Por que algumas máquinas de têmpera indutiva movem a peça — enquanto outras movem o indutor
Em têmpera indutiva por varrimento, tem de ser criado um movimento relativo entre a peça e a bobina de indução. À primeira vista, a escolha parece simples: ou se move a peça ou se move o indutor.
Na prática, essa decisão afeta a altura da máquina, massa em movimento, vibração, precisão de posicionamento e o tipo de peça que a máquina pode manipular.
Um eixo curto e uma 6 engrenagem de m de diâmetro obviamente não devem usar o mesmo esquema de movimento. Mesmo duas peças longas podem exigir soluções diferentes se uma roda suavemente enquanto a outra cria vibração excessiva.
Por esta razão, o design do movimento numa máquina de têmpera por indução não é simplesmente uma questão de qual sistema de acionamento é mais rápido. A questão mais importante é:
Qual parte do sistema deve mover-se, e se esse movimento pode permanecer estável ao longo do curso de têmpera?
1. Dois Arranjos Básicos de Movimento na Têmpera por Varredura
Para máquinas gerais de endurecimento de varrimento, duas disposições são frequentemente usadas.
Na primeira, o a peça roda e também se move na direção de varrimento, enquanto o transformador e o indutor permanecem numa posição fixa.
Na segunda, o a peça roda mas não se desloca axialmente, enquanto o conjunto transformador e indutor se move ao longo da peça.
Ambas as disposições criam o mesmo movimento relativo básico necessário para endurecimento por varrimento. A diferença está onde a massa móvel está localizada.
Esta diferença torna-se cada vez mais importante à medida que a peça se torna mais longa, mais pesada ou mais difícil de suportar.
Pequenas máquinas de têmpera universais, máquinas de têmpera de árvore de cames, máquinas de eixo e máquinas de têmpera de barra de direção frequentemente usam o movimento da peça juntamente com a rotação. Para componentes mais longos, mover o conjunto transformador e indutor pode tornar-se mais prático.
2. Por que o comprimento da peça pode decidir o que deve mover
A altura da máquina é um dos primeiros fatores a considerar.
Se uma peça longa tiver de se mover verticalmente através da zona de endurecimento, a máquina precisa de espaço suficiente para o componente tanto antes como depois da varredura.
De acordo com a prática de design da máquina no material técnico fornecido, uma máquina de endurecimento por varrimento usando o deslocamento da peça pode exigir uma altura total superior ao dobro aproximado do comprimento de varrimento.
Quando o conjunto transformador e indutor se move em vez disso, a altura total necessária da máquina pode ser mais próxima de um comprimento de varrimento.
Esta diferença torna-se significativa com eixos longos.
Por esta razão, o material de origem dá cerca de 2 comprimento da peça de trabalho um ponto prático para além do qual as máquinas verticais geralmente tendem a usar o percurso do transformador/indutor em vez de mover a peça durante todo o curso de varrimento.
Isto deve ser entendido como uma prática de engenharia descrita no material de origem e não como uma regra dimensional universal para todas as máquinas.
O princípio é mais importante do que o número exacto:
Quanto maior a peça de trabalho, mais espaço da máquina é necessário se a própria peça de trabalho executar o movimento de varrimento.
Mover o conjunto de indução menor pode reduzir consideravelmente a altura total da máquina.
3. Peças de trabalho pesadas frequentemente favorecem o movimento do indutor
O peso introduz outro problema.
Considere uma grande engrenagem a ser endurecida dente a dente. O material fonte dá um exemplo de uma engrenagem com aproximadamente 6 m de diâmetro e 20 t de peso.
Tentar mover uma peça de trabalho tão grande através do curso de varredura exigiria uma estrutura mecânica muito grande.
O transformador e a bobina de indução são muito mais pequenos e leves do que a engrenagem. Neste caso, Mover o conjunto de aquecimento é naturalmente a disposição mais conveniente.
O mesmo raciocínio pode ser aplicado a outros componentes muito pesados.
Quando a peça de trabalho já é difícil de suportar e girar, Adicionar outro grande movimento linear ao lado da peça de trabalho aumenta os requisitos mecânicos da máquina.
Isto não significa que 'o componente mais pesado deve sempre permanecer estacionário.' Significa simplesmente que a massa em movimento é uma parte importante da decisão de projeto.
4. Mas mover o componente mais leve nem sempre é melhor
Existem exceções.
O endurecimento por laminagem é um bom exemplo.
Um rolo pode ser ao mesmo tempo comprido e pesado, o que pareceria favorecer mover o conjunto de transformador e indutor. De acordo com o material fornecido, no entanto, O conjunto de transformador/indutor usado em algumas aplicações de encruamento por rolos pode ser ele próprio relativamente pesado e pode gerar vibrações consideráveis durante a operação.
