A têmpera por indução é um processo de têmpera que utiliza o efeito térmico gerado pela corrente de indução que passa pelo forjamento para aquecer a superfície e parte local do forjado até a temperatura de têmpera, seguida de resfriamento rápido. Durante a têmpera, o forjado é colocado em um sensor de posição de cobre e conectado a uma corrente alternada de frequência fixa para gerar indução eletromagnética, o que resulta em uma corrente induzida na superfície do forjado oposta à corrente na bobina de indução. O circuito fechado formado por esta corrente induzida ao longo da superfície do forjamento é chamado de corrente parasita. Sob a ação da corrente parasita e da resistência do próprio forjamento, a energia elétrica é convertida em energia térmica na superfície do forjamento, fazendo com que a superfície aqueça rapidamente até o transbordamento da têmpera, após o qual o forjamento é imediatamente e rapidamente resfriado para atingir o objetivo de têmpera superficial.
A razão pela qual as correntes parasitas podem atingir o aquecimento da superfície é determinada pelas características de distribuição da corrente alternada em um condutor. Essas características incluem:
- Efeito de pele:
Quando a corrente contínua (CC) passa através de um condutor, a densidade de corrente é uniforme em toda a seção transversal do condutor. No entanto, quando a corrente alternada (CA) passa, a distribuição da corrente na seção transversal do condutor é desigual. A densidade de corrente é maior na superfície do condutor e menor no centro, com a densidade de corrente diminuindo exponencialmente da superfície para o centro. Este fenômeno é conhecido como efeito cutâneo da AC. Quanto maior a frequência do AC, mais pronunciado será o efeito cutâneo. A extinção por aquecimento por indução utiliza esta característica para alcançar o efeito desejado.
- Efeito de proximidade:
Quando dois condutores adjacentes passam pela corrente, se a direção da corrente for a mesma, o potencial de retorno induzido no lado adjacente dos dois condutores é o maior devido à interação de campos magnéticos alternados gerados por eles, e a corrente é conduzida para o lado externo do condutor. Ao contrário, quando o sentido da corrente é oposto, a corrente é conduzida para o lado adjacente dos dois condutores, ou seja, o fluxo interno, esse fenômeno é denominado efeito de proximidade.
Durante o aquecimento por indução, a corrente induzida no forjado está sempre na direção oposta da corrente no anel de indução, de modo que a corrente no anel de indução está concentrada no fluxo interno, e a corrente no forjado aquecido localizado no anel de indução concentra-se na superfície, resultado do efeito de proximidade e do efeito pelicular sobreposto.
Sob a ação do efeito de proximidade, a distribuição da corrente induzida na superfície do forjado é uniforme somente quando a folga entre a bobina de indução e o forjado é igual. Portanto, o forjamento deve ser girado continuamente durante o processo de aquecimento por indução para eliminar ou reduzir as irregularidades de aquecimento causadas pela folga desigual, de modo a obter uma camada de aquecimento uniforme.
Além disso, devido ao efeito de proximidade, o formato da área aquecida no forjamento é sempre semelhante ao formato da bobina de indução. Portanto, ao fazer a bobina de indução, é necessário tornar seu formato semelhante ao formato da área de aquecimento do forjamento, para obter um melhor efeito de aquecimento.
- Efeito de circulação:
Quando a corrente alternada passa através de um condutor em forma de anel ou helicoidal, devido à ação do campo magnético alternado, a densidade de corrente na superfície externa do condutor diminui devido ao aumento da força eletromotriz traseira autoindutiva, enquanto a superfície interna de o anel atinge a maior densidade de corrente. Este fenômeno é conhecido como efeito de circulação.
O efeito de circulação pode melhorar a eficiência e a velocidade do aquecimento ao aquecer a superfície externa de uma peça forjada. No entanto, é desvantajoso para o aquecimento dos furos internos, pois o efeito de circulação faz com que a corrente no indutor se afaste da superfície da peça forjada, levando a uma eficiência de aquecimento significativamente reduzida e a uma velocidade de aquecimento mais lenta. Portanto, é necessário instalar materiais magnéticos com alta permeabilidade no indutor para melhorar a eficiência do aquecimento.
Quanto maior a relação entre a altura axial do indutor e o diâmetro do anel, mais pronunciado será o efeito de circulação. Portanto, é melhor tornar a seção transversal do indutor retangular; uma forma retangular é melhor que uma quadrada, e uma forma circular é a pior e deve ser evitada tanto quanto possível
- O efeito de ângulo agudo:
Quando as peças salientes com cantos vivos, bordas e pequenos raios de curvatura são aquecidas no sensor, mesmo que a folga entre o sensor e o forjado seja igual, a densidade da linha do campo magnético através dos cantos afiados e das partes salientes do forjado é maior , a densidade de corrente induzida é maior, a velocidade de aquecimento é rápida e o calor é concentrado, o que fará com que essas peças superaqueçam e até queimem. Este fenômeno é chamado de efeito de ângulo agudo.
Para evitar o efeito de ângulo agudo, ao projetar o sensor, a lacuna entre o sensor e o ângulo agudo ou parte convexa do forjamento deve ser aumentada adequadamente para reduzir a concentração da linha de força magnética ali, de modo que a velocidade de aquecimento e a temperatura do forjamento em todos os lugares é tão uniforme quanto possível. Os cantos vivos e partes salientes do forjamento também podem ser alterados para cantos de pés ou chanfros, para que o mesmo efeito possa ser obtido.
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Horário da postagem: 24 de julho de 2024
