I diametri interno ed esterno possono essere temprati ad induzione contemporaneamente?
Alcuni componenti ad anello richiedono superfici temprate a induzione sia sul diametro esterno (OD) sia sul diametro interno (ID). L'approccio abituale è semplice: temprarne prima una superficie, poi lavorare l'altra.
Funziona, ma crea anche un'operazione extra.
Quando l'OD viene temprato prima e l'ID viene riscaldato successivamente, la superficie esterna già temprata potrebbe dover essere protetta con spruzzi d'acqua per evitare una tempra indesiderata durante il secondo ciclo di riscaldamento. L'induttore deve anche essere cambiato, e il pezzo passa attraverso due operazioni di tempra separate.
Per produzioni ripetute, quella manipolazione aggiuntiva può diventare un problema pratico.
Un approccio diverso è riscaldare l'ID e l'OD allo stesso tempo.
La strada convenzionale a due passaggi richiede un cambio della bobina e una seconda configurazione; il percorso simultaneo riscalda entrambe le superfici in una sola posizione.
1. Come funziona l'ID simultaneo e l'induzione OD
In questo arrangiamento, Due induttori sono posizionati attorno allo stesso pezzo: uno per la superficie esterna e un altro per il foro.
Una parte ad anello viene caricata nella macchina di tempra e spostata nella posizione di riscaldamento in modo che il diametro esterno (OD) e il diametro interno (ID) siano accoppiati con i rispettivi induttori allo stesso tempo.
Ogni induttore è collegato al proprio trasformatore di tempra. Nell'esempio dell'ingranaggio anulare planetario mostrato di seguito, entrambi i trasformatori sono alimentati dalla stessa fonte di alimentazione a induzione.
Due induttori — uno intorno al diametro esterno (OD), uno all'interno del foro — ciascuno alimentato dal proprio trasformatore dalla stessa fonte di alimentazione.
Questo elimina la necessità di indurire le due superfici in configurazioni completamente separate.
L'idea in sé è semplice. Fare in modo che il riscaldamento funzioni correttamente è meno semplice.
2. La parte difficile è l'equilibrio di potenza
Gli induttori OD e ID non possono essere considerati come due carichi identici.
La loro geometria della bobina, il accoppiamento con il pezzo da lavorare e le condizioni di riscaldamento sono diversi. Dividere semplicemente equamente la potenza disponibile tra le due non garantisce che entrambe le superfici raggiungano la condizione di riscaldamento richiesta.
La distribuzione dell'energia deve essere adattata all'applicazione.
Nel processo di riferimento, questo adattamento è stato ottenuto modificando il numero di spire negli induttori e utilizzando concentratori di flusso magnetico. Lo scopo era quello di ottenere un'adeguata distribuzione della potenza tra la zona riscaldante interna ed esterna.
Questo è uno dei principali punti tecnici dell'hardening simultaneo di ID e OD.
La questione non è solo se due bobine possono essere collegate contemporaneamente. Entrambi i circuiti di riscaldamento devono lavorare insieme sul pezzo effettivo.
Lo spessore della parete è importante. Quando le due superfici sono relativamente vicine, il riscaldamento dall'ID e dall'OD può interagire attraverso la sezione del pezzo. L'esempio di origine non fornisce uno spessore minimo o massimo universale della parete, quindi questo deve essere valutato per ogni componente piuttosto che trattato come una regola di progettazione fissa.
3. Esempio di ingranaggio planetario
Un'applicazione riportata ha utilizzato questo metodo per un ingranaggio ad anello planetario.
Il pezzo aveva uno spessore di parete di 12.7 mm. Un 10 kHz, 200 kW di alimentazione a induzione forniva due trasformatori di indurmento, con un trasformatore collegato all'induttore OD e l'altro all'induttore ID.
I due induttori riscaldavano le superfici esterna e interna nello stesso setup.
Questi numeri sono utili come esempio reale di processo, ma non dovrebbero essere trattati come specifiche standard per l'indurimento simultaneo ID e OD.
Un diametro dell'anello diverso, spessore di parete, materiale o area indurita può richiedere una frequenza diversa, livello di potenza o disposizione degli induttori.
Questa distinzione è importante. Nell'indurimento a induzione, la copia dei parametri elettrici da un'altra parte raramente sostituisce l'adattamento del processo al pezzo.