Nesta situação, Fixar o transformador e o indutor enquanto se move a peça de trabalho pode proporcionar uma melhor estabilidade do processo.
Este exemplo mostra por que o design do equipamento não pode ser reduzido a uma regra simples como:
'Mover o componente que for mais leve.'
A verdadeira questão é saber se o sistema em movimento pode manter um movimento estável à velocidade e curso exigidos.
Um conjunto mais leve que vibra significativamente pode produzir uma condição de varrimento menos estável do que uma peça de trabalho mais pesada a mover-se num sistema mecânico bem suportado.
5. Transmissão Hidráulica ou Mecânica: Qual É Mais Estável?
O arranjo do movimento determina o que se move. O sistema de transmissão determina como se move.
As informações fornecidas pela máquina dividem os sistemas de transmissão das máquinas de endurecimento geralmente em tipos hidráulicos e totalmente mecânicos.
A transmissão hidráulica tem várias vantagens práticas. A estrutura pode ser relativamente simples, força motriz é alta, e a velocidade de viagem pode ser rápida. O material fonte indica velocidades de movimento acima de 150 mm/s em sistemas adequados.
A sua fraqueza é o controlo de movimento.
Sistemas hidráulicos podem ter velocidades de deslocamento menos estáveis e menor precisão de posicionamento. Para endurecimento por varrimento por indução, onde as condições de aquecimento estão intimamente relacionadas com a velocidade de varrimento, isto pode tornar-se uma limitação importante.
O material de origem descreve, portanto, máquinas de endurecimento por indução acionadas por hidraulica como se tornando menos favorecidas.
Os sistemas totalmente mecânicos podem usar vários arranjos de accionamento, incluindo:
• Fuso de avanço tipo T
• Fuso de esferas
• Sistemas de movimento baseados em guias lineares
A sua principal vantagem é uma deslocação mais estável e uma maior precisão de posicionamento. Os sistemas mecânicos também facilitam a implementação de alterações controladas na velocidade de movimento.
Para aplicações onde a velocidade de digitalização e a repetibilidade do posicionamento são importantes, isso confere ao arranjo mecânico uma vantagem clara.
No entanto, continuaria a ser enganoso dizer que um componente, como um fuso de esferas, garante automaticamente um processo de têmpera estável.
A precisão da transmissão é apenas uma parte da estabilidade total da máquina.
6. Estruturas de Máquina Tipo Deslizante e Tipo Coluna
A estrutura mecânica que suporta o sistema em movimento também é importante.
O material fornecido divide as estruturas de movimento comuns em tipo deslizante e tipo coluna projetos.
Estrutura Tipo Deslizante
A estrutura tipo deslizante tem sido amplamente utilizada em máquinas de têmpera por indução gerais.
A cama da máquina é tipicamente uma estrutura fundida ou soldada que foi sujeita a alívio de tensões ou tratamento de envelhecimento. Isto confere-lhe capacidade de carga relativamente alta e boa estabilidade estrutural.
As suas principais vantagens são:
• alta capacidade de carga
• boa estabilidade
• adequação para peças grandes e pesadas
• ampla gama de aplicações
A contrapartida é peso e complexidade mecânica.
Uma cama de máquina pesada é menos flexível para mover ou integrar, enquanto deslizamentos e superfícies guia podem exigir usinagem mais complexa.
Para máquinas destinadas a transportar peças de trabalho mais pesadas ou manter estabilidade em condições de operação exigentes, no entanto, essa massa e rigidez podem ser úteis.
Estrutura Tipo Coluna
Máquinas do tipo coluna utilizam uma estrutura de suporte mais leve e são mais comuns em alguns layouts de máquinas na Europa e na América do Norte.
As suas vantagens incluem menor peso da máquina e movimento mais flexível. Também podem facilitar a integração da estrutura da máquina com a circulação de líquido de têmpera e o sistema de refrigeração.
A limitação surge quando a peça de trabalho se torna grande ou o curso se torna longo.
O material fornecido nota que estruturas do tipo coluna são menos adequadas para peças muito grandes ou pesadas, e que a estabilidade pode diminuir em longas distâncias de percurso, por exemplo através de vibração da peça de trabalho.
Esta é outra lembrança de que uma máquina que se move facilmente não é automaticamente a máquina com melhor estabilidade.
7. Então, Qual Arranjo É Mais Estável?
Não existe uma única resposta que se aplique a todas as máquinas de têmpera por indução.
