Alcançando o endurecimento dente por dente de alta qualidade de engrenagens grandes com aquecimento por indução
Na indústria de manufatura, grandes engrenagens desempenham um papel crítico em diversas aplicações, como máquinas pesadas, turbinas eólicas e equipamentos industriais. Para garantir sua durabilidade e desempenho, é essencial aplicar um processo de endurecimento nos dentes da engrenagem. Um dos métodos mais eficazes para obter o endurecimento dente a dente em engrenagens grandes é através do aquecimento por indução.
Aquecimento por indução é um processo que utiliza indução eletromagnética para aquecer rapidamente a superfície dos dentes da engrenagem. Ao aplicar uma corrente alternada de alta frequência a uma bobina, é gerado um campo magnético, que induz correntes parasitas na superfície do dente da engrenagem. Essas correntes parasitas criam aquecimento localizado, permitindo o endurecimento preciso e controlado de cada dente individual.
O endurecimento dente a dente usando aquecimento por indução oferece diversas vantagens em relação a outros métodos de endurecimento. Em primeiro lugar, garante uma distribuição uniforme da dureza entre os dentes da engrenagem, resultando em maior resistência ao desgaste e capacidade de suporte de carga. Isto é particularmente crucial para engrenagens grandes que estão sujeitas a cargas pesadas e condições operacionais adversas.
Em segundo lugar, o aquecimento por indução permite o endurecimento seletivo, o que significa que apenas os dentes da engrenagem são aquecidos, enquanto o resto da engrenagem permanece relativamente inalterado. Isto minimiza o risco de distorção ou empenamento, que pode ocorrer com outros métodos de tratamento térmico que envolvem o aquecimento de toda a engrenagem. O controle preciso sobre o processo de aquecimento permite um endurecimento direcionado, resultando em uma engrenagem dimensionalmente estável e de alta qualidade.
Endurecimento por indução de engrenagens de pequeno, médio e grande porte é feito usando uma técnica dente por dente ou método envolvente. Dependendo do tamanho da engrenagem, do padrão de dureza exigido e da geometria, as engrenagens são temperadas por indução envolvendo toda a engrenagem com uma bobina (o chamado “endurecimento por rotação das engrenagens”) ou, para engrenagens maiores, aquecendo-as “dente por dente”. , onde se consegue um resultado de endurecimento mais preciso, embora o processo seja muito mais lento.
Endurecimento dente a dente de engrenagens grandes
O método dente por dente pode ser feito em duas técnicas alternativas:
“ponta a ponta” aplica um modo de aquecimento de disparo único ou modo de varredura, um indutor envolve o corpo de um único dente. Este método raramente é usado porque não fornece a fadiga e a resistência ao impacto necessárias.
Uma técnica de endurecimento “gap-by-gap” mais popular aplica apenas um modo de digitalização. Requer que o indutor esteja localizado simetricamente entre dois flancos de dentes adjacentes. As taxas de varredura do indutor estão normalmente entre 6 mm/seg e 9 mm/seg.
Existem duas técnicas de digitalização usadas:
– o indutor está estacionário e a engrenagem é móvel
– a engrenagem é estacionária e o indutor é móvel (mais popular no endurecimento de engrenagens de grande porte)
O indutor de endurecimento por indução
A geometria do indutor depende do formato dos dentes e do padrão de dureza necessário. Os indutores podem ser projetados para aquecer apenas a raiz e/ou o flanco do dente, deixando a ponta e o núcleo do dente macios, resistentes e dúcteis.
A simulação ajuda a evitar o superaquecimento
Ao desenvolver processos de endurecimento de engrenagem dente a dente, atenção especial deve ser dada aos efeitos eletromagnéticos de extremidade/borda e à capacidade de fornecer o padrão necessário nas áreas de extremidade da engrenagem.
Ao escanear um dente de engrenagem, a temperatura é distribuída dentro das raízes e flancos da engrenagem de maneira bastante uniforme. Ao mesmo tempo, uma vez que a corrente parasita faz um caminho de retorno através do flanco e, particularmente, através da ponta do dente, deve-se tomar cuidado adequado para evitar o superaquecimento das regiões da ponta do dente, em particular no início e no final do endurecimento por escaneamento. . Uma simulação pode ajudar a prevenir esses efeitos indesejados antes de desenvolver o processo.
Exemplo de simulação
Digitalização dente por dente, caixa de endurecimento de engrenagem a 12 kHz.
O resfriamento por spray também é simulado, mas não é visível nas imagens resultantes. Um efeito de resfriamento é aplicado nas faces superior e lateral dos dois dentes, além de mover a zona de resfriamento seguindo o indutor.
Perfil 3D endurecido na cor cinza:
Fatia vertical do perfil endurecido 2D: CENOS permite visualizar facilmente como o perfil endurecido se torna mais profundo se a potência não for diminuída ou desligada perto do final da engrenagem. 
Densidade de corrente na engrenagem:
Além disso, o aquecimento por indução oferece taxas rápidas de aquecimento e resfriamento, reduzindo o tempo geral de processamento em comparação com os métodos convencionais. Isto é particularmente vantajoso para engrenagens grandes, pois ajuda a melhorar a eficiência da produção e a reduzir custos.
Para obter o endurecimento dente a dente de engrenagens grandes usando aquecimento por indução, é necessário equipamento especializado. O sistema de aquecimento por indução normalmente consiste em uma fonte de alimentação, uma bobina ou indutor e um sistema de resfriamento. A engrenagem é posicionada na bobina e a fonte de alimentação é acionada para gerar o calor necessário. Os parâmetros do processo, como potência, frequência e tempo de aquecimento, são cuidadosamente controlados para atingir o perfil de dureza desejado.
Concluindo, o endurecimento dente a dente de engrenagens grandes usando aquecimento por indução é um método altamente eficaz e eficiente. Ele garante distribuição uniforme de dureza, endurecimento seletivo e tempos de processamento rápidos, resultando em engrenagens duráveis e de alta qualidade. Se você estiver envolvido na fabricação de engrenagens grandes, considerar a implementação do aquecimento por indução para o endurecimento dente por dente pode melhorar significativamente o desempenho e a longevidade de seus produtos.
