По самому простому определению, технологический нагрев - это повышение температуры детали или подложки в процессе производства. Технологический нагрев принимает разные формы, и два распространенных метода:
-
конвекция, или нагрев горячим воздухом,
-
инфракрасный нагрев, который передает энергию посредством электромагнитного излучения.
Быстрый, управляемый и экологически чистый инфракрасный нагрев - популярный метод обогрева, используемый во многих областях. При рассмотрении инфракрасного излучения для технологического обогрева наиболее часто задаются следующие вопросы: как работает инфракрасный нагреватель и принесет ли выгоду ик оборудование или производственный процесс?
Что касается того, как работает инфракрасный нагреватель, то вот простой для понимания обзор: инфракрасное тепло - это в основном световая энергия. Подобно солнечному свету, он нагревает органические вещества (вещи, сделанные из углерода). Вот почему, когда вы стоите на солнце, вы чувствуете тепло, а когда стоите в тени, вам становится прохладнее. Инфракрасный нагреватель работает примерно так же. В то время как температура воздуха в тени будет повышаться за счет проводимости окружающей материи, именно энергия электромагнитного инфракрасного излучения запускает повышение температуры.
Следующие вопросы: как инфракрасное излучение влияет на производственный процесс? Кроме того, когда это дает материальное преимушество? Компании включают инфракрасный обогрев в свои процессы, потому что он дает возможность запускать процессы с большей скоростью, чем при использовании конвекционного обогрева. Конвекция - безусловно, самый распространенный метод термической обработки. Использование инфракрасного излучения позволяет значительно повысить уровень и управляемость процесса нагрева. Использование инфракрасных нагревателей также может помочь повысить эффективность всего технологического процесса. Сокращение незавершенного производства и увеличение производительности иногда может быть в 10 раз больше, чем при конвекции. Наконец, инфракрасное излучение может принести пользу окружающей среде. Например, электрическое инфракрасное излучение не потребляет ископаемое топливо (в момент использования).
Для застывания покрытия на проволоке используется круглая инфракрасная печь.
Далее мы должны взглянуть на сам процесс. Быстрее, экологичнее и дешевле звучит замечательно, но если качество процесса снижается, это создает новые проблемы. Однако инфракрасный нагреватель может помочь повысить качество продукции. Больший контроль нагрева - ключевое преимущество инфракрасной конструкции. С ик нагревом становится возможным направлять световую энергию точно туда, где это необходимо, и на требуемом уровне увеличивать точность доставляемого тепла. Еще одно положительное качество - уменьшение загрязнения воздуха. По своей конструкции конвекционный нагрев перемещает много воздуха с содержанием частиц, которые могут отрицательно повлиять на качество процесса.
Области применения инфракрасных нагревателей
Чтобы лучше понять, как инфракрасный излучатель обеспечивает быстрые и качественные результаты, важно посмотреть на области применения, в которых он дает наибольшую ценность.
Краска и порошковое покрытие, вероятно, являются наиболее распространенными областями применения, но термическая обработка - это растущий рынок. На рынке покрытий инфракрасное излучение используется для ускорения высыхания деталей после предварительной обработки, а также для отверждения самого покрытия. Будь то краска или порошок, инфракрасное излучение увеличивает скорость процесса, делая его в 3-10 раз быстрее, чем обычные конвекционные конструкции. Инфракрасное излучение используется для усиления или гелеобразования покрытия, а также для полного отверждения.
Инфракрасное излучение можно использовать в большинстве конфигураций печей, включая монорельсовую, с цепочкой на краю или без питания. Всегда, инфракрасное излучение будет наиболее эффективным при использовании на плоской части, где световая энергия может видеть все стороны; тем не менее, даже полное отверждение сложных геометрических форм может быть выполнено с помощью правильной конструкции нагревателя.
Компании включают инфракрасный нагрев в свои технологические процессы, потому что он позволяет им увеличить скорость производственной линии по сравнению с конвекцией. Эта инфракрасная ленточная печь для отверждения смолы работает со скоростью 150 футов / мин.
Оборудование для термической обработки также является растущим рынком для инфракрасного нагрева. Хотя использование инфракрасного излучения в термоформовочном оборудовании обычно обусловлено повышением производительности, точный контроль процесса нагрева, необходимый для деликатных деталей, также имеет решающее значение. Как правило, эти детали могут включать композиты, пластмассы, полотна или даже дерево и МДФ. Материалы часто имеют температурные ограничения и могут быть названы термочувствительными. Проблема может заключаться в самом материале или в способе его изготовления.
В дополнение к проблемам, связанным с ограничениями максимальной температуры нагрева материала, сама деталь может быть еще более чувствительной. По этим причинам работать с термочувствительными материалами экспоненциально сложнее, чем нагревать детали из металла. Чувствительные к температуре детали - по составу или конструкции - реагируют на приложенное тепло. Напротив, при работе с куском стального листа печь мало что может сделать, чтобы повредить детали. Например, если имеется отделка металлической детали порошковым покрытием, порошок в конечном итоге сгорит при нагревании до температуры, превышающей граничные значения, но сама деталь будет в порядке. Однако, когда деталь изготовлена из пластика, ДВП или даже дерева, включение инфракрасного нагрева в процесс будет сложной задачей.
