Riscaldamento a induzione: tutto quello che avreste voluto sapere, ma non avete mai osato chiedere (novembre 2016)

Domanda del mese: Daalcuni anni eseguiamo la tempra a scansione su alberi relativamente diritti utilizzando una macchina da 30 kHz. Il nostro nuovo componente presenta un gradino radiale di 4,8 mm (spalla netta) che si è fuso quando abbiamo provato a eseguire la tempra a scansione. Abbiamo sentito dire che un induttore a impulso singolo potrebbe ridurre il surriscaldamento della spalla garantendo comunque una tempra sufficiente, quindi abbiamo chiesto a un produttore locale di bobine di realizzarne uno per noi. Il surriscaldamento agli angoli è diminuito, ma ora riscontriamo una variazione di durezza superficiale compresa tra 4 e 6 HRC lungo la circonferenza del componente appena temprato. Questo problema non si verificava con la tempra a scansione. Come possiamo risolverlo?

Risposta: Unaprogettazione adeguata dell’induttore e del sistema di raffreddamento rapido, unitamente a una ricetta di processo adeguata, non dovrebbe determinare una variazione di durezza così ampia lungo la circonferenza dell’albero. Esistono diverse cause possibili; di seguito vengono illustrate le due più comuni.

1. Fattore legato al calore.Con le bobine a scansione, il flusso delle correnti parassite indotte è circonferenziale, producendo una distribuzione della temperatura molto uniforme in qualsiasi istante del processo di riscaldamento. Si verificano solo lievi variazioni di temperatura nella zona marginale del flusso in corrispondenza dei terminali della bobina. La rotazione del pezzo rende questo effetto trascurabile (in pratica), garantendo normalmente una distribuzione della temperatura molto uniforme (presupponendo l’assenza di scanalature, sedi di chiavette, fori e simili discontinuità geometriche). A differenza degli induttori a scansione, la maggior parte degli induttori a ciclo singolo produce un flusso di correnti parassite prevalentemente assiale anziché circonferenziale. Pertanto, se il tempo di riscaldamento è relativamente breve, la superficie di riscaldamento della bobina è stretta e la velocità di rotazione è insufficiente, potrebbe verificarsi un andamento termico circonferenziale evidente e non uniforme nel momento in cui viene applicata la tempra.Soluzione: aumentarela velocità di rotazione durante il riscaldamento a ciclo singolo potrebbe risolvere questo problema. L’uso di un induttore di tipo a serpentina rappresenta un’altra opzione.
2. Fattore legato alla tempra.Le bobine MIQ vengono spesso utilizzate con l’indurimento a scansione, garantendo normalmente una tempra circonferenziale sufficientemente uniforme. Anche gli anelli, i cilindri e i seguaci di tempra utilizzati nell’indurimento a scansione producono una tempra ragionevolmente uniforme. Con un induttore a singolo impulso, potrebbero esserci ostacoli nel garantire un accesso^{a 360°}per la tempra a spruzzo. In alcuni casi, la tempra viene effettuata da un solo lato, coprendo solo^90°-120°della superficie austenitizzata. Ciò potrebbe comportare una deviazione apprezzabile della durezza circonferenziale.Soluzione:riprogettare il dispositivo di tempra, cercando di coprire la maggior superficie possibile. Inoltre, provare a variare la velocità di rotazione durante la tempra (ad esempio, un aumento del 25% seguito da una diminuzione del 25%) e confrontare i risultati. Sia una rotazione insufficiente che una rotazione eccessiva potrebbero causare una non uniformità circonferenziale della tempra.

Dott. Valery Rudnev, FASM
Direttore, Scienza e Tecnologia
Inductoheat Inc
www.inductoheat.com