Projeto de Bobina para Têmpera por Indução: Sistema de Têmpera Integral ou Separado?

Na têmpera por indução, o arranjo de bobina e têmpera tem um efeito direto na vida útil, ritmo de manutenção e produção.

Na prática, dois designs comuns são usados. Um é um indutor de têmpera integral, onde o aquecimento e a têmpera por spray são combinados na mesma montagem. O outro usa um serpentina de aquecimento resfriada a água com sistema de resfriamento separado.

Ambos os designs são usados ​​na produção. A melhor escolha depende menos da teoria e mais de como a peça é endurecida, com que frequência o sistema é executado, e quão importantes são a vida útil da bobina e a eficiência da produção no processo real.

1.Indutor de Têmpera Integral

Um indutor de têmpera integral combina aquecimento e têmpera numa só montagem, portanto, a sua principal vantagem é a estrutura simples.

Neste arranjo, o indutor normalmente necessita de uma certa capacidade térmica. Por isso é frequentemente feito de cobre relativamente espesso, normalmente com uma espessura de parede de cerca de 6–12 mm. Isto aumenta o consumo de cobre e também torna a maquinação e perfuração dos furos de pulverização mais trabalhosa.

Existem também algumas desvantagens operacionais. Durante a têmpera, a peça permanece na posição do indutor, o que significa que a posição de aquecimento é ocupada durante a fase de arrefecimento. Em produção repetitiva, isto pode reduzir a utilização do equipamento.

Outro problema é a manutenção dos orifícios de pulverização. O indutor já transporta calor quando a têmpera começa. Se o líquido de têmpera contiver sais, impurezas de cálcio ou aditivos, os depósitos podem gradualmente estreitar a secção transversal dos orifícios de pulverização. Se os orifícios não forem limpos regularmente, o fluxo de têmpera pode diminuir com o tempo.

Isto é mais importante em processos onde a auto-tempera após a têmpera faz parte do resultado da hardenização. Quando o fluxo de têmpera diminui, a temperatura de auto-tempera pode aumentar, e a dureza final pode mudar gradualmente sem uma falha óbvia da máquina.

Portanto, a vantagem do indutor com têmpera integral é clara: é estruturalmente simples. Mas na produção contínua, a simplicidade pode ter compensações na estabilidade da manutenção e na eficiência do ciclo.

2.Sistema de Têmpera Separado

A segunda disposição separa as duas funções. O bobina de indução é usada apenas para aquecimento, enquanto a têmpera é realizada por uma unidade de pulverização separada ou anel de têmpera.

Porque a bobina de aquecimento é continuamente arrefecida a água, não sofre o mesmo aumento de temperatura que um indutor de têmpera integral. Isto normalmente melhora a vida útil da bobina. Um exemplo de produção de uma aplicação em árvore de cames mostrou que, quando foi adotado um sistema de têmpera separado, a vida útil do indutor aumentou de cerca de 15,000 ciclos para 90,000 ciclos. Esse valor deve ser tratado como um exemplo de aplicação, não como uma regra universal, mas mostra o benefício possível de manter a bobina de aquecimento termicamente protegida.

Este arranjo também pode melhorar a sequência de produção. Uma vez que a peça de trabalho é arrefecida numa posição de têmpera separada, ela não continua a ocupar a posição de aquecimento. Para peças com várias secções temperadas, uma secção pode estar a arrefecer enquanto outra está a ser aquecida. Nesse caso, o sistema faz um melhor uso da fonte de energia de indução e pode melhorar a taxa de produção.

Esta é uma das vantagens mais práticas de um sistema de têmpera separado. Não se limita apenas a prolongar a vida útil da bobina; também proporciona mais flexibilidade na organização do ciclo de endurecimento.

Claro, separar o aquecimento e a têmpera também significa que a estrutura do sistema é menos compacta do que o design integral. O layout, o tempo e o alinhamento entre as posições de aquecimento e têmpera precisam ser considerados cuidadosamente.

3.Qual é o melhor?

Não existe uma única resposta para todas as aplicações de endurecimento por indução.

Uma indutor de têmpera integral é adequado quando a estrutura compacta e o arranjo mecânico simples são as principais prioridades. Ainda pode ser uma solução prática para muitas partes, especialmente onde o ritmo de produção não é fortemente limitado pela posição de aquecimento estar ocupada durante a têmpera.

A sistema de têmpera separado é muitas vezes a melhor escolha quando a vida útil da bobina é mais longa, condições de pulverização mais estáveis e melhor aproveitamento da produção são importantes. Isto é especialmente verdadeiro em produção repetitiva ou de alto volume, onde aquecimento e arrefecimento podem ser organizados como etapas sobrepostas.

Em outras palavras, a decisão não deve ser tomada apenas pelo tipo de bobina. Deve basear-se na peça de trabalho, o meio de têmpera, requisitos de manutenção, expectativas de ciclo e como o processo de endurecimento é organizado na produção.

Para alguns trabalhos, o design integral mais simples é suficiente. Para outros, separar a bobina de aquecimento do sistema de têmpera pode trazer claras vantagens a longo prazo.