Например, при нагревании, отверждении или даже при нанесении порошкового покрытия на пластмассовую деталь, деталь расплавится задолго до того, как достигнет максимальной температуры обработки. Проблемы, связанные с термочувствительностью, также могут относиться к любым металлическим узлам, содержащим термочувствительный материал, например, вспененный сердечник двери или прокладки, или уплотнительные материалы из эластомеров. Преимущество инфракрасного излучения в этих случаях заключается в том, что он позволяет пользователям контролировать температуру материала до такой степени, чтобы деталь можно было эффективно нагревать без повреждений.
Газовая каталитическая технология катализирует топливо или углеводород через химическую реакцию горения, создавая беспламенное длинноволновое инфракрасное тепло, которое ограничено по температуре поверхности нагревателя 538 ° C.
Инфракрасное излучение также все чаще используется для других видов термической обработки, таких как отжиг, сушка, дегидратация, ламинирование и спекание. Многие из этих процессов представляют собой производства большого объема, которые иногда работают с высокой скоростью. Инфракрасные системы могут быть спроектированы так, чтобы выделять контролируемое тепло всего за несколько секунд. Поскольку производственные линии движутся со скоростью сотни футов в минуту, такой уровень контроля необходим для получения хорошего результата.
Поскольку контроль нагрева является ключевым преимуществом инфракрасного излучения, как правильно спроектировать печь для этого? Имейте в виду, что контроль - понятие относительное: уровень, необходимый для одной части, может быть чрезмерным для другой. Чтобы избежать чрезмерной разработки системы, важно знать, какой уровень контроля процесса и частей действительно требуется. Тестирование - лучший способ определить это.
Как только вы узнаете, какой уровень контроля необходим, вы сможете работать с опытным разработчиком оборудования инфракрасной печи. Есть две области расчета для управления процессом нагрева: производительность самого нагревателя и зонирование нагрева внутри печи. Зонирование - это управление группой обогревателей вместе. Может быть желательно управлять группой нагревателей снизу вверх или от входа к выходу, в зависимости от процесса. Скорость технологической линии, открытие деталей, конфигурация деталей и транспортировка материалов также влияют на конструкцию зон.
Чтобы начать процесс выбора нагревательного элемента, рассмотрим конструкцию самого инфракрасного обогревателя. Между контрольной и рабочей температурой существует прямая зависимость. Каждый тип инфракрасного нагревателя, в силу типа его конструкции, передает большую часть своей инфракрасной энергии в различных диапазонах температур и, следовательно, на разных уровнях управления. В то же время существует прямая зависимость между рабочей температурой и стоимостью эксплуатации.
При самой низкой температуре используется газокаталитическая технология, которая производит длинноволновое инфракрасное тепло. Экономичная в эксплуатации, газокаталитическая технология катализирует топливо или углеводород посредством химической реакции горения, чтобы создать беспламенное тепло, которое ограничено по температуре поверхности нагревателя 538 ° C. Его контроль достигается за счет модуляции давления газа. Больше или меньше топлива подается в процесс, как требуется от программируемого логического контроллера (ПЛК), который изучает уровень потока, необходимый для достижения желаемых результатов. Время отклика - минуты.
Длинноволновое ик излучение также вырабатывается в электрических керамических инфракрасных нагревателях. Такие нагревательные элементы нагреваются в течение пары минут и способны работать длительное время.
В средневолновом диапазоне чаще всего используются элементы электрического сопротивления с кварцевыми трубками. Они могут вызвать изменение температуры за секунды. Они долговечны по своей природе и обладают большой гибкостью. Диапазон нагрева до 700 ° C.
К коротковолновой категории относятся галогенные инфракрасные лампы. Одним из наиболее распространенных является вольфрамовый элемент, известный как T3. Эти лампы обеспечивают практически мгновенное включение / выключение, а температура внутреннего вольфрамового элемента, экранированного галогеном, может достигать более 2000 ° C. Лампы обеспечивают лучшую управляемость, но у них самый короткий срок службы. Кроме того стоимость электроэнергии выше, чем газа, но электрические нагреватели обеспечивают значительно более высокий уровень контроля. Оптимизируя управление зонами, можно уменьшить разницу в эксплуатационных расходах, связанных с газом. Электрические элементы обычно стоят дешевле газовых каталитических, поэтому оценка эксплуатационных затрат с течением времени - лучший способ сравнить технологии.
Инфракрасный обогрев становится все более популярным, поскольку он быстрый, контролируемый и экологически чистый. Здесь показана инфракрасная туннельная печь.
У каждого типа нагревательных элементов есть свои сильные и слабые стороны. Производительность процесса является наиболее важным фактором при выборе технологии, но эксплуатационные расходы и выбор конструкции инфракрасного обогревателя для технологического обогрева - это не то, что вы можете найти в руководстве по проектированию. Для создания оптимально спроектированного инфракрасного оборудования требуется большой опыт и определенное искусство. Для некоторых деталей подойдет любой из типов инфракрасных обогревателей. Для других требуется определенный тип. Опять же, лучше всего начать с тестирования. Один из способов добиться этого - выбрать производителя инфракрасного оборудования с собственной испытательной лабораторией. Производитель духовки или нагревателя может разработать отчет о профилировании печи для вашего процесса.
Помните, плохих технологий не бывает - просто плохое использование хороших технологий термической обработки. Оптимальный выбор зависит от ваших деталей и вашего применения.
Для расчета характеристик инфракрасного оборудования и подбора наиболее оптимального типа ик излучателей для него обращайтесь к специалистам Полимернагрев по телефону или через форму связи прямо на сайте.
