Máquinas de fusão por indução

P: O que é indução eletromagnética?

A indução eletromagnética foi descoberta por Michael Faraday em 1831, e James Clerk Maxwell a descreveu matematicamente como a lei da indução de Faraday. A indução eletromagnética é uma corrente produzida devido à produção de tensão (força eletromotriz) devido a um campo magnético variável. é colocado em um campo magnético em movimento (ao usar uma fonte de alimentação CA) ou quando um condutor está em constante movimento em um campo magnético estacionário. De acordo com a configuração abaixo, Michael Faraday organizou um fio condutor conectado a um dispositivo para medir a tensão no circuito. Quando uma barra magnética é movida através do enrolamento, o detector de tensão mede a tensão no circuito. Por meio de seu experimento, ele descobriu que existem certos fatores que influenciam essa produção de tensão. Eles são:
Número de bobinas: A tensão induzida é diretamente proporcional ao número de voltas/bobinas do fio. Quanto maior o número de voltas, maior é a tensão produzida

Alteração do campo magnético: A alteração do campo magnético afeta a tensão induzida. Isso pode ser feito movendo o campo magnético ao redor do condutor ou movendo o condutor no campo magnético.
Você também pode verificar estes conceitos relacionados à indução:
Indução – Autoindução e Indução Mútua
Eletromagnetismo
Fórmula de indução magnética.

P: O que é aquecimento por indução?

A indução básica começa com uma bobina de material condutor (por exemplo, cobre). À medida que a corrente flui através da bobina, um campo magnético dentro e ao redor da bobina é produzido. A capacidade do campo magnético de realizar trabalho depende do projeto da bobina, bem como da quantidade de corrente que flui através da bobina.
A direção do campo magnético depende da direção do fluxo da corrente, portanto, uma corrente alternada através da bobina

resultará em um campo magnético mudando de direção na mesma taxa que a frequência da corrente alternada. A corrente CA de 60 Hz fará com que o campo magnético mude de direção 60 vezes por segundo. A corrente CA de 400kHz fará com que o campo magnético mude 400.000 vezes por segundo. Quando um material condutor, uma peça de trabalho, é colocado em um campo magnético variável (por exemplo, um campo gerado com CA), a tensão será induzida na peça de trabalho (Lei de Faraday). A tensão induzida resultará no fluxo de elétrons: corrente! A corrente que flui através da peça de trabalho irá na direção oposta à corrente na bobina. Isto significa que podemos controlar a frequência da corrente na peça de trabalho controlando a frequência da corrente no

bobina. À medida que a corrente flui através de um meio, haverá alguma resistência ao movimento dos elétrons. Esta resistência aparece como calor (Efeito de Aquecimento Joule). Materiais que são mais resistentes ao fluxo de elétrons emitirão mais calor à medida que a corrente flui através deles, mas é certamente possível aquecer materiais altamente condutores (por exemplo, cobre) usando uma corrente induzida. Este fenômeno é crítico para o aquecimento indutivo. O que precisamos para o aquecimento por indução? Tudo isso nos diz que precisamos de duas coisas básicas para que o aquecimento por indução ocorra:
Um campo magnético em mudança

Um material eletricamente condutor colocado no campo magnético
Como o aquecimento por indução se compara a outros métodos de aquecimento?
Existem vários métodos para aquecer um objeto sem indução. Algumas das práticas industriais mais comuns incluem fornos a gás, fornos elétricos e banhos de sal. Todos estes métodos dependem da transferência de calor para o produto a partir da fonte de calor (queimador, elemento de aquecimento, sal líquido) através de convecção e radiação. Uma vez aquecida a superfície do produto, o calor é transferido através do produto por condução térmica.
Os produtos aquecidos por indução não dependem de convecção e radiação para fornecer calor à superfície do produto. Em vez disso, o calor é gerado na superfície do produto pelo fluxo de corrente. O calor da superfície do produto é então transferido através do produto por condução térmica.

