Induktiokuumennus on nopea ja nykyaikainen tapa kuumentaa metalleja tarkkaan rajatulla alueella, liekittömästi ja ilman kosketusta. Kuumennusta voidaan käyttää esimerkiksi juuttuneiden komponenttien irrottamiseen, oikaisuun, ahdistussovitteisten liitosten irrottamiseen ja asentamiseen, pinnoitteiden poistamiseen, karkaisuun, päästämiseen, hehkutukseen, hitsaukseen, hitsauksen esilämmitykseen sekä vaikkapa juottamiseen.
Induktiokuumennin on laite, jolla varsinainen kuumentaminen suoritetaan. Markkinoilla on lukematon määrä eri kokoisia ja tehoisia induktiokuumentimia ja niille on satoja erilaisia käyttösovelluksia sekä korjaamoilla ja kunnossapidossa, että valmistavassa teollisuudessa.
Induktiivisen kuumentamisen periaate on yksinkertainen. Kun sähköä johtava kappale on muuttuvassa magneet-tikentässä, siihen indusoituu pyörrevirtoja, jotka Joulen lain mukaan muuttuvat kappaleen omasta resistanssista johtuen lämmöksi. Induktiokuumentimen kelaan johdettu vaihtovirta siis synnyttää magneettivuon, joka vaikuttaa kuumennettavaan kappaleeseen ja indusoi siihen sähkömotorisen voiman, joka aikaansaa pyörrevirtoja, jotka taas muuttuvat lämpöenergiaksi ja kappale kuumenee.
Kuumennusteho riippuu magneettikentän voimakkuudesta eli kuumentimen tehosta, kuumennuspään etäisyydestä kappaleeseen sekä kuumennettavan kappaleen magneettisista ja sähköisistä ominaisuuksista.
Induktiokuumentimissa kuumennus perustuu magneettikentän välittämään energiaan, jolloin kosketusta lämmitettävään kappaleeseen ei tarvita.
Induktiokuumentamisen edut
Nykyaikaisten ja laadukkaiden kuumentimien hyötysuhde on hyvä. Kuumentaminen voidaan kohdentaa tarkasti tietylle alueelle ja riittävän suuruisen tehon käyttö mahdollistaa nopean kappaleen kuumentamisen niin, ettei lämpö ehdi johtua paikkoihin, joiden kuumentamista halutaan välttää. Koska kuumeneminen tapahtuu itse kap-paleessa, myös vääntymisen riski on pienempi, kuin muissa kuumennustavoissa. Tärkeä etu on myös tarkan säätötekniikan mahdollistama tasalaatuinen toistettavuus esimerkiksi asennustyössä.
Ammattikäyttöön tarkoitettuihin induktiokuumentimiin on saatavana laaja valikoima erilaisia kuumennuspäitä erilaisia käyttösovelluksia varten, joten ne soveltuvat myös sellaisten kohteiden kuumentamiseen, joita ei voida kuumentaa esimerkiksi liekillä. Esimerkkinä vaikkapa metallin kuumentaminen lasin tai muovin läpi.
Induktio ei myöskään itsessään aiheuta käryjä, kaasuja tai räjähdysvaaraa eikä ole siinä mielessä haitallinen käyttäjälle. Usein kuitenkin kuumentamisen yhteydessä käryjä tai kaasuja voi muodostua itse kuumennettavasta kappaleesta, joten hengityssuojauksesta ja ilmanvaihdosta on huolehdittava.
Parhaimmilta induktiokuumentimien valmistajilta saadaan myös erikoissovelluksiin tai käyttökohteisiin räätälöidysti valmistettuja kuumennuspäitä, jotka ovat usein tarpeen esimerkiksi teollisuuden sovelluksissa.
Mitä metalleja voidaan kuumentaa
Induktiokuumentamisessa kappaleen lämpenemiseen vaikuttavat sekä pyörrevirrat, että hystereesi. Hystereesi on ilmiö, jossa kappaleeseen syntyy lämmöksi muuttuvia lisähäviöitä värähtelevän magneettikentän magnetoidessa kappaletta edestakaisin, kun sen magneettinen aines toimii magneettipiirin osana. Koska kappaleen lämpeneminen perustuu ensisijaisesti pyörrevirtojen aiheuttamaan häviöön, voidaan induktiota käyttää kuumentamaan myös ei magneettisia metalleja.
