El enfriamiento por inducción es un proceso de enfriamiento que utiliza el efecto térmico generado por la corriente de inducción que pasa a través de la forja para calentar la superficie y la parte local de la forja a la temperatura de enfriamiento, seguido de un enfriamiento rápido. Durante el enfriamiento, la pieza forjada se coloca en un sensor de posición de cobre y se conecta a una corriente alterna de frecuencia fija para generar inducción electromagnética, lo que da como resultado una corriente inducida en la superficie de la pieza forjada que es opuesta a la corriente en la bobina de inducción. El circuito cerrado formado por esta corriente inducida a lo largo de la superficie de la forja se llama corriente de Foucault. Bajo la acción de la corriente parásita y la resistencia de la propia forja, la energía eléctrica se convierte en energía térmica en la superficie de la forja, lo que hace que la superficie se caliente rápidamente hasta el desbordamiento de enfriamiento, después de lo cual la forja se calienta inmediata y rápidamente. enfriado para lograr el propósito de enfriamiento de la superficie.
La razón por la que las corrientes parásitas pueden lograr el calentamiento de la superficie está determinada por las características de distribución de la corriente alterna en un conductor. Estas características incluyen:
- Efecto de piel:
Cuando la corriente continua (CC) pasa a través de un conductor, la densidad de corriente es uniforme en toda la sección transversal del conductor. Sin embargo, cuando pasa corriente alterna (CA), la distribución de corriente a través de la sección transversal del conductor es desigual. La densidad de corriente es mayor en la superficie del conductor y menor en el centro, y la densidad de corriente disminuye exponencialmente desde la superficie hacia el centro. Este fenómeno se conoce como efecto cutáneo del AC. Cuanto mayor sea la frecuencia del aire acondicionado, más pronunciado será el efecto cutáneo. El enfriamiento por calentamiento por inducción utiliza esta característica para lograr el efecto deseado.
- Efecto de proximidad:
Cuando dos conductores adyacentes pasan a través de la corriente, si la dirección de la corriente es la misma, el potencial inverso inducido en el lado adyacente de los dos conductores es el mayor debido a la interacción de los campos magnéticos alternos generados por ellos, y la corriente es conducida a el lado exterior del conductor. Por el contrario, cuando la dirección de la corriente es opuesta, la corriente es conducida al lado adyacente de los dos conductores, es decir, el flujo interno, este fenómeno se llama efecto de proximidad.
Durante el calentamiento por inducción, la corriente inducida en la forja siempre está en la dirección opuesta a la corriente en el anillo de inducción, por lo que la corriente en el anillo de inducción se concentra en el flujo interior y la corriente en la forja calentada ubicada en el anillo de inducción. se concentra en la superficie, resultado del efecto de proximidad y el efecto piel superpuestos.
Bajo la acción del efecto de proximidad, la distribución de la corriente inducida en la superficie de la forja es uniforme sólo cuando el espacio entre la bobina de inducción y la forja es igual. Por lo tanto, la forja debe girarse continuamente durante el proceso de calentamiento por inducción para eliminar o reducir las desigualdades de calentamiento causadas por el espacio desigual, a fin de obtener una capa de calentamiento uniforme.
Además, debido al efecto de proximidad, la forma de la zona calentada en la forja es siempre similar a la forma de la bobina de inducción. Por lo tanto, al fabricar la bobina de inducción, es necesario hacer que su forma sea similar a la forma del área de calentamiento de la forja, para lograr un mejor efecto de calentamiento.
- Efecto de circulación:
Cuando la corriente alterna pasa a través de un conductor helicoidal o en forma de anillo, debido a la acción del campo magnético alterno, la densidad de corriente en la superficie exterior del conductor disminuye debido al aumento de la fuerza electromotriz trasera autoinductiva, mientras que la superficie interior de el anillo alcanza la mayor densidad de corriente. Este fenómeno se conoce como efecto circulación.
El efecto de circulación puede mejorar la eficiencia y la velocidad del calentamiento al calentar la superficie exterior de una pieza forjada. Sin embargo, es desventajoso para calentar los orificios internos, ya que el efecto de circulación hace que la corriente en el inductor se aleje de la superficie de la pieza forjada, lo que lleva a una eficiencia de calentamiento significativamente reducida y una velocidad de calentamiento más lenta. Por lo tanto, es necesario instalar materiales magnéticos con alta permeabilidad en el inductor para mejorar la eficiencia del calentamiento.
Cuanto mayor sea la relación entre la altura axial del inductor y el diámetro del anillo, más pronunciado será el efecto de circulación. Por lo tanto, es mejor hacer la sección transversal del inductor rectangular; una forma rectangular es mejor que una cuadrada, y una forma circular es la peor y debe evitarse tanto como sea posible
- El efecto de ángulo agudo:
Cuando las partes sobresalientes con esquinas afiladas, bordes y radios de curvatura pequeños se calientan en el sensor, incluso si el espacio entre el sensor y la pieza forjada es igual, la densidad de la línea del campo magnético a través de las esquinas afiladas y las partes sobresalientes de la pieza forjada es mayor. , la densidad de corriente inducida es mayor, la velocidad de calentamiento es rápida y el calor está concentrado, lo que provocará que estas piezas se sobrecalienten e incluso se quemen. Este fenómeno se llama efecto de ángulo agudo.
Para evitar el efecto de ángulo agudo, al diseñar el sensor, el espacio entre el sensor y el ángulo agudo o la parte convexa de la forja debe aumentarse adecuadamente para reducir la concentración de la línea de fuerza magnética allí, de modo que la velocidad de calentamiento y La temperatura de la forja en todas partes es lo más uniforme posible. Las esquinas afiladas y las partes sobresalientes de la forja también se pueden cambiar a esquinas de pie o chaflanes, para obtener el mismo efecto.
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Hora de publicación: 24 de julio de 2024
