Ambrell感应加热系统、Ambrell热铆接、利用感应技术 将金属嵌入塑料
感应加热技术最广泛的应用之一，是将带螺纹的金属嵌件热铆接固定于塑料件中。由于大多数热塑性塑料材质过软无法牢固持螺纹，通常需要嵌入黄铜或钢质螺纹嵌件。相比模内注塑成型，后期植入嵌件更具成本效益，而感应加热正是植入前预热嵌件的成熟工艺。
在热铆接过程中，首先通过感应线圈对金属嵌件进行预热，随后将其压入塑料件的预留孔中。具体操作是将感应线圈精准定位至孔位上方，短暂持留嵌件进行加热。当嵌件达到预设温度后，随即将其压入塑料基体。此时塑料孔周局部熔融，流动填充至嵌件的滚花间隙，待冷却固化后形成具有卓越机械性能的集成组件，其结构强度显著优于其他嵌件植入技术。嵌件材料通常选用黄铜或钢材，二者各有特性：黄铜作为非磁性材料耐腐蚀性更优，但其材质较软且在低至450℉（约232℃）时即发生退火；而钢材的退火起始温度可达1200℉（约649℃），具有更高的热稳定性。
某些玻璃纤维增强塑料需要将嵌件加热至700℉（约371℃）才能实现精准安装。为此，黄铜嵌件需实现快速加热与压入，以避免螺纹退火现象。由于黄铜电阻率较低，其感应加热所需功率较钢材更高。钢质嵌件因具备更高电阻率及材料硬度，可实现快速加热，且在大多数塑料的植入温度下无需担忧退火风险。但钢质嵌件存在明显局限性：作为磁性材料其氧化速度更快，且难以在螺纹等复杂表面实现均匀镀层。综合镀层工艺考量，黄铜仍是更受青睐的选择。
其他关键设计因素包括：
嵌件需配置特定滚花与翅片结构，以确保所需的旋转扭矩和抗拉强度
适用于模内成型、膨胀式、超声波或自攻螺纹的嵌件均可适配感应加热工艺
借助感应加热的重塑特性，可设计更深层次的嵌件纹理以提升锚固力
嵌件材料、质量与加热时长共同决定了达到目标温度所需的功率
安装温度控制至关重要：每个嵌件应在相同时间内达到恒定温度，以此保证工艺稳定性。
感应热铆接工艺的稳定性主要受以下因素影响：
感应电源的供电周期控制
加热时间精度
谐振频率调谐
功率斜坡升/降特性
嵌件在线圈中的定位精度
植入压力参数
热塑性材料特性
感应热铆接应如何选择金属材料？
鉴于钢、黄铜和铝是塑料嵌件最常用的金属材料，我们需要从材料特性角度分析其对感应加热和植入效果的影响。电阻率、磁导率、比热容和热导率是选择感应加热金属嵌件时需考量的四大核心参数。虽然这三种材料均适用于感应加热，但其独特属性将直接影响工艺表现。
表2展示了在相同线圈参数（匝数/电流）生成的磁场中，三种3/8英寸外径嵌件的特性对比。钢质嵌件因从磁场吸收更多功率，加热速度显著快于铝材和黄铜。感应加热原理是通过在工件内部感生涡流，电流在具有电阻率的材料中流动时产生热能。感应电流趋向于在材料表层分布，其中80%集中在”集肤深度”区域内。该深度取决于材料的电阻率与磁导率：如表2所示，钢质嵌件集肤深度仅0.0025英寸，而黄铜达0.008英寸。这意味着钢质材料的热量产生于表层以下0.0025英寸区域，而黄铜则在0.008英寸深处。这种差异导致：
钢质嵌件：热量集中表层，快速加热周期中需严格控制表面熔化风险
黄铜嵌件：热量深入内部，小直径嵌件需采用更高频电源维持加热效率
表2：相同磁场条件下（线圈匝数/电流一致）3/8英寸外径嵌件特性对比
在加热周期结束后、定位完成至实际压入前的阶段，嵌件会通过辐射对流及工装夹具持续散失热量。如图7所示，嵌件表面温度呈近似指数级下
降，因此必须在加热结束后立即执行压入操作：黄铜嵌件：需在5秒内完成植入，否则将无法维持足以熔融塑料的热量钢质嵌件：如图8所示，虽能快速加热但因导热性差，表面与芯部存在显著温差。加热结束时表面温度急剧下降，直至整体达到平衡温度（400℉）成功植入的关键热力学条件：
热储量要求：
金属嵌件需储备足够热能，使其能：
将界面聚合物加热至熔融温度
提供克服聚合物熔融潜热的额外能量
温度设定：嵌件温度应高于塑料熔点（例如塑料熔点为200-250℉时，黄铜嵌件需加热至400℉）热平衡控制：温度不足导致流动不充分，过高则
引发塑料烧焦/沸腾造成飞边
