Têmpera e revenimento por indução
O que é o «hardening»?
O endurecimento pode ser definido, de forma simples, como qualquer processo através do qual a dureza de um material é aumentada e a ductilidade é reduzida. Este processo é utilizado para reforçar superfícies sujeitas a elevado desgaste e para aumentar a longevidade global das peças. Embora existam vários métodos de endurecimento, cada um com a sua adequação em função do material, a tecnologia de indução é frequentemente aplicada num processo específico de endurecimento conhecido como têmpera e revenimento.
O que é o processo de têmpera e revenimento?
A têmpera e o revenimento constituem um processo de endurecimento aplicável exclusivamente ao aço de teor de carbono médio a elevado. Inicialmente, o aço é submetido a um aquecimento até uma temperatura suficientemente elevada, o que provoca uma transformação na estrutura cristalina, passando de ferrita para austenita. Neste estado alterado, o aço consegue absorver uma quantidade maior de carbono do que em circunstâncias normais. Posteriormente, o aço é rapidamente arrefecido com água, óleo ou uma solução de água e polímero em equipamento de indução. Este arrefecimento rápido impede a formação de precipitados de carbono que poderiam comprometer a dureza final do aço.
À medida que o aço arrefece para uma temperatura mais baixa, tenta regressar ao seu estado original de baixa temperatura. No entanto, tendo absorvido mais carbono do que o seu estado original consegue acomodar, o aço transforma-se numa estrutura cristalina distinta, conhecida como martensite. A martensite é excepcionalmente dura devido às suas estruturas cristalinas distorcidas e à elevada saturação de carbono. Embora o aço atinja uma elevada dureza nesta fase, torna-se também bastante frágil.
O revenimento é a etapa seguinte, que consiste em reaquecer o aço a uma temperatura mais baixa para reduzir ligeiramente a dureza e, consequentemente, a fragilidade. A temperatura específica para o revenimento depende do nível de dureza pretendido. Assim que a dureza pretendida é atingida, o aço é submetido a outro processo de têmpera para impedir que qualquer calor residual continue a reverner o aço.
Têmpera e revenimento por indução
A tecnologia de indução é utilizada predominantemente em processos de têmpera e revenimento, onde oferece vantagens notáveis. Alcançar o perfil de dureza desejado neste processo exige uma precisão excecional, tanto no aquecimento como na têmpera do aço. Mesmo variações mínimas, como um aquecimento ligeiramente prolongado ou uma têmpera a uma temperatura incorreta, podem levar a disparidades significativas entre as diferentes peças. Por isso, manter um controlo preciso sobre o processo torna-se crucial, e a tecnologia de indução destaca-se por proporcionar um controlo superior em comparação com outros métodos de aquecimento.
O manuseamento e a fixação automáticos dos componentes para aquecimento e têmpera contribuem para elevadas taxas de produção e resultados consistentes em diversas peças. A indução destaca-se como o método mais rápido para o endurecimento e o tratamento térmico, resultando em distorção mínima, ausência de descarburização superficial, uma microestrutura de grão fino e padrões de dureza meticulosamente controlados. Para qualquer instalação que pretenda elevar a produção a um novo nível, a indução surge como a solução ideal.
Cementação por indução
O endurecimento seletivo por indução pode melhorar o desempenho das peças, proporcionando propriedades mecânicas híbridas: dureza nas superfícies sujeitas a desgaste e ductilidade no núcleo, para garantir resistência ao impacto.
O endurecimento por indução seletivo permite direcionar e aplicar calor de forma rápida e específica a uma área localizada de uma peça. Como resultado, a peça desenvolve uma camada, ou revestimento, de material endurecido. Este processo é ideal para peças que estão sujeitas a elevadas tensões durante o funcionamento e que requerem uma combinação de propriedades mecânicas. Por exemplo, elevado limite de escoamento, resistência à fadiga e resistência ao desgaste, tudo ao mesmo tempo.
O padrão de dureza exato pode ser controlado através do ajuste adequado da frequência utilizada, da geometria da bobina de indução, do nível de potência e da localização da peça na bobina. O padrão de dureza mantém-se altamente consistente de peça para peça, graças à precisão líder do setor dos sistemas Radyne. A rotação durante o aquecimento garante uma camada superficial uniforme.
Endurecimento por indução progressivo | Varredura por indução
Frequentemente, as peças requerem um endurecimento superficial em áreas específicas para garantir um desempenho ideal e uma longa vida útil. O endurecimento por indução, que recorre ao aquecimento progressivo e ao arrefecimento rápido, constitui uma forma económica de tratar eixos ou outras peças.
Ao fazer passar progressivamente um eixo de aço através de uma bobina de aquecimento para um banho de água de têmpera, a camada exterior pode ser aquecida, temperada e endurecida sem afetar o seu núcleo. Quando é necessária uma camada de têmpera completamente uniforme, é frequentemente necessário rodar o eixo. A bobina e o banho de água de têmpera associado formam normalmente uma única unidade, uma vez que a posição do banho de água de têmpera em relação ao indutor é muito importante. O abastecimento de água é frequentemente feito através da própria bobina, conforme ilustrado. A passagem controlada dos eixos pela bobina de indução e pelo anel de têmpera, enquanto rodam, produz profundidades de camada de endurecimento controladas ao longo de comprimentos ajustáveis dos eixos, tudo num ciclo automatizado.
O controlo da profundidade de cementação depende da potência fornecida pelo gerador e da velocidade de descida do eixo através da bobina de indução, enquanto o comprimento da secção cementada é controlado por um pirómetro ajustado de acordo com as especificações. Assim que a profundidade de cementação e os padrões de dureza desejados forem obtidos através do ajuste dos parâmetros do equipamento, estas configurações podem ser mantidas consistentes para garantir um processo repetível em todas as peças.
Embora a aplicação descrita envolva o endurecimento superficial, é adaptável a outras operações de tratamento térmico que exijam um aquecimento progressivo, tais como o recozimento e o revenimento.