4. Lo stesso principio può essere usato per altre parti?
Lo stesso concetto non si limita alle corone planetarie.
Il processo a cui si fa riferimento suggerisce inoltre che le boccole per perni a parete spessa possono essere indurite mediante diametro interno e diametro esterno simultanei scansione.
In quel caso, invece di riscaldare l'intera area richiesta in una posizione fissa, le superfici interne ed esterne possono essere lavorate come il pezzo o il sistema di riscaldamento si muovono attraverso la lunghezza di rinvenimento richiesta.
Questo apre la possibilità di applicare il metodo ad altri componenti anulari, a condizione che ci sia abbastanza spazio per i due induttori e che le condizioni di riscaldamento possano essere abbinate correttamente.
Questo non significa che il rinvenimento simultaneo sia sempre la scelta migliore.
Per basse produzioni, componenti con difficile accesso alla bobina, o applicazioni in cui il diametro interno e quello esterno richiedono condizioni di riscaldamento molto diverse, due operazioni di rinvenimento separate possono comunque essere più semplici da sviluppare e controllare.
5. Quando vale la pena considerare la tempra ad induzione simultanea di diametro interno e diametro esterno?
Il processo diventa più interessante quando lo stesso componente richiede ripetutamente indurimento sia sul foro che sulla superficie esterna.
Evitare una seconda configurazione può ridurre i cambi di bobina e la manipolazione ripetuta delle parti. Elimina inoltre la necessità di proteggere una superficie precedentemente indurita dal secondo ciclo di riscaldamento allo stesso modo del tradizionale processo in due fasi.
Ma questi vantaggi contano solo se le due zone di riscaldamento possono essere bilanciate correttamente.
Per questa ragione, l'indurimento simultaneo per ID e OD è meglio trattato come un processo specifico per il pezzo piuttosto che come una funzione standard della macchina.
Se stai valutando questo metodo per un ingranaggio anulare, una boccola o un altro pezzo anulare, il punto di partenza dovrebbe essere il disegno del pezzo: ID, OD, lo spessore della parete e le superfici esatte che richiedono l'indurimento.
Da queste informazioni, è molto più facile giudicare se l'indurimento simultaneo è pratico o se un processo convenzionale in due fasi rimane l'opzione migliore.
Chiave da asporto
La tempra simultanea interna ed esterna mediante induzione è meglio considerata come un processo specifico per il pezzo, non come una funzione standard della macchina. L'allestimento è semplice in teoria, ma dipende dal funzionamento coordinato di un insieme:
Due induttori → Due trasformatori → Una sorgente di alimentazione → Distribuzione dell'energia equilibrata → Entrambe le superfici temprate in un solo allestimento
La questione pratica è l'equilibrio di potenza — se i due circuiti di riscaldamento possono funzionare insieme sul pezzo reale. Se possono, un allestimento sostituisce due operazioni separate.
Domande frequenti
Fare clic su una domanda per espandere la risposta.
È possibile indurire l'OD e l'ID in un'unica configurazione?
Sì. Due induttori sono posizionati attorno allo stesso pezzo — uno per la superficie esterna e uno per il foro — e ciascuno è collegato al proprio trasformatore di tempra. La sfida non è semplicemente collegare entrambe le bobine, ma bilanciare la potenza tra le due zone di riscaldamento.
La tempra simultanea è sempre la scelta migliore?
No. Per basse produzioni, componenti con difficile accesso alla bobina, o in applicazioni dove l'ID e l'OD richiedono condizioni di riscaldamento molto diverse, due operazioni separate potrebbero comunque essere più semplici da sviluppare e controllare.
Quale alimentazione è necessaria per l'hardening simultaneo di ID e OD?
Non esiste uno standard unico. Un esempio di corona dentata planetaria riportato ha utilizzato a 10 kHz, 200 fornitura in kW che alimenta due trasformatori, ma un diametro diverso, spessore di parete, materiale o area indurita può richiedere una frequenza diversa, livello di potenza e disposizione degli induttori.
Indurimento sia del diametro esterno che del diametro interno su una parte?
Inviaci il disegno del tuo pezzo: ID, OD, spessore della parete e le superfici da indurire: ti aiuteremo a valutare se l'indurimento simultaneo di diametro interno e diametro esterno è adatto alla tua parte.