Se a questão for apenas sobre consistência e posicionamento do acionamento, o material fornecido favorece claramente a transmissão totalmente mecânica em detrimento da hidráulica para varrimento estável e posicionamento preciso.
Mas a estabilidade de toda a máquina depende de mais do que do acionamento.
O projeto tem de considerar:
comprimento da peça + peso da peça + massa em movimento + curso de curso + rigidez da máquina + peso do transformador/indutor + vibração
Um veio curto pode ser rotado e movido eficientemente através de uma estação de indução fixa.
Um veio vertical longo pode ser melhor endurecido com um transformador e indutor móveis para que a máquina não precise de altura excessiva.
Uma engrenagem muito grande favorece naturalmente o movimento do conjunto de indução relativamente pequeno.
Um rolo longo pode parecer favorecer a mesma solução, mas a vibração de um conjunto transformador/indutor pesado pode reverter a decisão.
Por isso o design do movimento deve ser avaliado como parte do processo completo de endurecimento em vez de ser selecionado a partir de uma fórmula mecânica padrão.
8. O melhor sistema de movimento é aquele que mantém a varredura estável
Na têmpera por indução com varredura, o movimento afeta diretamente o processo de aquecimento.
Se a velocidade de varredura mudar inesperadamente, o tempo de aquecimento recebido por cada secção da peça também muda. O erro de posicionamento também pode deslocar a zona endurecida do seu local pretendido.
Por esta razão, o melhor arranjo mecânico não é necessariamente o mais rápido ou o mais leve.
É o arranjo que consegue manter o movimento de varredura necessário com rigidez suficiente, repetibilidade e estabilidade para a peça real.
Para uma máquina universal de endurecimento por indução, essa escolha começa com algumas perguntas básicas:
• Qual é o comprimento da peça?
• Qual é o peso da peça?
• Qual componente é mais fácil de mover?
• Quanto curso é necessário?
• O conjunto móvel manter-se-á estável ao longo de todo o curso?
Depois de responder a essas perguntas, a escolha entre o curso da peça e o curso do indutor torna-se muito mais clara.
Principal vantagem
A decisão de mover a peça ou o indutor não é tomada apenas pela velocidade ou peso. Comprimento da peça controla a altura da máquina — uma parte que se move necessita de aproximadamente o dobro do comprimento da varredura em folga, é por isso que eixos longos favorecem um transformador/indutor móvel. Workpiece weight and vibration then decide whether the lighter assembly is actually the more stable choice. Fully mechanical drives generally beat hydraulic drives on scanning stability and positioning, but the whole machine’s rigidity — slide-type or column-type — matters just as much. O arranjo correto é aquele que mantém a velocidade e a posição da varredura estáveis ao longo de todo o curso para a peça real.
Perguntas frequentes
1.Qual é mais comum — mover a peça de trabalho ou mover o indutor na têmpera por varrimento?
Ambos são amplamente usados. O movimento da peça de trabalho com rotação é comum em máquinas universais menores de, árvore de cames, eixo de transmissão e cremalheira de direção, enquanto o movimento do transformador/indutor torna-se mais prático à medida que a peça de trabalho se torna mais longa ou pesada.
2.A partir de qual comprimento da peça de trabalho as máquinas normalmente mudam para mover o indutor?
The source material gives around 2 m comprimento da peça como um ponto prático além do qual as máquinas verticais tendem a mover o transformador/indutor em vez da peça. Esta é uma diretriz de engenharia, não uma regra universal — o princípio é que uma peça que se move sozinha precisa aproximadamente do dobro do seu comprimento de varrimento em altura de máquina.
3.É melhor um acionamento hidráulico ou mecânico para a temple por varrimento?
Para velocidade de varrimento estável e posicionamento preciso, acionamentos totalmente mecânicos — fusos de avanço, parafusos de esferas e guias lineares — são geralmente preferidos. Os acionamentos hidráulicos podem ser rápidos e simples mas oferecem uma velocidade de deslocamento menos estável e menor precisão de posicionamento, o que importa porque o aquecimento depende diretamente da velocidade de varrimento.
4.Porque é que uma máquina moveria a peça pesada em vez do indutor mais leve?
Porque um conjunto mais leve que vibra significativamente pode produzir uma varredura menos estável do que uma peça mais pesada a mover-se num sistema rígido, sistema bem suportado. O encruamento por laminagem é um exemplo onde a vibração de um conjunto pesado de transformador/indutor pode inverter a decisão habitual.
Não tem a certeza de qual configuração de movimento se adapta à sua peça?
Diga-nos o comprimento da sua peça, o peso e os requisitos de endurecimento, e ajudaremos a escolher a configuração de varrimento mais estável.