Metallit voidaan karkeasti luokitella ferriittisiin ja ei ferriittisiin metalleihin sekä niiden seoksiin. Ferriittiset metallit koostuvat pääasiassa raudoista, joihin on lisätty muita metalleja tai alkuaineita. Useimmat seokset ovat jossain määrin magneettisia, joten niiden kuumenemisessa on vaikutusta sekä pyörrevirroilla, että hystereesillä.
Ei ferriittiset metallit eivät sisällä lainkaan rautaa eivätkä ne ole magneettisia. Esimerkkejä ei ferriittisitä metalleista ovat vaikkapa alumiini, kupari, lyijy, sinkki tai tina, hopea ja kulta. Näiden metallien kuumeneminen perustuu ainoastaan pyörrevirtoihin.
Induktiokuumennusta voidaan käyttää esimerkiksi seuraavien metallien kuumentamiseen :
• Kupari ja kupariseokset • Messinki • Alumiini • Rauta • Teräs • Ruostumaton teräs • Volframi • Kromi, nikkeli ja nikkeliseokset • Koboltti • Grafiitti • Pii • Platina • Hopea • Kulta • Tina • Sinkki
Sovellukset
Autokorjaamot ja vauriokorjaamot
Autokorjaamo- ja kolarikorjauskäyttöön riittävät yleensä 1,2 – 5 kW tehoiset kuumentimet. Pienimmät, 1,2 – 3,5 kW laitteet ovat kannettavia koneita, niiden lämmityskaapelit ovat suhteellisen lyhyitä ja varustevalikoima suunnattu tehon mahdollistamiin töihin. 3,5 kW ylöspäin, laitteet ovat yleensä laitevaunussa ja ne ovat nestejäähdytteisiä.
Yleisimmät sovellukset:
- Listojen ja teippausten irrotus
- Liimalasien irrotus
- Maalin, liiman ja äänieristeiden poisto
- Tiivisteiden irrotus
- Pulttien ja muttereiden irrotus
- Juuttuneiden osien irrotus
- Lommojen ja painaumien oikaisu
Kone- ja maatalouskonekorjaamot sekä raskaan kaluston korjaamot
Raskaan kaluston töissä käsiteltävät osat ja kappaleet ovat isompia ja perusirrotustöiden lisäksi kuumentimia käytetään myös muun tyyppisissä töissä, joten laitteelta vaaditaan tehoa. Yleisimmät laitteet ovat teholtaan 11 – 21 kW. Laitteet ovat aina nestejäähdytteisiä ja ne on asennettu liikuteltavaan vaunuun.
Useimmissa laitteissa käytetään pitkiä lämmityskaapeleita, jonka takia käsittelyn helpottamiseksi kaapeli on varustettu kääntyvällä kaapelipuomilla.
Yleisimmät sovellukset:
- Runkojen oikaisu
- Juuttuneiden osien irrotus
- Pulttien ja muttereiden irrotus
- Laakereiden asennus ja irrotus
- Hitsauksen esilämmitys
- Hitsaus, esim. kauhojen kynnet
Teollisuus-, kunnossapito ja konepajakäyttö
Teollisuus- ja konepajakäytössä sovellusten kirjo on laaja. Laitteiden tehot voivat olla jopa 25 kW. Perussovellukset ovat saman tyyppisiä, kuin korjaamoillakin mutta niiden lisäksi koneita voidaan käyttää myös valmistavassa teollisuudessa vaikkapa kokoonpanolinjalla, jossa käyttöaste on huomattavasti suurempi ja jatkuvampi, kuin korjaamolla, johtuen työn luonteesta.
Asennuslinjalla, esimerkiksi karkaisuun käytettävän koneen käyttöjakso voi olla pitkä, jolloin jäähdytysaikaa ei ole tarpeeksi ja kone kuumenee. Tämän tyyppiseen käyttöön soveltuu paremmin laite, jossa on kahdennettu, vuorotteleva induktiolaitteisto. Laadukkaimpien valmistajien koneisiin saadaan tehtyä myös sovelluskohtaisesti räätälöityjä kuumennuspäitä.
