Calentamiento por inducción: todo lo que quería saber, pero no se atrevía a preguntar (noviembre de 2016)

Pregunta del mes: Desde haceunos años, realizamos el endurecimiento por inducción de ejes relativamente rectos utilizando una máquina de 30 kHz. Nuestro nuevo componente presenta un escalón radial de 4,8 mm (un reborde pronunciado) que se derritió cuando intentamos aplicar el endurecimiento por inducción. Hemos oído que un inductor de disparo único podría reducir el sobrecalentamiento del reborde y seguir proporcionando un endurecimiento suficiente, por lo que le pedimos a un fabricante local de bobinas que nos fabricara uno. El sobrecalentamiento en las esquinas se ha reducido, pero ahora tenemos una variación de dureza superficial de entre 4 y 6 HRC en la circunferencia del componente recién templado. Esto no nos ocurría con el endurecimiento por barrido. ¿Cómo podemos solucionarlo?

Respuesta: Undiseño adecuado del inductor y del proceso de temple, junto con una receta de proceso adecuada, no debería dar lugar a una variación de dureza tan amplia a lo largo de la circunferencia del eje. Existen varias causas posibles, y a continuación se analizan dos de las más comunes.

1. Factor relacionado con el calor.Con las bobinas de barrido, el flujo de corrientes parásitas inducidas es circunferencial, lo que produce una distribución de la temperatura muy uniforme en cualquier momento del proceso de calentamiento. Solo se produce una variación térmica mínima en la zona periférica de los extremos de la bobina. La rotación de la pieza hace que este efecto sea insignificante (en la práctica), lo que normalmente proporciona una distribución de la temperatura muy uniforme (suponiendo que no haya ranuras, chaveteros, orificios ni otras discontinuidades geométricas similares). A diferencia de los inductores de barrido, la mayoría de los inductores de un solo paso producen un flujo de corrientes parásitas predominantemente axial en lugar de circunferencial. Por lo tanto, si el tiempo de calentamiento es relativamente corto, la superficie de calentamiento de la bobina es estrecha y la velocidad de rotación es insuficiente, podría producirse un patrón de temperatura circunferencial notablemente no uniforme en el momento de aplicar el enfriamiento rápido.Solución: Aumentarla velocidad de rotación durante el calentamiento de un solo ciclo podría resolver este problema. El uso de un inductor de tipo serpentino es otra opción.
2. Factor relacionado con el enfriamiento rápido.Las bobinas MIQ se utilizan a menudo con el endurecimiento por barrido, lo que normalmente proporciona un enfriamiento circunferencial suficientemente uniforme. Los anillos, cilindros y seguidores de enfriamiento utilizados en el endurecimiento por barrido también producen un enfriamiento razonablemente uniforme. Con un inductor de disparo único, podrían existir obstáculos que impidan un acceso^{de 360°}para el enfriamiento por pulverización. En algunos casos, el enfriamiento rápido se realiza desde un solo lado, cubriendo solo^{entre 90° y 120°}de la superficie austenitizada. Esto podría dar lugar a una desviación apreciable de la dureza circunferencial.Solución:Rediseñar el dispositivo de enfriamiento rápido, intentando cubrir la mayor superficie posible. Además, intente modificar la velocidad de rotación durante el enfriamiento rápido (por ejemplo, un aumento del 25 % y, a continuación, una disminución del 25 %) y compare los resultados. Tanto una rotación insuficiente como una rotación excesiva podrían dar lugar a una falta de uniformidad circunferencial en el enfriamiento rápido.

Dr. Valery Rudnev, FASM
Director de Ciencia y Tecnología
Inductoheat Inc
www.inductoheat.com