Folga entre a bobina e a peça no aquecimento por indução: Por que isso altera os resultados do aquecimento

A distância entre uma bobina de indução e a peça de trabalho é maior que uma folga mecânica. Faz parte do processo de aquecimento por indução.

Mudando o folga entre bobina e peça altera o acoplamento eletromagnético entre o indutor e a peça de trabalho. Isso pode afetar a taxa de aquecimento, distribuição de calor e, em aplicações de tratamento térmico, a posição e forma da área endurecida.

O objetivo não é colocar a bobina o mais próximo fisicamente possível. O espaçamento precisa se adequar à peça, indutor e processo, permanecendo controlável durante a produção.

1. Qual é a lacuna entre a bobina e a peça?

A lacuna entre a bobina e a peça, também referido como distância de acoplamento, distância bobina-peça ou folga de acoplamento, é o espaçamento entre a porção ativa do bobina de indução e a superfície sendo aquecida.

Uma lacuna relativamente pequena é comumente descrita como acoplamento apertado, enquanto uma lacuna maior dá acoplamento mais frouxo.

Esta distância é importante porque o fluxo magnético que liga a bobina e a peça diminui à medida que o espaçamento aumenta.. Radyne descreve o acoplamento especificamente como a folga relativa entre o indutor e a peça de trabalho e observa que o acoplamento mais próximo geralmente aumenta a concentração do fluxo magnético na superfície da peça de trabalho.. Radyne: Sobre indutores

A distância necessária não pode ser selecionada apenas a partir da lacuna. A geometria da bobina, geometria da peça, a frequência e o padrão de aquecimento necessário também afetam o resultado.

Folga entre bobina e peça: a distância de acoplamento entre o indutor e a superfície da peça.

2. Por que a distância de acoplamento altera o aquecimento

Aproximar ou afastar a peça de trabalho da bobina ativa altera a intensidade com que as duas estão acoplado eletromagneticamente.

O acoplamento mais próximo geralmente aumenta a resposta de aquecimento. Aumentar a distância geralmente reduz o acoplamento e também pode alterar o quão próximo a área aquecida segue o formato do indutor. Radyne: Sobre indutores

Dependendo da aplicação, uma mudança no espaçamento pode afetar:

Esta é uma das razões pelas quais a potência nominal e o tempo de aquecimento não descrevem o processo completo. Duas configurações que usam as mesmas configurações elétricas podem se comportar de maneira diferente se a geometria da bobina ou a relação real da bobina com a peça for diferente.

3. Por que a menor lacuna nem sempre é a melhor escolha

O acoplamento apertado pode aumentar a taxa de aquecimento, mas reduzir a distância tanto quanto possível não é uma regra geral de projeto útil.

O equipamento de produção também precisa acomodar variações mecânicas. A folga pode precisar permitir tolerâncias da peça de trabalho, acabar, variação de posicionamento e, quando relevante, expansão térmica durante o aquecimento.

A precisão da fixação e do manuseio também é importante. Uma lacuna que funciona com uma amostra perfeitamente posicionada pode fornecer pouca folga quando a variação normal da produção é introduzida.

Ambrell faz a mesma distinção: embora mover a peça de trabalho para mais perto da bobina possa aumentar a taxa de aquecimento, sistemas de produção práticos normalmente retêm um entreferro para acomodar tolerâncias na peça, bobina e dispositivo de manuseio. Ambrell: Distância de Acoplamento

O alvo útil é, portanto, um distância de acoplamento adequada e repetível, não simplesmente a menor distância alcançável.

Não existe uma folga universal na bobina de indução que seja correta para cada peça ou processo.

4. Lacuna desigual, Excentricidade e geometria da peça

Uma folga nominal pode estar correta enquanto a relação real entre a bobina e a peça ainda é ruim.

Por exemplo, se um eixo estiver ligeiramente descentralizado dentro de um indutor circundante, um lado está mais próximo da bobina do que o outro. O desvio durante a rotação pode fazer com que essa relação mude continuamente durante o ciclo de aquecimento.

O mesmo problema pode aparecer de diferentes formas com outras geometrias.

Peças redondas

A concentricidade e o desvio afetam o espaçamento ao redor da circunferência. O posicionamento mecânico pode, portanto, influenciar o padrão de aquecimento mesmo quando as configurações elétricas permanecem inalteradas.

Centrado vs.. descentralizado: uma peça de trabalho descentralizada altera a folga entre a bobina e a peça ao redor da circunferência.

Perfilado, peças quadradas e retangulares

Dicas de dente, raízes, rostos planos, cantos e outros recursos não ficam necessariamente à mesma distância da superfície da bobina ativa. O indutor deve ser desenvolvido em torno da geometria real, em vez de uma dimensão externa nominal.

Digitalizando aplicativos

Uma lacuna satisfatória no início de um digitalizar não prova que permanece satisfatório durante toda a viagem. Linearidade da peça, suporte, o alinhamento da máquina e a condição de fixação podem alterar a relação ao longo da peça.

