La tempra per induzione è un processo di tempra che utilizza l'effetto termico generato dalla corrente di induzione che passa attraverso la forgiatura per riscaldare la superficie e la parte locale della forgiatura alla temperatura di tempra, seguita da un rapido raffreddamento. Durante la tempra, il pezzo fucinato viene posizionato in un sensore di posizione in rame e collegato a una corrente alternata di frequenza fissa per generare un'induzione elettromagnetica, che si traduce in una corrente indotta sulla superficie del pezzo fucinato opposta alla corrente nella bobina di induzione. L'anello chiuso formato da questa corrente indotta lungo la superficie del pezzo fucinato è chiamato corrente parassita. Sotto l'azione delle correnti parassite e della resistenza del forgiato stesso, l'energia elettrica viene convertita in energia termica sulla superficie del forgiato, provocando un rapido riscaldamento della superficie fino allo straripamento di tempra, dopodiché la forgiatura viene immediatamente e rapidamente raffreddato per raggiungere lo scopo di tempra superficiale.
Il motivo per cui le correnti parassite possono raggiungere il riscaldamento superficiale è determinato dalle caratteristiche di distribuzione della corrente alternata in un conduttore. Queste caratteristiche includono:
- Effetto sulla pelle:
Quando la corrente continua (CC) passa attraverso un conduttore, la densità di corrente è uniforme su tutta la sezione trasversale del conduttore. Tuttavia, quando passa corrente alternata (CA), la distribuzione della corrente attraverso la sezione trasversale del conduttore non è uniforme. La densità di corrente è maggiore sulla superficie del conduttore e minore al centro, con una densità di corrente che diminuisce esponenzialmente dalla superficie al centro. Questo fenomeno è noto come effetto pelle dell'AC. Maggiore è la frequenza dell'AC, più pronunciato è l'effetto pelle. La tempra con riscaldamento a induzione utilizza questa caratteristica per ottenere l'effetto desiderato.
- Effetto di prossimità:
Quando due conduttori adiacenti passano attraverso la corrente, se la direzione della corrente è la stessa, il potenziale indotto sul lato adiacente dei due conduttori è maggiore a causa dell'interazione dei campi magnetici alternati generati da essi e la corrente viene portata a il lato esterno del conduttore. Al contrario, quando la direzione della corrente è opposta, la corrente viene condotta verso il lato adiacente dei due conduttori, cioè verso il flusso interno, questo fenomeno è chiamato effetto di prossimità.
Durante il riscaldamento a induzione, la corrente indotta sulla forgiatura è sempre nella direzione opposta della corrente nell'anello a induzione, quindi la corrente sull'anello a induzione è concentrata sul flusso interno e la corrente sulla forgiatura riscaldata situata nell'anello a induzione è concentrato sulla superficie, che è il risultato dell'effetto di prossimità e dell'effetto pelle sovrapposto.
Sotto l'azione dell'effetto di prossimità, la distribuzione della corrente indotta sulla superficie del pezzo fucinato è uniforme solo quando la distanza tra la bobina di induzione e il pezzo fucinato è uguale. Pertanto, la forgiatura deve essere ruotata continuamente durante il processo di riscaldamento a induzione per eliminare o ridurre le irregolarità di riscaldamento causate dallo spazio disuguale, in modo da ottenere uno strato riscaldante uniforme.
Inoltre, a causa dell'effetto di prossimità, la forma dell'area riscaldata sulla forgiatura è sempre simile alla forma della bobina di induzione. Pertanto, quando si realizza la bobina di induzione, è necessario rendere la sua forma simile alla forma dell'area riscaldante della forgiatura, in modo da ottenere un migliore effetto riscaldante.
- Effetto di circolazione:
Quando la corrente alternata passa attraverso un conduttore a forma di anello o elicoidale, a causa dell'azione del campo magnetico alternato, la densità di corrente sulla superficie esterna del conduttore diminuisce a causa dell'aumento della forza elettromotrice posteriore autoinduttiva, mentre la superficie interna del conduttore l'anello raggiunge la densità di corrente più elevata. Questo fenomeno è noto come effetto circolazione.
L'effetto di circolazione può migliorare l'efficienza e la velocità del riscaldamento durante il riscaldamento della superficie esterna di un pezzo forgiato. Tuttavia, è svantaggioso per il riscaldamento dei fori interni, poiché l'effetto di circolazione fa sì che la corrente nell'induttore si allontani dalla superficie del pezzo forgiato, portando a un'efficienza di riscaldamento notevolmente ridotta e a una velocità di riscaldamento più lenta. Pertanto, è necessario installare materiali magnetici ad alta permeabilità sull'induttore per migliorare l'efficienza del riscaldamento.
Quanto maggiore è il rapporto tra l'altezza assiale dell'induttore e il diametro dell'anello, tanto più pronunciato è l'effetto di circolazione. Pertanto, è meglio che la sezione trasversale dell'induttore sia rettangolare; una forma rettangolare è migliore di una quadrata, mentre una forma circolare è la peggiore e dovrebbe essere evitata il più possibile
- L'effetto Angolo acuto:
Quando le parti sporgenti con angoli acuti, spigoli e raggio di curvatura ridotto vengono riscaldate nel sensore, anche se lo spazio tra il sensore e la forgiatura è uguale, la densità della linea del campo magnetico attraverso gli angoli acuti e le parti sporgenti della forgiatura è maggiore , la densità di corrente indotta è maggiore, la velocità di riscaldamento è elevata e il calore è concentrato, il che causerà il surriscaldamento e persino la combustione di queste parti. Questo fenomeno è chiamato effetto dell'angolo acuto.
Per evitare l'effetto dell'angolo acuto, durante la progettazione del sensore, lo spazio tra il sensore e l'angolo acuto o la parte convessa della forgiatura deve essere opportunamente aumentato per ridurre la concentrazione della linea di forza magnetica lì, in modo che la velocità di riscaldamento e la temperatura della forgiatura ovunque sia la più uniforme possibile. Gli spigoli vivi e le parti sporgenti della forgiatura possono anche essere trasformati in angoli di piede o smussi, in modo da ottenere lo stesso effetto.
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Orario di pubblicazione: 24 luglio 2024
