ריתוך בהשראה

ריתוך בהשראה הוא סוג של ריתוך המשתמש בהשראה אלקטרומגנטית כדי לחמם את חומר העבודה. מכשיר הריתוך מכיל סליל השראה  המופעל על ידי זרם חשמלי בתדר רדיו . מעבר הזרם מייצר שדה אלקטרומגנטי בתדר גבוה הפועל על חומר עבודה מוליך חשמלית  או פרומגנטי. בחומר עבודה מוליך חשמלית, אפקט החימום העיקרי הוא חימום התנגדותי, הנובע מזרמים מושרים הנקראים זרמי מערבולת. בחומר עבודה פרומגנטי, החימום נגרם בעיקר על ידי היסטרזיס, כאשר השדה האלקטרומגנטי מעוות שוב ושוב את התחומים המגנטיים  של החומר הפרומגנטי. בפועל, רוב החומרים עוברים שילוב של שתי השפעות אלו.

חומרים לא מגנטיים ומבודדים חשמליים כמו פלסטיק ניתנים לריתוך בהשראה על ידי שתילתן של תרכובות מתכתיות או פרומגנטיות, הנקראות סוספטורים (Susceptors), אשר סופגות את האנרגיה האלקטרומגנטית מסליל ההשראה, מתחממות ומאבדות את חומן לחומר שמסביב על ידי הולכה תרמית. פלסטיק ניתן גם לריתוך בהשראה על ידי הטבעת הפלסטיק בסיבים מוליכים חשמלית כמו מתכות או סיבי פחמן. זרמי מערבולת מושרים מחממים באופן התנגדותי את הסיבים המשובצים, אשר מאבדים את חומם לפלסטיק שמסביב באמצעות הולכה. ריתוך בהשראה של פלסטיק מחוזק בסיבי פחמן נמצא בשימוש נפוץ בתעשיית התעופה והחלל.

ריתוך בהשראה משמש בתהליכי ייצור חזרתיים והוא תהליך אוטומטי ביותר, המשמש בדרך כלל לריתוך תפרי צינורות. זהו תהליך מהיר מאוד, מכיוון שניתן להעביר הרבה כוח לאזור ספציפי, כך שמשטחי החיבור ניתכים במהירות רבה וניתן ללחוץ אותם יחד ליצירת ריתוך נע רציף.

העומק שהזרמים, ולכן החימום, חודרים מהמשטח הוא ביחס הפוך לשורש הריבועי של התדר. טמפרטורת המתכות המרותכות והרכבן משפיעים גם הם על עומק החדירה. תהליך זה דומה מאוד לריתוך בהתנגדות חשמלית, אלא שבמקרה של ריתוך בהתנגדות הזרם מועבר באמצעות מגע לחומר העבודה במקום באמצעות השראה.

ריתוך בהשראה התגלה לראשונה על ידי מייקל פאראדיי. יסודות ריתוך בהשראה מסבירים שכיוון השדה המגנטי תלוי בכיוון זרימת הזרם, וכיוון השדה ישתנה באותו קצב כמו תדר הזרם. לדוגמה, זרם AC של 120 הרץ יגרום לשדה לשנות כיוון 120 פעמים בשנייה. מושג זה ידוע כחוק פאראדיי.

כאשר מתבצע ריתוך בהשראה, חלקי העבודה מתחממים מתחת לטמפרטורת ההיתוך וקצוות החלקים מונחים יחד, זיהומים נדחפים החוצה לכדי יצירת ריתוך מוצק.

ריתוך בהשראה משמש לחיבור מגוון רחב של תרמופלסטיקים וחומרים מרוכבים תרמוסטיים. המנגנון המשמש לתהליכי ריתוך בהשראה כולל מחולל חשמל בתדר רדיו, תחנת חימום, חומר עביד ומערכת קירור.

מחולל החשמל מגיע בצורת מצב מוצק או צינור ואקום ומשמש לאספקת זרם חילופין של 230-340 וולט או תדר של 50–60 הרץ למערכת. ערך זה נקבע על ידי סליל ההשראה בו נעשה שימוש עם חומר העבודה.

תחנת החימום משתמשת בקבל ובסליל לחימום חלקי העבודה. הקבל מתאים את תפוקת מחולל החשמל וסליל ההשראה מעביר אנרגיה לחומר העבודה. בעת ריתוך, הסליל צריך להיות קרוב לחומר העבודה כדי למקסם את העברת האנרגיה, וחומר העבודה בו משתמשים במהלך ריתוך בהשראה הוא מרכיב מפתח חשוב ליעילות אופטימלית.

מספר משוואות שיש לקחת בחשבון עבור ריתוך אינדוקציה כוללות:
 חישוב תרמי: 

כאשר

 היא מסה תרמית

 היא התנגדות

 היא יעילות

 היא צפיפות פני השטח
 משוואת הקירור של ניוטון: 

כאשר

 היא צפיפות שטף החום

h הוא מקדם העברת החום

 היא טמפרטורת פני השטח של חומר העבודה

 היא טמפרטורת האוויר שמסביב

ראו גם
 חימום השראתי

לקריאה נוספת
 WS Welding Handbook, Volume 2, 8th Edition
 Davies, John; Simpson, Peter (1979), Induction Heating Handbook, McGraw-Hill, .

הערות שוליים

השראה