A GH Induction também identifica a distância entre o indutor e a peça como um fator que afeta o acoplamento e o aquecimento induzido. Indução de GH: Projeto de Indutores

Quando um processo estabelecido começa a mostrar aquecimento desigual, um padrão de endurecimento alterado ou variação circunferencial, verificar a posição real da bobina em relação à peça de trabalho pode, portanto, ser tão importante quanto verificar o ajuste de potência.

5. A distância de acoplamento não deve ser ajustada por si só

Aproximar a bobina não é uma correção universal para aquecimento lento ou irregular.

O acoplamento funciona em conjunto com outras variáveis ​​de processo, incluindo:

Radyne observa que ambos frequência e o acoplamento influenciam o quão próximo o padrão aquecido segue a bobina. Radyne: Sobre indutores

Alterar a lacuna em um processo estabelecido pode, portanto, alterar mais do que a velocidade de aquecimento. O padrão de aquecimento ou endurecimento resultante deve ser verificado em vez de assumir que as configurações anteriores permanecem equivalentes.

Nem toda diferença no espaçamento é um erro, qualquer. Os projetistas de bobinas podem alterar deliberadamente o espaçamento ou acoplamento local da bobina para influenciar o padrão de aquecimento. Ambrell descreve o ajuste das voltas da bobina, espaçamento e acoplamento como métodos usados ​​para moldar a distribuição de calor. Ambrell: Guia de design de bobina de indução

A distinção é se a variação é intencional e desenvolvido como parte do projeto do indutor, ou causada involuntariamente por excentricidade, mau posicionamento, movimento da bobina ou desgaste do dispositivo.

6. O que deve ser verificado na produção?

Quando os resultados do aquecimento mudam sem uma mudança óbvia na receita elétrica, a relação mecânica entre a bobina e a peça merece atenção.

Verificações úteis incluem:

Posição da peça

Confirme se a peça está assentada e localizada corretamente no acessório.

Excentricidade e retidão

Verifique se a peça de trabalho se aproxima e se afasta da bobina durante a rotação ou varredura.

Posição e condição do indutor

Procure movimento, deformação ou dano que possa ter alterado o espaçamento.

Condição de fixação

Desgaste ou folga na localização dos componentes podem deslocar a peça de trabalho mesmo quando o programa da máquina não foi alterado.

Espaço livre ao longo do caminho de digitalização

Para peças longas, inspecionar a relação bobina-peça em todo o comprimento aquecido ou endurecido, em vez de apenas em uma posição.

Para repetir a produção, manter a relação espacial pretendida entre a bobina e a peça é mais útil do que tratar a lacuna como uma dimensão de configuração única.

7. A lacuna entre a bobina e a peça é uma variável do processo

A lacuna entre a bobina e a peça afeta o acoplamento eletromagnético, mas não existe uma distância única que deva ser aplicada a todos os processos de aquecimento por indução.

Um acoplamento mais próximo pode aumentar a resposta de aquecimento, enquanto o espaçamento excessivo pode enfraquecer a interação entre a bobina e a peça de trabalho. Ao mesmo tempo, o sistema precisa de autorização prática suficiente para a parte real, fixação e movimento da máquina.

A questão da engenharia não é, portanto,:

Quão perto a bobina pode ser colocada?

É:

Qual relação bobina-peça produz o padrão de aquecimento necessário e pode ser mantido durante a produção?

Essa resposta depende da geometria da peça, requisitos de projeto e processo de indutores.

Perguntas frequentes

Clique em uma pergunta para expandir a resposta.

+  A bobina deve ser colocada o mais próximo possível da peça?

Não necessariamente. O acoplamento mais próximo aumenta a resposta de aquecimento, mas os sistemas de produção normalmente mantêm um espaço de ar para acomodar as tolerâncias das peças, variação de runout e fixação. O alvo é uma distância de acoplamento adequada e repetível, em vez da menor.

+  Uma lacuna menor sempre acelera o aquecimento?

Uma folga menor geralmente fortalece o acoplamento e pode aumentar a taxa de aquecimento, mas também altera o quão próximo a área aquecida segue o formato da bobina. O espaçamento tem que funcionar junto com a frequência, potência e geometria da peça, então não é um controle de velocidade independente.

+  Por que meu aquecimento ficou irregular quando as configurações elétricas não mudaram?

A relação mecânica entre a bobina e a peça pode ter mudado. Verifique a posição da peça de trabalho, desvio e retidão, condição do indutor, desgaste do acessório e folga ao longo de todo o caminho de varredura.

+  Existe uma folga correta entre a bobina e a peça para cada peça de trabalho??

Não. O espaçamento necessário depende da geometria da peça, design do indutor, frequência e o padrão de aquecimento necessário. Deve ser desenvolvido e verificado para a aplicação real, em vez de copiado de outra parte.