Principios operativos subyacentes a los hornos de tratamiento térmico por inducción

Tratamiento térmico por inducción

El método de inducción es una técnica importante de calentamiento que consiste en una bobina de material conductor, como el cobre. Cuando pasa corriente a través de la bobina, siempre se genera un campo magnético dentro de ella. El diseño de la bobina y la cantidad de corriente que pasa a través de la pieza determinan y controlan la capacidad y extensión del campo magnético. 

A su vez, la dirección y el movimiento del flujo de corriente dependen de la dirección y el movimiento del campo magnético. Cuando un elemento conductor se coloca en un campo magnético, se genera voltaje dentro del material conductor de acuerdo con la Ley de Faraday y este voltaje se conoce como voltaje inducido. 

El voltaje inducido juega un papel muy importante en el proceso de los hornos de tratamiento térmico por inducción.

Hay algunos puntos importantes que afectan el proceso de calentamiento por inducción. Por ejemplo, supongamos que se necesita calentar un disco redondo. Las consideraciones importantes que afectarán el proceso de calentamiento por inducción son las siguientes: 

1. Corriente de la bobina primaria 
2. Número de vueltas en la bobina primaria 
3. La frecuencia de la fuente de suministro 
4. Campo magnético entre el disco y la bobina 
5. Resistencia del disco.

Si a través del disco se mueve una corriente de 1 amperio con frecuencia f Hz, la intensidad (d) de la corriente inducida en el disco se puede describir mediante la siguiente ecuación:

En esta ecuación, f es la frecuencia de la fuente de suministro, que se mide en Hz.

En un elemento no magnético, el calor se produce debido a la pérdida por corrientes parásitas, mientras que en un elemento no magnético, el calor se debe tanto a la pérdida por histéresis como a la pérdida por corrientes parásitas. 

La histéresis y las pérdidas por corrientes parásitas dependen de la frecuencia de la fuente de suministro. En la siguiente figura, se muestra cómo la corriente primaria, Ip, afecta la bobina de cobre. Por lo tanto, esta corriente también está afectando al disco metálico.

Principio de funcionamiento por inducción

Leyes de inducción electromagnética de Faraday: las leyes de inducción electromagnética de Faraday analizan cómo el campo magnético interactúa con un circuito eléctrico para generar fuerza electromotriz (EMF).

• Primera ley de inducción electromagnética de Faraday: La primera ley de inducción electromagnética de Faraday es que si un conductor se coloca en un campo magnético cambiante, se genera fuerza electromotriz.

• Segunda ley de inducción electromagnética de Faraday: la segunda ley de inducción electromagnética de Faraday dice que la fuerza electromotriz (EMF) inducida dentro de una bobina es equivalente a la tasa de cambio del flujo magnético. El flujo magnético es igual al producto del número de vueltas de la bobina por el flujo magnético relacionado con la bobina. Según la definición, la ley de Faraday se puede expresar en la siguiente figura. El signo negativo en la ecuación significa que la dirección de los campos electromagnéticos inducidos está en contra del cambio en su producción.

Principios operativos del tratamiento térmico por inducción

• Cuando la corriente pasa a través del material conductor, existe resistencia al flujo de electrones. Este tipo de resistencia parece ser calor. Los elementos que tienen alta resistencia producirán más calor. La corriente inducida puede generar calor para los elementos conductores. Las variaciones de corriente, voltaje y frecuencia a través de una bobina de inducción crean calor que puede usarse en procesos de endurecimiento, revenido, recocido y otras formas de procesos de tratamiento térmico. El proceso de los hornos de tratamiento térmico por inducción proporciona suficiente calor para un material hasta cierto nivel de temperatura mediante la aplicación de electricidad.

