل ،فرکانس خازن­ ها، چوک­ ها، کلیدهای کولر، مکنده ها و تابلوهای کنترل هستند.

انواع کوره القایی

کوره القایی از زمان اختراع تاکنون در شاخه­ های مختلفی مورد استفاده قرار گرفته شده است که بر حسب کاربرد و اندازه بسیار متفاوت ساخته شده اند. از یک کوره کوچک القایی در ابعاد یک کاسه کوچک تا یک کوره 40 تنی فولاد یا آلومینیومی متفاوت می­باشد. می­توان کوره القایی را از نظر کاربرد به چند گروه عمده تقسیم نمود.

• کوره­های آزمایشگاهی

کوره در ابعاد بسیار کوچک، که جهت مذاب کردن چند گرم فلز برای استفاده در ازمایشگاه­ ها و یا صنایع تزیینی مثل طلا سازی­ ها بکار می­روند.

• کوره ­های نرم کننده در ابعاد کارگاهی

کوره­ هایی با ابعاد کوچک و بعضا متوسط که تا وزن چند کیلو برای گرم کردن فلز و تغییر حالت و ایجاد محصولات جدید به حسب نوع فلز مورد مصرف استفاده می­گردد بطور مثال برای تغییر شکل و ایجاد وسایل تزیینی که با حرارت نرم و قابل انعطاف می­گردند.

• کوره القایی در ابعاد صنعتی

کوره های با ابعاد بسیار بزرگ می باشد که برای گرم کردن چند تن فلز و تولید فولاد به کار برده می شوند.

انواع کوره القایی  از نظر هسته و عملکرد

کوره القایی از نظر هسته به دو نوع کلی تقسیم بندی می­گردد که با توجه به تغییر اساسی در تکنولوژی هر کدام می­توان آنها را در دو شاخه کاملا مجزا در نظر گرفت.

• کوره القایی هسته دار یا کانالی

کوره­ های القایی کانالی در گذشته عموما برای نگهداری فلز مذاب در یک دمای مشخص کاربرد داشته ­اند، اما امروزه گاهی اوقات برای ذوب فلزات نیز به کار می روند. این کوره شامل سلف به عنوان منبع توان  و تولید انرژی است که از چندین رشته کلاف که توسط آب خنک می­شوند تشکیل شده است. این کوره­ ها تلاطم سطحی کمتری در بوته نگهداری فلز مذاب دارند، در نتیجه خروج گاز مواد فرار با مشکل مواجه می­شود. لذا جهت عملیات ذوب، کوره القایی بی­ هسته ترجیح داده می­شود و کوره کانالی بیشتر به منظور نگهداری فلز مذاب در یک دمای مشخص مورد استفاده قرار می­گیرد. در حالی که کوره ­های ذوب القایی کانالی دارای فرکانس خطی هستند، کوره­ های بدون هسته می­توانند از هر سه نوع فرکانس شبکه، متوسط و بالا باشد.

• کوره القایی بی­ هسته

کوره ­های القایی بی­ هسته، مدرن ترین و پرکاربردترین کوره ­های تولید فولاد به روش القا هستند که دارای یک سیم پیچ خالی هستند که در آن آب نقش خنک کننده را ایفا می کند و یک بوته که مواد مذاب و شارژ فلزی در آن القا و مستقیما ذوب می­گردد.

تولید فولاد در کوره القایی بدون هسته فلز، درون یک پوشش نسوز که به وسیله کلاف احاطه شده است نگهداری می­شود. در این حالت کوره ذوب القایی مشابه یک ترانسفورماتور است که فلز مانند یک کلاف ثانویه در ترانسفورماتور عمل می­کند و با اعمال نیرو به کلاف اولیه احاطه کننده فلز جریان­ های گردابی القا شده و تولید حرارت می­کند پس از ذوب فلز هم زدن و همگن سازی به طور طبیعی و در اثر وجود نیروها و جریان های الکترومغناطیسی اتفاق می­افتد با انتخاب دقیق فرکانس و نیرو می­توان سرعت ذوب و همگن سازی را کنترل کرد.

