Instalaciones de calentamiento y templado por inducción

En las instalaciones de inducción, el calor de un cuerpo calentado eléctricamente conductor se libera mediante corrientes inducidas en él por un campo electromagnético alterno.

Ventajas del calentamiento por inducción frente al calentamiento en hornos de resistencia:

1) La transferencia de energía eléctrica directamente al cuerpo calentado permite el calentamiento directo de materiales conductores. Al mismo tiempo, la velocidad de calentamiento aumenta respecto a las instalaciones de acción indirecta, donde el producto se calienta únicamente desde la superficie.

2) La transferencia de energía eléctrica directamente al cuerpo calentado no requiere dispositivos de contacto. Es conveniente en condiciones de producción industrial automatizada, cuando se utilizan medios de vacío y de protección.

3) Debido al fenómeno del efecto de superficie, la máxima potencia se libera en la capa superficial del producto calentado. Por lo tanto, el calentamiento por inducción durante el enfriamiento asegura un calentamiento rápido de la capa superficial del producto.Esto permite obtener una elevada dureza superficial de la pieza con un medio relativamente viscoso. El endurecimiento superficial por inducción es más rápido y económico que otros métodos de endurecimiento superficial.

4) El calentamiento por inducción en la mayoría de los casos mejora la productividad y mejora las condiciones de trabajo.

El calentamiento por inducción es ampliamente utilizado para:

1) Fusión de metales

2) Tratamiento térmico de piezas

3) Calentando piezas o espacios en blanco antes de la deformación plástica (forjado, estampado, prensado)

4) Soldadura y estratificación

5) metal de soldadura

6) Tratamiento químico y térmico de los productos

En las instalaciones de calentamiento por inducción, el inductor crea campo electromagnetico, conduce a una pieza de metal corrientes de Foucault, cuya mayor densidad recae en la capa superficial de la pieza de trabajo, donde se libera la mayor cantidad de calor. Este calor es proporcional a la potencia suministrada al inductor y depende del tiempo de calentamiento y la frecuencia de la corriente del inductor. Mediante la selección apropiada de potencia, frecuencia y tiempo de acción, el calentamiento puede llevarse a cabo en la capa superficial de diferente espesor o en toda la sección de la pieza de trabajo.

Las instalaciones de calentamiento por inducción, según el método de carga y la naturaleza de la operación, tienen un funcionamiento intermitente y continuo. Este último puede integrarse en líneas de producción y líneas de proceso automáticas.

El endurecimiento superficial por inducción, en particular, reemplaza operaciones costosas de endurecimiento superficial como cementación, nitruración, etc.

Instalaciones de temple por inducción

Propósito del endurecimiento superficial por inducción: lograr una alta dureza de la capa superficial mientras se mantiene el entorno viscoso de la pieza. Para obtener tal endurecimiento, la pieza de trabajo se calienta rápidamente a una profundidad predeterminada por la corriente inducida por la capa superficial del metal, seguido de enfriamiento.

La profundidad de penetración de la corriente en el metal depende de la frecuencia, luego el endurecimiento de la superficie requiere diferentes espesores de la capa endurecida.

Existen los siguientes tipos de endurecimiento superficial por inducción:

1) simultáneamente

2) Rotación simultánea

3) Continuo-secuencial

Endurecimiento simultáneo por inducción — consiste en el calentamiento simultáneo de toda la superficie a endurecer, seguido del enfriamiento de la superficie, es conveniente combinar el inductor y el enfriador. La aplicación está limitada por la potencia del generador de energía. La superficie calentada no supera los 200-300 cm2.

Endurecimiento por inducción simultáneo-secuencial: caracterizado por el hecho de que las partes individuales de la parte calentada se calientan simultánea y secuencialmente.

Endurecimiento continuo por inducción secuencial: se utiliza en el caso de una gran longitud de la superficie endurecida y consiste en calentar la parte de la parte durante el movimiento continuo de la parte con respecto al inductor o viceversa. El enfriamiento de la superficie sigue al calentamiento. Es posible usar enfriadores separados o combinarlos con un inductor.

En la práctica, la idea del endurecimiento superficial por inducción se aplica en las máquinas de endurecimiento por inducción.

