Die Induktionserwärmung ist ein relativ neues Verfahren, dessen Anwendung hauptsächlich auf seinen einzigartigen Eigenschaften beruht.

Wenn ein schnell wechselnder Strom durch ein Metallwerkstück fließt, entsteht der Skin-Effekt. Dieser konzentriert den Strom auf der Werkstückoberfläche und erzeugt so eine hochselektive Wärmequelle. Faraday entdeckte diesen Vorteil des Skin-Effekts und damit das bemerkenswerte Phänomen der elektromagnetischen Induktion. Er gilt auch als Begründer der Induktionserwärmung. Diese benötigt keine externe Wärmequelle, sondern nutzt das Werkstück selbst als Wärmequelle. Dabei muss das Werkstück nicht mit der Energiequelle, der Induktionsspule, in Kontakt stehen. Weitere Vorteile sind die Möglichkeit, unterschiedliche Heiztiefen über die Frequenz einzustellen, die präzise lokale Erwärmung durch die Spulenkopplung sowie die hohe Leistungsintensität bzw. Leistungsdichte.

 

Das für die Induktionserwärmung geeignete Wärmebehandlungsverfahren sollte diese Eigenschaften voll ausnutzen und ein komplettes Gerät unter Beachtung der folgenden Schritte konstruieren.

 

Zunächst müssen die Prozessanforderungen mit den grundlegenden Eigenschaften der Induktionserwärmung übereinstimmen. In diesem Kapitel werden die elektromagnetischen Effekte im Werkstück, die Verteilung des resultierenden Stroms und die aufgenommene Leistung beschrieben. Anhand der durch den induzierten Strom erzeugten Erwärmungs- und Temperaturwirkung sowie der Temperaturverteilung bei verschiedenen Frequenzen, Metallen und Werkstückformen können Anwender und Konstrukteure je nach den technischen Anforderungen entscheiden, welche Verfahren geeignet sind.

 

Zweitens muss die konkrete Form der Induktionserwärmung danach bestimmt werden, ob sie den Anforderungen der technischen Bedingungen entspricht. Außerdem sollte man sich ein umfassendes Bild von der Anwendungs- und Entwicklungssituation sowie den wichtigsten Anwendungstrends der Induktionserwärmung machen.

 

Drittens kann, nachdem die Eignung und der optimale Einsatz der Induktionserwärmung ermittelt wurden, das Sensor- und Stromversorgungssystem entworfen werden.

Viele Probleme bei der Induktionserwärmung ähneln grundlegenden Wahrnehmungskenntnissen im Ingenieurwesen und basieren in der Regel auf praktischer Erfahrung. Man kann auch sagen, dass die Entwicklung eines Induktionserwärmers oder -systems ohne ein genaues Verständnis der Sensorform, der Versorgungsfrequenz und des thermischen Verhaltens des zu erwärmenden Metalls unmöglich ist.

 

Die Wirkung der Induktionserwärmung unter dem Einfluss unsichtbarer Magnetfelder ist die gleiche wie die der Flammenlöschung.

Die von einem Hochfrequenzgenerator erzeugte höhere Frequenz (über 200.000 Hz) erzeugt beispielsweise eine heftige, schnelle und lokal begrenzte Wärmequelle, vergleichbar mit einer kleinen, konzentrierten Hochtemperatur-Gasflamme. Im Gegensatz dazu ist die Heizwirkung bei mittleren Frequenzen (1.000 Hz und 10.000 Hz) diffuser und langsamer, und die Wärme dringt tiefer ein, ähnlich einer relativ großen und offenen Gasflamme.