Como es el tratamiento técnico por inducción

                                      Materia: Procesos de manufactura

                                      Nombre del trabajo: Tratamiento técnico por inducción

INTRODUCCION

Tradicionalmente, la planeación de procesos la lleva acabo ingenieros en manufactura que conocen los procesos particulares que se usan en la fábrica y son capaces de leer dibujos de ingeniería con base en su conocimiento, capacidad y experiencia. Desarrollan los pasos de procesamiento que se requieren para hacer cada parte. Algunos detalles y decisiones requeridas en la planeación de procesos son:

• Procesos y secuencias.

• Selección del equipo
• Herramientas, matrices, moldes, soporte y medidores.
• Herramientas de corte y condiciones de corte para las operaciones de maquinado.
• Métodos.
• Estándares de trabajo
• Estimación de los costos de producción.
• Estimación de materiales
• Distribución de planta y diseño de instalaciones.

El punto de partida de los procesos de manufactura moderno pueden acreditarse a

ELI WHITNEY con su máquina despepitadora de algodón sus principios de fabricación intercambiables o su máquina fresadora sucesos todos ellos por los años de 1880 también en esa época aparecieron otro procesos industriales a consecuencia de la guerra civil en los Estados Unidos que proporciono un nuevo impulso al desarrollo de procesos de manufactura de aquel país.

El origen de la experimentación y análisis en los procesos de manufactura se acreditaron en gran medida a FRED W. TAYLOR quien un siglo después de Whitney publico los resultados de sus trabajos sobre el labrado de los metales aportando una base científica para hacerlo.

El contemporáneo Miron L. Begeman y otros investigadores o laboratoristas lograron nuevos avances en las técnicas de fabricación, estudios que han llegado a aprovecharse en la industria.

El conocimiento de los principios y la aplicación de los servomecanismos levas, electricidad, electrónica y las Computadoras hoy día permiten al hombre la producción de las maquinas.

El tratamiento térmico es la operación de calentamiento y enfriamiento de un metal en su estado sólido para cambiar sus propiedades físicas. 

De acuerdo al procedimiento usado, el acero puede hacerse tan duro que resista los efectos del corte y abrasión o puede ser tan suave que permita maquinado posterior. Con el tratamiento térmico adecuado, se pueden reducir esfuerzos internos, reducir el tamaño del grano, incrementar la tenacidad o producir una superficie dura con un interior dúctil.

El análisis de las cero debe conocerse ya que, pequeños porcentajes en ciertos elementos, carbono principalmente, cambian ampliamente las propiedades físicas. A principios de este siglo se usaron hornos para recalentar metal antes de laminarlo para darle forma, como se ve en la figura 7.1 En este caso la hoja de acero deberá normalizarse seguida por una operación de enderezado.

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Figura 7.1 Horno continuo para normalización de lámina de acero, 1928.

Temple por inducción.

En años recientes la corriente eléctrica inducida ha sido aceptada ampliamente por la industria. Las principales aplicaciones de este método de calentamiento incluyen la fusión de metales, temple y otras operaciones de tratamiento térmico, precalentamiento de metales para trabajo en caliente y calentamiento para sinterización, soldadura y operaciones similares. Para este tipo de calentamiento se utiliza corriente alterna de alta frecuencia obtenida de grupos de motor generador, convertidores de arco de mercurio, osciladores de chispa u osciladores de tubo de vacío. Aunque existen diferentes limitaciones en potencia y frecuencia para cada tipo de equipo, la mayoría no excede de 500,000 Hz. Para capas delgadas, se utilizan altas frecuencias, mientras que para capas intermedias y gruesas las bajas frecuencias dan mejores resultados. 
El calentamiento por inducción ha probado ser satisfactorio para muchas operaciones de endurecimiento superficial, como las que se quieren en Cigüeñales y otras piezas con superficies de desgaste similares. Difiere de la práctica ordinaria del temple superficial, en que la composición de la superficie del acero no varía, ya que el endurecimiento se logra con un calentamiento extremadamente rápido y un temple de la superficie te desgaste que no tiene efecto en el núcleo. La dureza obtenida en el temple por la inducción es la misma que se obtiene en tratamiento convencional y depende del contenido carbono.
Un inductor, actuando como bobina primaria de un transformador, se coloca alrededor de la pieza por endurecer, pero sin tocarla.se pasa a través del inductor una corriente de alta frecuencia, induciendo una corriente en la superficie de la pieza. El efecto del calentamiento se debe a las corrientes de Foucautt inducidas y a las pérdidas por histéresis en la superficie del material. Según su calienta el acero hasta la zona crítica superior, el efecto de calentamiento de estas pérdidas se reduce gradualmente, eliminando así cualquier posibilidad de sobrecalentamiento del acero. El inductor que rodea la superficie por calentar cuenta con conexiones para agua y numerosos agujeros pequeños en su superficie interior; tan pronto como el acero a llegado a la temperatura apropiada, es automáticamente templado por aspersión de agua a presión.

