Instalações de aquecimento e têmpera por indução

Nas instalações de indução, o calor em um corpo aquecido eletricamente condutor é liberado por correntes induzidas nele por um campo eletromagnético alternado.

Vantagens do aquecimento por indução em comparação com o aquecimento em fornos de resistência:

1) A transferência de energia elétrica diretamente para o corpo aquecido permite o aquecimento direto de materiais condutores. Ao mesmo tempo, a taxa de aquecimento aumenta em comparação com as instalações de ação indireta, onde o produto é aquecido apenas na superfície.

2) A transferência de energia elétrica diretamente para o corpo aquecido não requer dispositivos de contato. É conveniente nas condições de produção de fabricação automatizada, quando são utilizados meios de vácuo e proteção.

3) Devido ao fenômeno do efeito de superfície, a potência máxima é liberada na camada superficial do produto aquecido. Portanto, o aquecimento por indução durante o resfriamento garante um aquecimento rápido da camada superficial do produto.Isso permite obter uma alta dureza superficial da peça com um meio relativamente viscoso. O endurecimento superficial por indução é mais rápido e econômico do que outros métodos de endurecimento superficial.

4) O aquecimento por indução na maioria dos casos melhora a produtividade e melhora as condições de trabalho.

O aquecimento por indução é amplamente utilizado para:

1) Fusão de metais

2) Tratamento térmico de peças

3) Aquecendo peças ou espaços em branco antes da deformação plástica (forjamento, estampagem, prensagem)

4) Soldagem e estratificação

5) Metal de solda

6) Tratamento químico e térmico de produtos

Nas instalações de aquecimento por indução, o indutor cria campo eletromagnetico, leva a uma peça de metal correntes parasitas, cuja maior densidade recai sobre a camada superficial da peça de trabalho, onde a maior quantidade de calor é liberada. Este calor é proporcional à potência fornecida ao indutor e depende do tempo de aquecimento e da frequência da corrente do indutor. Pela seleção apropriada de potência, frequência e tempo de ação, o aquecimento pode ser realizado na camada superficial de diferentes espessuras ou em toda a seção da peça de trabalho.

As instalações de aquecimento por indução, dependendo do método de carregamento e da natureza da operação, têm funcionamento intermitente e contínuo. Este último pode ser incorporado em linhas de produção e linhas de processo automáticas.

O endurecimento por indução de superfície, em particular, substitui operações caras de endurecimento de superfície como cementação, nitretação, etc.

Instalações de endurecimento por indução

Finalidade do endurecimento superficial por indução: alcançar alta dureza da camada superficial, mantendo o ambiente viscoso da peça. Para obter tal endurecimento, a peça de trabalho é rapidamente aquecida a uma profundidade predeterminada pela corrente induzida pela camada superficial do metal, seguida de resfriamento.

A profundidade da penetração da corrente no metal depende da frequência, então o endurecimento da superfície requer diferentes espessuras da camada endurecida.

Existem os seguintes tipos de endurecimento superficial por indução:

1) Simultaneamente

2) Rotação simultânea

3) Contínuo-sequencial

Endurecimento por indução simultâneo — consiste no aquecimento simultâneo de toda a superfície a endurecer, seguido do resfriamento da superfície, sendo conveniente combinar o indutor e o resfriador. A aplicação é limitada pela potência do gerador de energia. A superfície aquecida não excede 200-300 cm2.

Endurecimento por indução sequencial simultâneo - caracterizado pelo fato de que as partes individuais da peça aquecida são aquecidas simultânea e sequencialmente.

Endurecimento sequencial contínuo por indução - utilizado no caso de grande extensão da superfície endurecida e consiste no aquecimento da parte da peça durante o movimento contínuo da peça em relação ao indutor ou vice-versa. O resfriamento da superfície segue o aquecimento. É possível usar resfriadores separados ou combiná-los com um indutor.

Na prática, a ideia de endurecimento superficial por indução é aplicada em máquinas de endurecimento por indução.