انواع کوره القایی از نظر فرکانس

کوره­ های القایی را از نظر فرکانس می­توان به صورت زیر تقسیم بندی کرد:

• کوره های القایی با فرکانس پایین

چنانچه از نام آن پیداست این فرکانس همان فرکانس شبکه است. استفاده از فرکانس شبکه ارزانترین راه برای نصب کوره بدون هسته می­باشد در این حالت به وجود مبدل فرکانس نیازی نیست. برای بار کوره فقط یک ترانسفورماتور مورد نیاز می­باشد ترانسفورماتوری که در آن هسته ها از نظر مغناطیسی به حد اشباع درآمده اند یک جریان متغیر تولید می­کند که شامل نوسانات زیادی می­باشد. چنین کوره­ هایی با ۳ تا ۹ برابر فرکانس شبکه کار می­کنند باید در کویل اولیه یک فیلتر هارمونیک کار گذاشته شود تا از بازگشت نوسانات به برق شبکه جلوگیری بعمل آید کویل­ هایی که بصورت متوالی با سیم پیچ های اولیه قرار گرفته اند این فیلتر را تقویت می­کنند کوره هایی که با فرکانس پائین کار می­کنند نیازی به دستگاه تنظیم بار ندارند چون بار به محض ورود به طور مساوی بین سه فاز تقسیم می­شود.

کوره القایی با فرکانس پایین به دلیل بی نیازی از مولد یا ژنراتور با فرکانس بالا و در نتیجه پایین بودن قیمت اولیه آن به طور وسیعی در صنایع ریخته­ گری به کار می­روند. کوره القایی فرکانس پایین دارای دو جفت کویل مسی القایی می­باشد و ظرفیت آنها حدود ۱۰۰ تا ۲۵۰۰ کیلوگرم آلومینیوم می­باشد. سیم پیچ های کویل مسی که در آنها آب جریان دارد مهمترین عامل انتقال الکتریسیته به حرارت می­باشد. در کوره القایی بخصوص در انواع آن که با فرکانس پایین کار می­کنند همواره لازم است در بوته مقداری مذاب نگهداری گردد تا در مراحل افزودن شارژ جامد به مذاب شارژ با سرعت زیادی انجام گیرد، اصولا هنگامی کوره القایی فرکانس پایین را خالی از مذاب می­کنند که نیاز به تعمیر داشته باشد.

در کوره القایی فرکانس پایین چون فرکانس پایین است باعث افزایش تلاطم در مذاب می­گردد. به طور کلی هر چه فرکانس کاهش یابد تلاطم افزایش می­یابد به همین جهت افزایش شارژ و مواد کمکی در کوره القایی فرکانس پایین به سهولت انجام می­گیرد. در نتیجه کوره القایی فرکانس پایین را می­توان برای ذوب و نگهداری مذاب و افزایش فوق ذوب استفاده نمود.

• کوره های القایی با فرکانس متوسط

فرکانس برق القا شده در این کوره ­ها بین ۵۰۰ الی ۱۰۰۰ هرتز می­باشد بنابراین دارای هزینه سرمایه ­گذاری اولیه بیشتری نسبت به کوره­ های با فرکانس شبکه بوده است کار با این کوره ­ها ساده بوده و سرعت ذوب آن زیاد می­باشد. تولید فولاد با کوره القایی را میتوان بدون نیاز به مذاب اولیه از حالت سرد بکار انداخت.

• کوره های القایی با فرکانس بالا

در فرکانس ۱۰۰۰ هرتز و بالاتر معمولاً از اصطلاح فرکانس زیاد استفاده می­شود. برق از یک منبع سه فاز تأمین می­شود. کوره القایی با فرکانس بالا معمولا شامل یک ژنراتور به قدرت ۵ تا ۱۰۰۰ کیلو وات است که فرکانس معمولی را به ۱۰۰۰۰ می­رساند. اصول کلی ساخت کوره القایی با کوره القایی فرکانس کم تفاوت چندانی نمی­کند جز آنکه برای تامین انرژی و فرکانس به ژنراتورها و ترانسفورماتورهای قوی نیاز دارد و ظرفیت آنها کم و محدود می­باشد و حداکثر از ۳۵ کیلوگرم الومینیوم تجاوز نمی­کند. کوره القایی با فرکانس بالا معمولا از سیستم یک فاز تغذیه می­شوند و یک خازن و ژنراتور برای عرضه راندمان انرژی در سیستم ۳ فاز در آنها بکار گرفته می­شود. بوته ­ها و مواد نسوز در داخل کوره القایی بایستی دو پارامتر متضاد را شامل شوند اول آنکه برای انتقال جریان و القاء ان نازک و از قابلیت انتقال برخوردار باشند و دوم آنکه به اندازه کافی ضخامت داشته باشند تا از استحکام زیاد برخوردار باشند که معمولا این ضخامت را ۸ درصد قطر بوته منظور می­کنند.

• کوره های القایی با فرکانس متعدد

این نوع کوره ها معمولا دارای سه فرکانس متفاوت بوده و دارای مزایای هر دو کوره القائی با فرکانس شبکه و متوسط می­باشد. استفاده از این کوره ­ها برای کارگاه­ های ریخته­ گری کوچک و متوسط مناسب است.

