Technologia pirometrów
Monitorowanie temperatury w przypadku grzania indukcyjnego
Proces grzania indukcyjnego jest jedną z najbardziej efektywnych metod bezdotykowego podgrzewania elementów do spajania, lutowania i innych procesów. Moc jest precyzyjnie ustawiana na przetwornicy wysokiej lub średniej częstotliwości. Indywidualnie dopasowany induktor o zoptymalizowanej sprawności ogrzewa element lub określone obszary elementu.
Jednak w jaki sposób zagwarantować, że wymagana temperatura będzie utrzymywana na stałym poziomie?
Monitorowanie procesów i regulacja przy użyciu pirometrów w warunkach kontrolowanej temperatury
Temperatura jest mierzona bezdotykowo za pomocą pirometru i regulowana poprzez wstępnie ustawioną wartość zadaną. W tym celu zmierzona temperatura jest przesyłana do sterownika, którego oprogramowanie dokonuje jej analizy i w razie potrzeby ponownie reguluje moc przetwornicy.
Szczególną zaletą pirometru jest możliwość autonomicznej pracy instalacji grzejnictwa indukcyjnego bez konieczności monitorowania temperatury przez system sterowania instalacją. Dzięki temu integracja procesów jest łatwiejsza i bardziej opłacalna.
Obszary zastosowania pirometru
Spajanie
Technika spajania jest bardzo wydajna dzięki grzaniu indukcyjnemu. Ponieważ elementy obrabiane nie są już w pełni nagrzewane w piecach konwekcyjnych, można je również spajać po zakończeniu obróbki części.
Wymaga to jednak precyzyjnej kontroli, aby maksymalna temperatura nie została przekroczona. Instalacje indukcyjne z pirometrem są w związku z tym stosowane m.in. w procesach spajania obudów silników ze wstępnie zmontowanymi łożyskami lub w przypadku częściowo powlekanych elementów obudów.
Lutowanie
Grzanie indukcyjne umożliwia również szybsze i bardziej efektywne lutowanie niż w przypadku stosowania konwencjonalnych metod nagrzewania.
W tym przypadku należy jednak zapewnić odpowiednią temperaturę w celu zagwarantowania właściwego zwilżenia, a także nie przekraczać maksymalnej temperatury, aby nie uszkodzić materiałów wokół lutowanego miejsca.
Formowanie
Podczas formowania na gorąco i kucia elementów metalowych pirometryczny pomiar temperatury zapewnia niezbędne monitorowanie procesu w celu kontrolowania wymaganej temperatury docelowej. Dzięki temu można uruchomić kolejne etapy procesu.
Pozostałe zastosowania
W prawie wszystkich obszarach zastosowań pirometryczny pomiar temperatury może być wykorzystywany do monitorowania procesów lub regulacji w warunkach kontrolowanej temperatury. Wiele zastosowań w badaniach i przemyśle wymaga dokładnego monitorowania temperatury. Dzięki pirometrowi proces ten staje się zautomatyzowany i łatwiejszy, ponieważ może przebiegać bezdotykowo.
Fizyczne podstawy technologii pirometrów
Pirometryczny pomiar temperatury wykorzystuje fakt, że każde ciało emituje promieniowanie cieplne (promieniowanie podczerwone). Emitowane promieniowanie cieplne jest wykrywane przez pirometr, a następnie zostaje zdigitalizowane i podane jako wartość temperatury.
Fizyczne podstawy działania opierają się na widmie elektromagnetycznym promieniowania podczerwonego dla materiałów metalowych w zadaniach związanych z grzaniem indukcyjnym. Z doświadczenia wynika, że w tym przypadku wykorzystywane są pasma widmowe pirometrów od ok. 0,5 do 2,8 µm, ponieważ materiały metalowe mają wyższą wartość emisyjności przy krótkich długościach fal w zakresie bliskiej podczerwieni.
Z kolei prawo przesunięć Wiena opisuje natężenia promieniowania i zależności od temperatury. Im wyższa jest zmierzona temperatura, tym większe jest przesunięcie pasma widmowego pirometru w stronę krótszych długości fal.
Jednocześnie prawo promieniowania Kirchhoffa stanowi, że w przypadku rzeczywistych obiektów właściwości materialne są definiowane przez odbicie, absorpcję i transmisję. Pewna część padającego promieniowania jest odbijana od jasnych, gładkich powierzchni. W przypadku metali transmisja może mieć przypisaną wartość zerową, ponieważ pirometryczny pomiar temperatury odbywa się zwykle na powierzchni elementu metalowego w stałym stanie skupienia.
Zasadniczo prawo promieniowania Plancka jest charakterystycznym elementem bezdotykowego pomiaru temperatury. Opisuje moc promieniowania ciała doskonale czarnego jako funkcję temperatury i długości fali. Ciało doskonale czarne wg Plancka jest wykorzystywane w dzisiejszych standardach jakości jako źródło odniesienia do kalibracji pirometrów i tym samym spełnia najwyższe wymagania dotyczące certyfikacji pirometrów stosowanych w badaniach i przemyśle.