Yleisimmät sovellukset:
- Ahdistussovitteet
- Karkaisu
- Päästö
- Hehkutus
- Juottaminen
- Hitsauksen esilämmitys
- Levyjen oikaisu hitsauksen jälkeen
Oikean induktiokuumentimen valinta
Teho
Laitteiston teho määräytyy suoritettavien töiden perusteella. On hyvä määritellä minkä tyyppisiä töitä koneella on tarkoitus suorittaa ja minkä kokoisia kuumennettavat kappaleet ovat. Liian pienitehoista konetta käytettäessä menetetään induktiokuumennuksen suurin hyöty, eli tarkkuus ja nopeus. Pienellä koneella kuumennus kestää kauan, jonka vuoksi lämpö ehtii levitä ympäristöön aiheuttaen ongelmia. Myös kuumennuspäät vaurioituvat helposti liian pitkässä yhtäjaksoisessa käytössä. Pienten koneiden käyttöjaksot ovat lyhyitä, jäähdytyksen heikosta tehosta johtuen, joten huonoimmassa tapauksessa laite ei sovellu lainkaan sille suunniteltuihin töihin.
Tutustu laitteiden teknisiin ominaisuuksiin huolella ja keskustele tarvittaessa asiantuntijan kanssa ennen hankintapäätöstä.
Ohjaus
Tehon säädön lisäksi osassa laitteista on muitakin työtä helpottavia ominaisuuksia kuten lämpötilanmittaus ja tehon säätö lämpötilan perusteella, ajastin, Plug & Play, joka tunnistaa automaattisesti laitteeseen liitetyn kuumennuspään ja Autotuning, joka säätää induktiota automaattisesti lämmitettävän kappaleen ominaisuuksien perusteella.
Jäähdytys
Lukuun ottamatta halvimpia harrastekäyttöön tarkoitettuja käsikuumentimia, kaikissa koneissa on joko ilma-, tai nestejäähdytys. Myös työskentelytilojen lämpötila vaikuttaa jäähdytysjärjestelmän riittävyyteen ja sitä kautta laitteen käyttöjakson pituuteen. Jäähdytysjärjestelmän nestetilavuus indikoi karkeasti jäähdytyksen tehoa mutta parempi tapa on verrata laitteiden käyttöjaksojen pituutta täydellä teholla samassa lämpötilassa. Esimerkiksi käyttöjakso suurimmalla teholla 60 minuuttia +/- 5%, 20 asteen lämpötilassa.
Liikuteltavuus ja ulottuvuus
Pienimmissä, kannettavissa koneissa houkuttelevinta on hinta ja laitteen vähäinen tilantarve. Käytännössä ongelmaksi voi kuitenkin tulla esimerkiksi autonostimella tai muualla korkeammalla työskenneltäessä lämmityskaapelin ulottuvuus, jos laitetta säilytetään lattialla.
Pienetkin laitteet autokorjaamokokoluokassa painavat helposti yli 10 kg + kaapelin paino, joten laitteen kannattelu käsin on raskasta.
Suuremmat laitteet ovat aina laitevaunussa, joka on helposti liikuteltavissa tasaisella alustalla. Pitkät lämmityskaapelit ovat kuitenkin raskaita, joten kannattaa huomioida saako laitteeseen tai onko se valmiiksi varusteltu kääntyvällä kaapelipuomilla. Puomi keventää kaapelin käsittelyä sekä vähentää myös kaapelin vaurioitumisriskiä, kun kaapelia ei tarvitse vetää lattialla.
Lue lisää induktiokuumentimistamme tästä: https://www.suomentyokalu.fi/korjaamolaitteet/induktiokuumennin-ammattikayttoon/
Varusteet – käyttöön sopivat kuumennuspäät, polkimet, lisävarusteet
Saatavien lisävarusteiden määrä vaihtelee valmistajittain. Tärkeimpiä varusteita ovat erilaisiin käyttötarkoituksiin tarkoitetut kuumennuspäät ja niihin saatavat kulutusosat. Osalla valmistajista valikoima rajoittuu pelkästään muutamaan vakiomalliseen kuumennuspäähän ja niihin varaosana saatavaan kuumennus ferriittiin.
Toisilla valmistajilla taas valikoima kattaa erikokoisten kiinteiden päiden lisäksi myös taipuisat, kappaleen ympärille pyöritettävät päät, kuumennushanskat teippausten poistoon, ohuet päät lommojen ja painaumien oikaisuun, erikokoiset silmukka- ja spiraalipäät sekä myös kuumennuskohteeseen räätälöidysti valmistetut erikoispäät.
Muita varusteita voivat olla esimerkiksi erilliset käyttöpolkimet, lämpötunnistimet sekä vaikkapa tuulilasin irrotuksessa tarvittavat kiilat.