金属是现代必不可少的材料，几乎在各个领域都会使用到它，要想将其变成各种形状和功能的产品，就需要对其进行加工。
要想对金属进行加工就需要将其进行加热，因为加热是改变金属形态最简单的方法，不过传统的加热方法是通过燃烧燃料产生一个高温环境，再将金属放在这个环境中进行加热。
但采用这种加热方式就需要很长的时间，而现在有一种能够让金属迅速加热的方法，这就是感应加热。
什么是感应加热
感应加热也被称为电磁感应加热，是用于粘合，热处理，焊接，软化金属或其他导电材料的一种方法，对于许多现代制造工艺而言，感应加热提高了加热速度和效率。
自上世纪20年代开始，感应加热就被用于制造业中，在第二次世界大战期间，该技术迅速发展，可以满足战时对金属零部件快速加热处理的要求。
这种加热方法非常独特，常见的加热方法是将金属零部件直接放在火上，而感应加热则是采用了另一种方式加热零部件，通过循环电流在零件上产生“感应”热量而将其加热的。
感应加热的工作原理
感应加热到到底是如何工作的？感应加热主要是利用磁场原理来加热的，其加热系统主要是感应线圈，电源和需要加热的金属工件。
感应加热电源是将交流电源转换为更高频率的交流电，将其传输到感应线圈，就会在线圈内产生电磁场。
由于需要加热的金属工件也是导体，感应线圈所产生的一圈圈磁感线就会直接穿透放入线圈中的金属工件，而形成一个个电流闭环，并且金属的电阻较小，再加上较高的电流，当这些高电流的磁感应线通过金属工件时，就会让金属内部的电子非常活跃，相互碰撞，摩擦从而产生热能，达到让金属自身快速发热的效果。
感应加热的特点
1.保证产品质量
感应加热不需要与明火直接接触，能够保证所有产品的质量，只需要对温度进行设置和校准，每个产品就不会出现加热不均和加热温度有偏差，可以确保每一个产品的加热质量。
并且电源可以立即打开或关闭，系统还能够测量每个单独金属部件的温度，并可以记录每个加热零件的数据。
通过感应加热的零件，不会与火焰或其它加热元件直接接触，交流电会在零件内部产生热量，让加热产品的废品率减少，金属零件在线圈闭环内加热，这就相对于在真空环境下进行，还能减少零件的氧化。
2.提高生产效率
由于加热的速度非常的快，因此可以最大程度地提高生产效率，设备最快能够在数秒内让工件产生800~1000多摄氏度的热量，可以说是瞬间启动，无需预热或冷却周期。
感应加热过程可以在金属成型机旁边完成，而无需将零件发送到别的车间或者是加工厂，也能节约时间，达到提高效率的目的。
3.延长夹具寿命
感应加热可为金属特定的位置热量，并将热量快速传递到零件的某个区域，而无需加热任何周围的零件，这延长了夹具和机械的寿命。
4.更环保和安全
感应加热系统不会燃烧传统的化石燃料，加热是一个清洁，无污染的过程，将有助于保护环境。
并且还可消除烟雾，废热，有害物的排放，以及没有噪音，从而改善了员工的工作条件。
感应加热也更改安全，整个过程没有明火不会对操作员和环境造成伤害，并且不导电的材料放置在加热区附近也不会造成损坏。
5.减少能源消耗
感应加热能够将90％的能量转化为有用的热量，而普通的熔炉通常只有45％的能源利用率，并且由于感应过程不需要预热或冷却循环，因此待机热量损失也可降至最低。
感应加热的应用
感应加热在工业制造领域广泛使用，如熔化金属，熔炼，金属加热，焊接等等。
01熔化金属
对于许多金属加工而言，熔化是生产产品的第一步，利用感应熔炼是快速而有效的，通过改变感应线圈的大小和形状，就可以变成感应熔炉，也就可以熔化更多的金属，此外，通过调整频率和功率，就几乎可以加工所有金属材料。
感应熔化还具有搅拌功能，在感应炉中，金属装料被电磁场产生的电流熔化或加热，当金属熔化时，该场也会使熔池移动，这称为感应搅拌，这种恒定的运动有助于各种金属合金化。
02真空熔炼
由于感应加热是通过磁场完成的，因此工件可以通过耐火材料或其他一些非导电介质与感应线圈物理隔离，磁场将穿过该材料，这意味着可以在真空环境中加热工件，这使能够加热特种合金，硅，石墨和其他敏感的导电材料。
03加热
与燃烧加热不同，感应加热是可精确控制的，通过改变感应线圈的电流，电压和频率就会产生经过微调的热量，非常适合诸如表面硬化，硬化和回火，退火以及其他形式的热处理。
这种高精度加热对于汽车，航空航天，光纤等领域的材料加热至关重要；非常适合一些贵金属和高级复合材料的加热。
04高频焊接
当使用高频电流进行感应加热时，就可以进行焊接，在此应用中可对非常浅的材料进行焊接。
当电流沿着被焊接材料边缘流动时，它们将加热到合适的焊接温度（低于材料的熔化温度），所有碎屑，氧化物和其他杂质被压排出，以形成高质量的焊缝。
可以说，感应加热是当今工业领域，可用得最清洁，最有效，最具成本效益，精确且可重复的材料加热方法之一。
特别随着高级工程材料，替代能源等需求的到来，感应加热技术的独特功能为未来的工业生产提供了一种快速，高效和精确的加热方法。
参考资料：维基百科，INDUCTOHEAT，Basics of Induction Heating
文中图片截取自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》