Existen máquinas de temple por inducción especiales diseñadas para procesar una pieza o grupos de piezas específicos, de tamaños ligeramente diferentes, y máquinas de temple por inducción universales para procesar cualquier pieza.

Las máquinas de curado incluyen los siguientes elementos:

1) Transformador reductor

2) Inductor

3) Condensadores de batería

4) Sistema de refrigeración por agua

5) Elemento de control y gestión de la máquina

Las máquinas universales para el endurecimiento por inducción están equipadas con dispositivos para fijar piezas, su movimiento, rotación, la posibilidad de reemplazar el inductor. El diseño del inductor de endurecimiento depende del tipo de endurecimiento superficial y de la forma de la superficie a endurecer.

Según el tipo de endurecimiento superficial y la configuración de las piezas, se utilizan diferentes diseños de inductores de endurecimiento.

El dispositivo para curar inductores.

Un inductor consta de un cable inductivo que crea un campo magnético alterno, barras colectoras, bloques de terminales para conectar el inductor a una fuente de alimentación, tuberías para el suministro y drenaje de agua. Los inductores de una y varias vueltas se utilizan para endurecer superficies planas.

Hay un inductor para endurecer las superficies exteriores de piezas cilíndricas, superficies planas interiores, etc. Los hay cilíndricos, de bucle, espirales cilíndricos y espirales planos. A bajas frecuencias, el inductor puede contener un circuito magnético (en algunos casos).

Fuentes de alimentación para curar inductores

Los convertidores de tiristores y máquinas eléctricas, que proporcionan frecuencias operativas de hasta 8 kHz, sirven como fuentes de energía para inductores de extinción de frecuencia media.Para obtener una frecuencia en el rango de 150 a 8000 Hz se utilizan generadores de máquina. Se pueden utilizar convertidores controlados por válvula. Para frecuencias más altas se utilizan generadores de válvulas. En el campo de la frecuencia aumentada, se utilizan generadores de máquinas. Estructuralmente, el generador se combina con el motor de accionamiento en un dispositivo de conversión.

Para frecuencias de 150 a 500 Hz se utilizan generadores multipolares convencionales. Trabajan a altas velocidades. La bobina de excitación ubicada en el rotor se alimenta a través del contacto del anillo.

Para frecuencias de 100 a 8000 Hz, se utilizan generadores de inductor, cuyo rotor no tiene devanado.

En un generador síncrono convencional, el devanado de excitación que gira con el rotor crea un flujo alterno en el devanado del estator, luego en el generador de inducción, la rotación del rotor provoca una pulsación del flujo magnético asociado con el devanado magnético. El uso de un generador de inducción con una frecuencia aumentada se debe a las dificultades de diseño de los generadores que funcionan a una frecuencia > 500 Hz. En tales generadores, es difícil colocar devanados de estator y rotor multipolares; el accionamiento se realiza mediante motores asíncronos. Con una potencia de hasta 100 kW, las dos máquinas suelen combinarse en una carcasa. Alta potencia - dos casos Los calentadores de inducción y los dispositivos de enfriamiento pueden ser alimentados por generadores de máquinas que usan inducción o energía central.

La energía de inducción es útil cuando el generador está completamente cargado por una sola unidad que funciona continuamente en elementos calefactores metálicos.

Fuente de alimentación central: en presencia de una gran cantidad de elementos de calefacción que funcionan cíclicamente.En este caso, es posible ahorrar la potencia instalada de los generadores debido al funcionamiento simultáneo de unidades de calefacción separadas.

Generalmente se utilizan generadores con autoexcitación, que pueden proporcionar potencias de hasta 200 kW. Estas lámparas funcionan con una tensión de ánodo de 10-15 kV; El enfriamiento por agua se utiliza para enfriar las lámparas de ánodo con una potencia disipada de más de 10 kW.

Los rectificadores de potencia se suelen utilizar para obtener alta tensión. La potencia entregada por la instalación. A menudo, estas correcciones se realizan ajustando el voltaje de salida del rectificador y utilizando un blindaje confiable de cables coaxiales para transportar energía de alta frecuencia. En presencia de bastidores de calentamiento sin blindaje, se debe utilizar el control remoto y la operación mecánica automática para excluir la presencia de personal en el área peligrosa.