جمع بندی تولید فولاد با کوره القایی

تولید فولاد با کوره القایی کوره القایی در مقایسه با کوره­های سوخت فسیلی دارای مزایای فراوانی از جمله دقت بیشتر تمیزی و تلفات گرمایی کمتر است. همچنین در کوره­ هایی که در آنها از روش ­های دیگر غیر القاء استفاده می­شود. اندازه کوره القایی بسیار بزرگ بوده و زمان راه اندازی و خاموش کردن آنها طولانی است. کوره القایی از نظر افزایش و تقلیل مصرف انرژی نسبت به سایر کوره­ ها دارای مزایای فراوانی می­باشد. این کوره ­ها در ظرفیت­ های مختلف قادر به ذوب از ۱۵ کیلوگرم تا چندین تن می­باشد.

در کوره القایی هیچ گونه فعل و انفعالی شیمیایی که باعث افزایش ناخالصی و تغییرات ترکیبی مذاب گردد انجام نمی­شود و علاوه بر آن به دلیل عدم استفاده از الکترود نسبت به کوره­های قوس الکتریک امکان ورود ناخالصی ­های مواد از طریق مکانیکی نیز امکان پذیر نیست و از نظر توزیع حرارت و کنترل ترکیب مطلوب می­باشد و از نظر مسائل الکتریکی محدودیتی برای افزایش درجه حرارت ندارند.

تهران القا  تولیدکننده کوره القایی  است که با پشتوانه علمی و فنی خود به طراحی، تولید و ساخت انواع کوره القایی با توان 10 الی 250 کیلو وات و فرکانس 10 الی 120 کیلو هرتز می پردازد.

فرق شمش قوس الکتریکی و کوره القایی

در حال حاضر برای تولید فولاد روش های مختلفی وجود دارد که از جمله آن می توان به دو روش استفاده از کوره ذوب قوس الکتریکی و کوره ذوب القایی اشاره کرد.

در کوره قوس الکتریکی آهن قراضه (فولاد) با استفاده از یک قوس الکتریکی گرم می شود. اساس کار این کوره ها به این صورت است که فولاد به درون کوره ریخته شده و الکترودها باعث ایجاد حرارت و انجام عملیات ذوب می شود.

کوره القایی  گرمایش القایی به روش القای انرژی الکتریکی است که در سال 1990 میلادی مورد استفاده قرار گرفت. گرمایش القایی به این صورت انجام می شود که اسیلاتور جریان متناوبی را به کویل اعمال می کند که در نتیجه میدان مغناطیسی متناوبی در کویل ایجاد می شود. با توجه به اینکه جنس مواد موجود برای گرمایش، رسانا هستند، جریانی درون مواد القا می شود که باعث ایجاد گرمایش درون مواد رسانا می گردد.

هر چند در هر دو روش شمش های القایی تولید می شوند اما در توانایی تصفیه، مصرف برق، بازده عناصر آلیاژ، شرایط ترمودینامیکی و بکارگیری نیروی انسانی و دفع گرد و غبار و در بهره برداری تفاوت هایی وجود دارد که در این مقاله به آن پرداخته می شود.

تفاوت شمش قوس الکتریکی و کوره القایی در توانایی تصفیه

تفاوت شمش قوس الکتریکی و کوره القایی در توانایی تصفیه را می توان به صورت زیر شمرد:

• با توجه به اینکه سرباره قوس الکتریکی گرم است در نتیجه در رفع اکسیداسیون نسبت به کوره القایی قوی تر است و فسفر و گوگرد را سریع تر حذف می کند.
• با توجه به اینکه فسفر زدایی و گوگرد زدایی در شرایط مختلف (دمای بالا و پایین مذاب) انجام می شود در صورت بالا بودن دو عنصر پایین آوردن میزان آن ها در روش القایی دشوار است.

•  با توجه به اینکه مولکول های آمونیاک در بخش دارای دمای بالای قوس به اتم ها یونیزه شده و توسط مایع مس جذب می شوند در نتیجه محتوای کلر کوره قوس الکتریکی بیشتر از کوره القایی است.
• با توجه به اینکه سرباره کوره القایی سرد است محتوای نیتروژن آن کمتر از قوس الکتریکی و محتوای اکسیژن آن بیشتر از قوس الکتریکی است. در نتیجه اکسیژن در کوره القایی به خوبی کنترل نمی شود و در نتیجه فرو آلیاژ ایجاد می شود.
• در کوره القایی از کربن خالص به صورت گرافیت برای کربن دهی استفاده می شود در نتیجه در این روش برای ذوب بار فلز حتما به کربن دهی نیاز است در صورتی که در کوره قوس الکتریکی با یک الکترود سنگی این عملیات انجام می شود.