Una importante ventaja de este método de temple en su rapidez de acción, que quiere sólo algunos segundos para calentar un acero a una profundidad de

3.2 mm. El tiempo efectivo dependerá principalmente de la frecuencia utilizada, de la potencia de entrada y de la profundidad del temple requerida. Aunque el costo del equipo es alto, se compensa por las ventajas del proceso, entre las que se incluyen operación rápida, ausencia de oxidación, operación limpia, distorsión pequeña, no intervención manual en las piezas calientes y bajo costo de tratamiento. El acero de medio carbono ha probado ser adecuado para las piezas y la naturaleza del proceso ha eliminado. Prácticamente la necesidad de utilizar

aleaciones de acero muy costosas. La fig. 7.18 ilustra el calentamiento local obtenido en un muñón de cigüeñal templado por inducción.

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Figura 7.18 sección de un muñón de cigüeñal endurecido por inducción.

TRATAMIENTO POR INDUCCIÓN

Es un tratamiento localizado superficial que mantiene la estructura de núcleo original. Aplicado a componentes férricos permite mejorar las propiedades mecánicas de áreas localizadas mediante la obtención de superficies duras, resistentes al desgaste, gripaje, fatiga e impacto, dotando además de una mayor resistencia a la tracción y torsión en elementos de transmisión. Además se minimizan las deformaciones. 

El proceso es electromagnético y consiste en la aplicación de una corriente eléctrica variable a un inductor o bobina con una potencia y frecuencia específicas que induce un campo magnético variable y que provoca un calentamiento a una pieza férrica situada dentro o en las proximidades del inductor por pérdidas de histéresis magnética y de efecto Joule. Este calentamiento se produce en la capa superficial de la pieza hasta la temperatura de austenización en función de una serie de parámetros controlables (potencia, frecuencia, tiempo, diseño y acoplamiento del inductor…). Para que la transformación estructural se complete, se debe refrigerar la pieza rápidamente mediante una ducha o por inmersión generalmente de polímero.

Los espesores de capa templada varían principalmente según el tratamiento sea de alta frecuencia (HF) o de media frecuencia (MF)

Hornos para el tratamiento térmico.

 Los hornos varían mucho en cuanto a la tecnología, tamaño y capacidad, construcción y control de la atmósfera. Por lo general, calientan las piezas mediante una combinación de radiación, convección y conducción. La tecnología de calentamiento se divide entre los calentados con combustible y los calentados con electricidad. Los hornos calentados con combustible, como el de la figura 1.8, son generalmente calentados directamente, lo cual significa que las piezas de trabajo quedan expuestas directamente a los productos de la combustión. Los hornos eléctricos usan una resistencia eléctrica para calentar; son más limpios, silenciosos y proporcionan un calentamiento más uniforme, pero son más caros tanto en su valor de compra como en su costo de operación [1.3].

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Figura 1.8 Horno industrial para tratamientos térmicos de LOBO HORNOS INDUSTRIALES ® http://www.lobohi.com/ 

CALENTAMIENTO DE METALES POR MEDIO DE INDUCCIÓN ELECTROMAGNÉTICA.

 Un horno convencional es un espacio cerrado diseñado para resistir las fugas de calor y adecuarse al tamaño de las piezas a procesar. Los hornos se clasifican en de carga por lotes, y continuos. Los hornos por lote son más simples, consisten básicamente en un sistema de calentamiento dentro de una cámara aislada con una puerta para cargar y descargar las piezas ejemplo de este tipo general de horno son los hornos de caja, que se construyen como cajas rectangulares, disponibles en varios tamaños; hornos con carro, que son mucho más grandes y usan carros tipo ferrocarril para mover piezas grande en la cámara del calentamiento; y hornos tipo campana, en los cuales la cubierta o campana del horno se puede elevar por medio de una grúa de puente para cargarlo y descargarlo.

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