金屬是現代必不可少的材料，幾乎在各個領域都會使用到它，要想將其變成各種形狀和功能的產品，就需要對其進行加工。
要想對金屬進行加工就需要將其進行加熱，因為加熱是改變金屬形態最簡單的方法，不過傳統的加熱方法是通過燃燒燃料產生一個高溫環境，再將金屬放在這個環境中進行加熱。
但采用這種加熱方式就需要很長的時間，而現在有一種能夠讓金屬迅速加熱的方法，這就是感應加熱。
什么是感應加熱?
感應加熱也被稱為電磁感應加熱，是用于粘合，熱處理，焊接，軟化金屬或其他導電材料的一種方法，對于許多現代制造工藝而言，感應加熱提高了加熱速度和效率。
自上世紀20年代開始，感應加熱就被用于制造業中，在第二次世界大戰期間，該技術迅速發展，可以滿足戰時對金屬零部件快速加熱處理的要求。
這種加熱方法非常獨特，常見的加熱方法是將金屬零部件直接放在火上，而感應加熱則是采用了另一種方式加熱零部件，通過循環電流在零件上產生“感應”熱量而將其加熱的。
感應加熱的工作原理?
感應加熱到到底是如何工作的？感應加熱主要是利用磁場原理來加熱的，其加熱系統主要是感應線圈，電源和需要加熱的金屬工件。
感應加熱電源是將交流電源轉換為更高頻率的交流電，將其傳輸到感應線圈，就會在線圈內產生電磁場。
由于需要加熱的金屬工件也是導體，感應線圈所產生的一圈圈磁感線就會直接穿透放入線圈中的金屬工件，而形成一個個電流閉環，并且金屬的電阻較小，再加上較高的電流，當這些高電流的磁感應線通過金屬工件時，就會讓金屬內部的電子非常活躍，相互碰撞，摩擦從而產生熱能，達到讓金屬自身快速發熱的效果。
感應加熱的特點?
1.保證產品質量
感應加熱不需要與明火直接接觸，能夠保證所有產品的質量，只需要對溫度進行設置和校準，每個產品就不會出現加熱不均和加熱溫度有偏差，可以確保每一個產品的加熱質量。
并且電源可以立即打開或關閉，系統還能夠測量每個單獨金屬部件的溫度，并可以記錄每個加熱零件的數據。
通過感應加熱的零件，不會與火焰或其它加熱元件直接接觸，交流電會在零件內部產生熱量，讓加熱產品的廢品率減少，金屬零件在線圈閉環內加熱，這就相對于在真空環境下進行，還能減少零件的氧化。
2.提高生產效率
由于加熱的速度非常的快，因此可以最大程度地提高生產效率，設備最快能夠在數秒內讓工件產生800~1000多攝氏度的熱量，可以說是瞬間啟動，無需預熱或冷卻周期。
感應加熱過程可以在金屬成型機旁邊完成，而無需將零件發送到別的車間或者是加工廠，也能節約時間，達到提高效率的目的。
3.延長夾具壽命
感應加熱可為金屬特定的位置熱量，并將熱量快速傳遞到零件的某個區域，而無需加熱任何周圍的零件，這延長了夾具和機械的壽命。
4.更環保和安全
感應加熱系統不會燃燒傳統的化石燃料，加熱是一個清潔，無污染的過程，將有助于保護環境。
并且還可消除煙霧，廢熱，有害物的排放，以及沒有噪音，從而改善了員工的工作條件。
感應加熱也更改安全，整個過程沒有明火不會對操作員和環境造成傷害，并且不導電的材料放置在加熱區附近也不會造成損壞。
5.減少能源消耗
感應加熱能夠將90％的能量轉化為有用的熱量，而普通的熔爐通常只有45％的能源利用率，并且由于感應過程不需要預熱或冷卻循環，因此待機熱量損失也可降至最低。
感應加熱的應用?
感應加熱在工業制造領域廣泛使用，如熔化金屬，熔煉，金屬加熱，焊接等等。
01熔化金屬
對于許多金屬加工而言，熔化是生產產品的第一步，利用感應熔煉是快速而有效的，通過改變感應線圈的大小和形狀，就可以變成感應熔爐，也就可以熔化更多的金屬，此外，通過調整頻率和功率，就幾乎可以加工所有金屬材料。
感應熔化還具有攪拌功能，在感應爐中，金屬裝料被電磁場產生的電流熔化或加熱，當金屬熔化時，該場也會使熔池移動，這稱為感應攪拌，這種恒定的運動有助于各種金屬合金化。
02真空熔煉
由于感應加熱是通過磁場完成的，因此工件可以通過耐火材料或其他一些非導電介質與感應線圈物理隔離，磁場將穿過該材料，這意味著可以在真空環境中加熱工件，這使能夠加熱特種合金，硅，石墨和其他敏感的導電材料。
03加熱
與燃燒加熱不同，感應加熱是可精確控制的，通過改變感應線圈的電流，電壓和頻率就會產生經過微調的熱量，非常適合諸如表面硬化，硬化和回火，退火以及其他形式的熱處理。
這種高精度加熱對于汽車，航空航天，光纖等領域的材料加熱至關重要；非常適合一些貴金屬和高級復合材料的加熱。
04高頻焊接
當使用高頻電流進行感應加熱時，就可以進行焊接，在此應用中可對非常淺的材料進行焊接。
當電流沿著被焊接材料邊緣流動時，它們將加熱到合適的焊接溫度（低于材料的熔化溫度），所有碎屑，氧化物和其他雜質被壓排出，以形成高質量的焊縫。
可以說，感應加熱是當今工業領域，可用得最清潔，最有效，最具成本效益，精確且可重復的材料加熱方法之一。
特別隨著高級工程材料，替代能源等需求的到來，感應加熱技術的獨特功能為未來的工業生產提供了一種快速，高效和精確的加熱方法。
參考資料：維基百科，INDUCTOHEAT，Basics of Induction Heating
文中圖片截取自Youtube《pixabay》《Across International 25kW low frequency induction heater heating steel to forging temperature》
文中gif截取自Youtube《Shoot the shocking process of induction heater processing!》《How does Induction Heating work Skill Lync》