Existem máquinas de têmpera por indução especiais projetadas para processar uma peça específica ou grupos de peças, tamanhos ligeiramente diferentes e máquinas de têmpera por indução universais para processar qualquer peça.

As máquinas de cura incluem os seguintes itens:

1) Transformador abaixador

2) Indutor

3) Capacitores de bateria

4) Sistema de refrigeração a água

5) Elemento de controle e gerenciamento da máquina

As máquinas universais para endurecimento por indução são equipadas com dispositivos para fixação de peças, seu movimento, rotação, possibilidade de substituição do indutor. O design do indutor de endurecimento depende do tipo de endurecimento da superfície e da forma da superfície a ser endurecida.

Dependendo do tipo de endurecimento da superfície e da configuração das peças, diferentes designs de indutores de endurecimento são usados.

O dispositivo para curar indutores

Um indutor consiste em um fio indutivo que cria um campo magnético alternado, barramentos, blocos de terminais para conectar o indutor a uma fonte de energia, tubos para fornecer e drenar água. Indutores de uma e várias voltas são usados ​​para endurecer superfícies planas.

Existe um indutor para endurecer as superfícies externas de peças cilíndricas, superfícies internas planas, etc. Existem cilíndricas, loop, espiral-cilíndrica e espiral plana. Em baixas frequências, o indutor pode conter um circuito magnético (em alguns casos).

Fontes de alimentação para indutores de cura

Máquinas elétricas e conversores de tiristores, fornecendo frequências de operação de até 8 kHz, servem como fontes de energia para indutores de extinção de média frequência.Para obter uma frequência na faixa de 150 a 8000 Hz, são utilizados geradores de máquinas. Conversores controlados por válvula podem ser usados. Para frequências mais altas, são usados ​​geradores de válvulas. No campo de aumento de frequência, são utilizados geradores de máquinas. Estruturalmente, o gerador é combinado com o motor de acionamento em um dispositivo de conversão.

Para frequências de 150 a 500 Hz, são utilizados geradores multipolares convencionais. Eles trabalham em altas velocidades. A bobina de excitação localizada no rotor é alimentada através do contato do anel.

Para frequências de 100 a 8000 Hz, são utilizados geradores de indutores, cujo rotor não possui enrolamento.

Em um gerador síncrono convencional, o enrolamento de excitação girando com o rotor cria um fluxo alternado no enrolamento do estator, então no gerador de indução, a rotação do rotor causa uma pulsação do fluxo magnético associado ao enrolamento magnético. A utilização de um gerador de indução com frequência aumentada deve-se às dificuldades de projeto de geradores operando em frequência > 500 Hz. Em tais geradores, é difícil colocar enrolamentos multipolares do estator e do rotor; o acionamento é feito por motores assíncronos. Com potência de até 100 kW, as duas máquinas geralmente são combinadas em uma carcaça. Alta potência - dois casos Aquecedores de indução e dispositivos de resfriamento podem ser alimentados por geradores de máquinas usando indução ou energia central.

A energia de indução é útil quando o gerador está totalmente carregado por uma única unidade funcionando continuamente em elementos de aquecimento de metal.

Fonte de alimentação central - na presença de um grande número de elementos de aquecimento operando ciclicamente.Nesse caso, é possível economizar a potência instalada dos geradores devido à operação simultânea de unidades de aquecimento separadas.

Geralmente são utilizados geradores com auto-excitação, que podem fornecer potência de até 200 kW. Essas lâmpadas operam com uma tensão de ânodo de 10-15 kV; o resfriamento a água é usado para resfriar as lâmpadas de ânodo com uma potência dissipada de mais de 10 kW.

Os retificadores de potência são geralmente usados ​​para obter alta tensão. A potência fornecida pela instalação. Freqüentemente, essas correções são feitas ajustando a tensão de saída do retificador e usando blindagem confiável de cabos coaxiais para transportar energia de alta frequência. Na presença de racks de aquecimento não blindados, o controle remoto, bem como a operação automática mecânica, devem ser usados ​​para excluir a presença de pessoal na área de risco.