电磁感应加热技术的历史发展进程梳理

电磁感应加热技术的诞生可以追溯到1831年。同年11月，迈克尔·法拉第将两圈导线缠绕在一个铁环上，并注意到当交流电通过其中一个线圈时，另一个线圈会产生电压。认识到基于这种效应的变压器的潜在应用，未来几十年的研究人员集中于高频交流发电设备的开发。

直到19世纪后半叶，感应法在电导体加热中的实际应用才得以实现。第一个主要的应用是金属的熔化。最初，这是使用金属或导电性坩埚来完成的。后来，费兰蒂、科尔比和克杰林开发了利用非导电坩埚的感应熔化炉。在这些设计中，电流被直接诱导到电荷中，通常在简单的线频率，或60Hz。应该注意的是，这些早期的感应熔化炉都使用以环形式保持熔体的炉。由于电荷中的涡流与在初级或感应线圈中流动的电流之间的相互作用，因此在熔融电荷中产生的机械力带来了固有的困难。在极端情况下，“捏”效应导致熔体分离，从而打破感应和感应加热所需的完整电路径发生。有色金属的熔化问题最为严重。

在20世纪初，环形熔化炉几乎被诺斯拉普的工作所取代，他设计和建造了由圆柱形坩埚和高频火花隙电源组成的设备。该设备首先是由贝克公司使用熔化铂，由美国黄铜公司熔化其他有色合金。然而，这种“无芯”感应炉的广泛应用受到火花间隙发生器可获得的功率的限制。这一限制在1922年通过电机发电机组的发展得到了一定的缓解，这些发电机组可以以960赫兹的频率提供几百千瓦的功率。直到20世纪60年代末，电动机发电机才被固态转换器所取代，其频率现在被认为是在“中频”范围内，而不是在高频范围内。 在接受金属熔化电磁感应加热后，人们积极寻求和发展了这一有前景的技术的其他应用。这些材料包括由米德维尔钢公司（1927年)和俄亥俄曲轴公司(20世纪30年代中期）引入的钢的感应表面硬化。前公司使用电动发电机对轧机辊进行表面加热和硬化，这一做法至今几乎仍然普遍遵循，以增强这些部件的磨损和耐疲劳性。俄亥俄曲轴公司是最大的柴油机曲轴制造商之一，也利用了高交流频率的表面加热效应，并在1920年和3000Hz使用电机发电机在曲轴轴承的表面硬化。这是第一次高产的电磁感应加热应用于金属表面热处理。更广泛的应用于其他部分的多样性是一个明显的步骤。例如，巴德车轮公司开始对管段内部孔的感应表面硬化感兴趣，并将这种技术应用于汽车轴轮毂，后来又应用于气缸里。

第二次世界大战为电磁感应加热技术的使用提供了巨大的动力，特别是在穿弹等弹药部件和射击的热处理方面。使用诱导对局部和表面硬化的能力也被要求挽救超过100万个热处理不当的弹丸，产生局部软点。此外，研究还发现，通过高频诱导，可以最有效地使罐轨部件、引脚、链杆和链轮进行大量硬化。在另一个区域，在热锻造枪管等零件之前，采用电磁感应加热法对钢坯进行预热。

近年来，电磁感应加热和熔化的应用已经增加到金属加工行业，大多数工程师都熟悉现有的应用，并有一些潜在用途的想法。此外，各种非金属行业现在正开始发展熟悉感应加热原理，因为他们发现和开发用途来制造他们的产品。

1967年引进的高效固态电源的发展促进了许多最近的发展。在过去的几十年里，根据线频能量转换为更高的输出频率的百分比，这些单元的效率已经提高到近95%。就可用的每千瓦加热设备成本而言，这实际上导致了经过通货膨胀调整后的成本下降。

从上述讨论中可以看出，电磁感应加热技术在金属加工业中具有最大的应用价值。主要用途分为金属加工、热处理、焊接和金属熔化前的主要加热类别。虽然这些是最常见的用途，但各种其他操作，如油漆固化、粘合剂结合和半导体的区域精炼，也适用于电磁感应加热方法。

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