Modelação FEA do recozimento de roscas através de aquecimento por indução

As etapas importantes de processamento após o endurecimento de uma peça de aço incluem o revenimento, o alívio de tensões e o recozimento subcrítico. A transformação em martensite através do têmpera cria uma estrutura muito dura com baixa ductilidade. A martensite não revenida retém um elevado nível de tensões residuais e, normalmente, é demasiado frágil para muitas aplicações comerciais, exceto no caso de componentes que requerem principalmente resistência ao desgaste. O reaquecimento de aços e ferros fundidos recém-temperados para o revenimento produz uma microestrutura de martensite revenida. As temperaturas de revenimento situam-se abaixo da temperatura de transformação inferior A1 (normalmente na gama de 120 a 650 °C, ou 250 a 1200 °F), compreendendo quatro fases de revenimento sobrepostas.
O revenimento localizado de roscas por aquecimento por indução permite concentrar a energia térmica nas áreas onde se pretende uma maior ductilidade. O desenvolvimento de um processo deste tipo apresenta vários desafios:
• A área da rosca do eixo deve ser aquecida logo abaixo da temperatura crítica A1 para a amolecer adequadamente, garantindo simultaneamente que a temperatura das áreas adjacentes (incluindo ombros e variações de diâmetro) não seja reaustenizada.
• As condições térmicas e a receita do processo devem ser selecionadas de forma a evitar ou reduzir a possibilidade de ocorrência de fenómenos metalúrgicos indesejáveis, tais como a fragilização da martensite temperada e a fragilização por revenimento.
• Não se deve exceder um comprimento específico da zona de transição «temperada-não temperada».
• O processo deve ser fiável e repetível.
A modelação numérica por computador ajuda não só a determinar um projeto de bobina e uma receita de processo ótimos, mas também a avaliar a robustez de um determinado processo de revenimento, estimando o impacto de desvios reais do processo, tais como tolerâncias dimensionais, integridade dos dispositivos de fixação e posicionamento da peça em relação ao indutor.
A título de ilustração, as figuras abaixo mostram a dinâmica da distribuição do campo eletromagnético (em cima) e a variação de temperatura durante o revenimento por indução de uma área roscada, utilizando um indutor de duas espiras otimizado (indutor com secundário acoplado eletromagneticamente). Este tipo de indutor foi selecionado devido às especificidades de sintonização da carga do inversor disponível utilizado pelo cliente.

Leitura complementar
• V. Rudnev, D. Loveless, et al., Handbook of Induction Heating, Marcel Dekker, Nova Iorque, 2003.