تفاوت شمش قوس الکتریکی و کوره القایی در بازدهی عناصر آلیاژ

سرباره در قوس الکتریکی گرم است در نتیجه زمانی که این کوره در حال کار است عناصر آلیاژی موجود در مواد اولیه سرباره اکسید خواهند شد و بعد از سرباره به فولاد مذاب بازگردانده خواهند شد. در نتیجه سوختن عناصر آلیاژی در کوره قوس الکتریکی بیشتر از کوره القایی است و از این رو بازدهی عناصر آلیاژی در کوره های القایی بیشتر از کوره های قوس الکتریکی است. هر چند در عملیات کوره القایی از کاربید سیلسیم پرعیار برای تنظیم ترکیب شیمیایی استفاده می شود در نتیجه هزینه آلیاژها و مواد افزودنی غیرفلزی در دو فرآیند متفاوت است. از این رو با توجه به اینکه کیفیت ذوب در کوره قوس الکتریکی بالا است لذا فرآیند آلیاژ سازی به خوبی و با کیفیت بالا انجام می شود به طوریکه این کوره آلیاژهای نسوز را تحت تاثیر حرارت ذوب می کند. از این نوع از کوره حتی برای بازیافت ضایعات فلزی از قبیل آلومینیوم نیز می توان استفاده کرد.

تفاوت شمش قوس الکتریکی و کوره القایی در مصرف برق

در کوره القایی نیاز به مصرف برق و  انرژی بالاتر از قوس الکتریکی است. زیرا در کوره قوس الکتریکی ورود انرژی الکتریکی بالاتر همراه با جریان بالاتر الکترود  و در نتیجه نیاز به مصرف انرژی کمتر است. همچنین با ورود انرژی شیمیایی با اکسیژن مافوق صوت و تزریق کربن زمان روشن بودن کوره نسبت به کوره القایی کمتر و در نتیجه مصرف برق آن پایین تر است.

تفاوت شمش قوس الکتریکی و کوره القایی در شرایط ترمودینامیکی

در کوره القایی دما و حرارت، قدرت هم زدن، زمان تصفیه و حفظ درجه حرارت ثابت نسبت به کوره قوس الکتریکی راحت تر است. یکی از دلایل این امر شرایط ترمودینامیکی و جنبشی در کوره القایی است که باعث همگن سازی مواد مذاب  و ترکیب بهتر فولاد می شود.

تفاوت شمش قوس الکتریکی و کوره القایی در نیروی انسانی

بکارگیری نیروی انسانی در کارگاه قوس الکتریکی و کوره القایی تقریبا برابر است. در تولید شمش قوس الکتریکی حداقل چهار نفر و در کارگاه کوره القایی در مجموع پنج نفر در عملیات ساخت مورد نیاز است

تفاوت شمش قوس الکتریکی و کوره القایی در دفع گرد و غبار

گرد و غبار ایجاد شده از کوره قوس الکتریکی به طور مجدد مورد استفاده قرار می گیرد و ارزش تجاری دارد و مقدار گردو غبار بعبارتی باطله کوره القایی فراکنس متوسط، به میزان یک درصد و  نسبت به کوره قوس الکتریکی کمتر است. 

تفاوت شمش قوس الکتریکی و کوره القایی در بهره برداری

سوختن عناصر آلیاژی در کوره قوس الکتریکی بیشتر از کوره  القایی و کیفیت ذوب در کوره قوس الکتریکی بالا است از این رو فرآیند آلیاژ سازی باکیفیت بالا انجام می شود به طوریکه این کوره آلیاژهای نسوز  را تحت تاثیر حرارت ذوب می کند. لذا از نظر بهره برداری با توجه به اینکه در کوره قوس الکتریکی الیاژهای نسوز هم ذوب می شود شمش های ایجاد شده دارای ناخالصی بیشتری هستند. هر چند زمان ذوب در این کوره خیلی کمتر از کوره القایی است.

سایر تفاوت های شمش قوس الکتریکی و کوره القایی

• در کوره های القایی عملیات ذوب شدن با سرو صدای کمتری نسبت به قوس الکتریکی انجام می شود.
• با توجه به اینکه در کوره القایی نیاز به گرمایش مضاعف در هر چرخه نیست لذا شروع و پایان عملیات سریع انجام می شود.
• در کوره قوس الکتریکی دمای کوره و درجه حرارت فولاد مذاب به مدت زمان طولانی مورد کنترل قرار می گیرد.
• در ذوب قراضه ها با استفاده قوس الکتریکی کیفیت فولاد تحت تاثیر آلیاژهای مختلف قرار می گیرد در نتیجه در این روش ناخالصی بیشتری وجود دارد.