A profundidade à qual o calor é gerado diretamente usando a corrente induzida depende de algo chamado profundidade de referência elétrica. A profundidade de referência elétrica depende muito da frequência da corrente alternada que flui através da peça de trabalho. Corrente de frequência mais alta resultará em uma profundidade de referência elétrica mais rasa e uma corrente de frequência mais baixa resultará em uma profundidade de referência elétrica mais profunda. Esta profundidade também depende das propriedades elétricas e magnéticas da peça de trabalho.
Profundidade de Referência Elétrica de Alta e Baixa Frequência As empresas do Grupo Inductotherm aproveitam esses fenômenos físicos e elétricos para personalizar soluções de aquecimento para produtos e aplicações específicas. O controle cuidadoso da potência, frequência e geometria da bobina permite que as empresas do Grupo Inductotherm projetem equipamentos com altos níveis de controle de processo e confiabilidade, independentemente da aplicação.
Para muitos processos, a fusão é o primeiro passo na produção de um produto útil; a fusão por indução é rápida e eficiente. Ao alterar a geometria da bobina de indução, os fornos de fusão por indução podem conter cargas que variam em tamanho desde o volume de uma caneca de café até centenas de toneladas de metal fundido. Além disso, ajustando a frequência e a potência, as empresas do Grupo Inductotherm podem processar praticamente todos os metais e materiais, incluindo, entre outros: ferro, aço e ligas de aço inoxidável, cobre e ligas à base de cobre, alumínio e silício. O equipamento de indução é projetado sob medida para cada aplicação para garantir que seja o mais eficiente possível. Uma grande vantagem inerente à fusão por indução é a agitação indutiva. Em um forno de indução, o material da carga metálica é derretido ou aquecido pela corrente gerada por um campo eletromagnético. Quando o metal funde, esse campo também faz com que o banho se mova. Isso é chamado de agitação indutiva. Este movimento constante mistura naturalmente o banho produzindo uma mistura mais homogênea e auxilia na formação de liga. A quantidade de agitação é determinada pelo tamanho do forno, pela potência aplicada ao metal, pela frequência do campo eletromagnético e pelo tipo

contagem de metal na fornalha. A quantidade de agitação indutiva em qualquer forno pode ser manipulada para aplicações especiais, se necessário. Fusão a vácuo por indução Como o aquecimento por indução é realizado usando um campo magnético, a peça de trabalho (ou carga) pode ser fisicamente isolada da bobina de indução por refratário ou algum outro meio não condutor. O campo magnético passará através deste material para induzir uma tensão na carga contida nele. Isto significa que a carga ou peça de trabalho pode ser aquecida sob vácuo ou numa atmosfera cuidadosamente controlada. Isso permite o processamento de metais reativos (Ti, Al), ligas especiais, silício, grafite e outros materiais condutores sensíveis. Aquecimento por indução Ao contrário de alguns métodos de combustão, o aquecimento por indução é controlável com precisão, independentemente do tamanho do lote.

Variar a corrente, a tensão e a frequência através de uma bobina de indução resulta em um aquecimento projetado com ajuste fino, perfeito para aplicações precisas como endurecimento de caixa, endurecimento e revenido, recozimento e outras formas de tratamento térmico. Um alto nível de precisão é essencial para aplicações críticas como automotiva, aeroespacial, fibra óptica, ligação de munições, endurecimento de fios e revenido de fios de mola. O aquecimento por indução é adequado para aplicações de metais especiais envolvendo titânio, metais preciosos e compósitos avançados. O controle preciso de aquecimento disponível com indução é incomparável. Além disso, usando os mesmos fundamentos de aquecimento das aplicações de aquecimento de cadinho a vácuo, o aquecimento por indução pode ser realizado sob a atmosfera para aplicações contínuas. Por exemplo, recozimento brilhante de tubos e tubulações de aço inoxidável.

Soldagem por indução de alta frequência
Quando a indução é fornecida usando corrente de alta frequência (HF), até mesmo a soldagem é possível. Nesta aplicação, as profundidades de referência elétrica muito rasas que podem ser alcançadas com corrente HF. Neste caso, uma tira de metal é formada continuamente e depois passa através de um conjunto de rolos precisamente projetados, cujo único propósito é forçar as bordas da tira formadas a se unirem e criar a solda. Pouco antes de a tira formada chegar ao conjunto de rolos, ela passa por uma bobina de indução. Neste caso, a corrente flui para baixo ao longo do “V” geométrico criado pelas bordas da tira, em vez de apenas ao redor da parte externa do canal formado. À medida que a corrente flui ao longo das bordas da tira, elas aquecem até uma temperatura de soldagem adequada (abaixo da temperatura de fusão do material). Quando as bordas são pressionadas juntas, todos os detritos, óxidos e outras impurezas são forçados a sair para resultar em uma solda forjada em estado sólido.

O Futuro Com a chegada da era dos materiais de alta engenharia, das energias alternativas e da necessidade de capacitar os países em desenvolvimento, as capacidades únicas da indução oferecem aos engenheiros e projetistas do futuro um método de aquecimento rápido, eficiente e preciso.