Las características mecánicas de algunos elementos se pueden modificar aplicando el proceso de tratamiento térmico por inducción. Este proceso es mejor que cualquier otro proceso de tratamiento térmico porque proporciona un control preciso del calentamiento. Se deben comprar bobinas de inducción y unidades de control eléctrico para el proceso de tratamiento térmico por inducción. El elemento se coloca dentro de la bobina en el proceso de tratamiento térmico por inducción. Los campos magnéticos cambiantes, creados por la corriente alterna de las bobinas de inducción, aumentan la temperatura en el elemento. El exterior del material se verá afectado primero por el aumento de la temperatura y luego la temperatura aumentará en el interior del material.

Calentamiento por inducción

• Las unidades de control eléctrico se utilizan para evitar temperaturas extremas o insuficientes del material. El calentamiento por inducción es una técnica excelente para el endurecimiento de superficies. Una vez que el exterior de un elemento recibe suficiente calor hasta un rango específico, se enfría rápidamente para formar una estructura microscópica dura. Los productos, que funcionan mediante calor por inducción, no dependen de la convección ni de la emisión para la transferencia de calor a la parte superior del producto. El flujo de corriente crea calor en la parte superior del producto. Luego, el calor de la parte superior se transfiere al producto mediante el proceso de conducción térmica.

• La profundidad de referencia eléctrica es la profundidad a la que se crea calor al aplicar la corriente inducida. Esta depende principalmente de la frecuencia de la corriente alterna que pasa a través del elemento. La corriente con alta frecuencia se propagará a través de una profundidad de referencia eléctrica poco profunda y la corriente con una frecuencia más baja se propagará a través de una profundidad de referencia eléctrica más profunda. La profundidad también depende de las características eléctricas y magnéticas del elemento. La siguiente figura muestra cómo la fuente de suministro de CA crea un flujo magnético a través de la pieza de trabajo mediante el método de inducción y luego produce calor a través de la bobina. Describe el principio del calentamiento por inducción.

Equipos de tratamiento térmico por inducción

1. La tecnología avanzada en cuanto al proceso de los hornos de tratamiento térmico siempre se está actualizando.
2. La mayor calidad y la tecnología electrónica innovadora hacen que una de las características de los hornos para tratamientos térmicos es que el tamaño del equipo sea cada día más pequeño.
3. La unidad de control lógico programable y las computadoras regulan el nivel de potencia y la frecuencia. Este tipo de regulación permite a las empresas farmacéuticas utilizar equipos de calentamiento por inducción.
4. La tecnología electrónica moderna e innovadora hace que los equipos de tratamiento por calentamiento por inducción sean regulados con mayor eficiencia. Esta tecnología electrónica tiene sensores que controlan los caudales de enfriamiento, las presiones de enfriamiento y la temperatura.
5. La tecnología electrónica es muy importante para mejorar el proceso de tratamiento térmico por inducción. Muchos metales dependen del calentamiento para alcanzar sus excelentes características físicas. La tecnología de tratamiento térmico por inducción proporciona una electrónica ajustable y de última generación para lograr una larga vida útil.

Tratamiento térmico por inducción

1. Proporciona el resultado de tratamiento térmico más formativo para los clientes. Mediante equipos como hornos de tratamiento térmico se pueden ejecutar numerosas operaciones de tratamiento térmico, como escaneo, disparo único, índice rotativo, transferencia lineal, etc.
2. Los hornos de tratamiento térmico se utilizan ampliamente en diferentes tipos de industrias como la automotriz, aeroespacial, de energía alternativa, etc. Es perfecto para necesidades de fabricación económicas y efectivas.
3. Las aplicaciones del calentamiento por inducción son perfectas para calentar superficies, fundir y soldar. Tiene aplicación para calentamiento de conductores líquidos y gaseosos. Se utiliza para calentar silicio, lo cual es muy importante para las industrias de semiconductores. Tiene gran aplicación en máquinas de modelado por inyección de plástico.
4. En el mundo tecnológico actual, muchas industrias de alta tecnología se centran en los principios operativos y la arquitectura interna de los equipos de calentamiento por inducción para mejorar el proceso de tratamiento por calentamiento por inducción.

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