O que é indução?

As empresas do Grupo Inductotherm utilizam a indução eletromagnética para aplicações de fusão, aquecimento e solda em vários setores da indústria. Mas o que é exatamente a indução? E como é que diferem de outros métodos de aquecimento?

Para o um típico engenheiro, a indução é um método fascinante de aquecimento. Assistindo a um pedaço de metal em uma bobina aquecendo até atingir uma coloração vermelho cereja em questão de segundos pode ser surpreendente para aqueles não familiarizados com aquecimento por indução. Equipamentos de aquecimento por indução requerem uma compreensão da física, eletromagnetismo, eletrônica de potência e controle de processos, mas os conceitos básicos por trás de aquecimento por indução são simples de entender.

O básico

Descoberto por Michael Faraday, a indução começa com uma bobina de material condutor (por exemplo, cobre). Assim que a corrente flui através da bobina, é produzido um campo magnético em torno da bobina. A capacidade do campo magnético funcionar depende do desenho da bobina, bem como a quantidade de corrente que flui através da bobina.

A direção do campo magnético depende da direção do fluxo da corrente, então uma corrente alternada através da bobina resultará em um campo magnético variável em direção à mesma taxa de frequência da corrente alternada. A corrente alternada de 60Hz fará com que o campo magnético mude de direção 60 vezes por segundo. Uma corrente alternada de 400Hz irá fazer com que o campo magnético mude de direção 400 vezes por segundo.

Quando um material condutivo, uma peça obra, é colocada no campo magnético variável(por exemplo, um campo gerado com AC), a tensão será induzida na peça obra (Lei de Faraday). A tensão induzida resultará em um fluxo de elétrons: corrente! A corrente fluindo através da peça irá na direção oposta à corrente da bobina. Isto significa que podemos controlar a frequência da corrente na peça obra controlando a frequência da corrente da bobina.

Assim que a corrente flui através de um meio, haverá uma resistência ao movimento dos elétrons. Esta resistência aparece na forma de calor (efeito de aquecimento Joule). Os materiais que são mais resistentes ao fluxo de elétrons irão liberar mais calor do que a corrente flui através deles, mas, certamente, é possível aquecer os materiais altamente condutores (por exemplo, cobre), utilizando uma corrente induzida. Este fenômeno é crítico para o aquecimento indutivo.

O que é necessário para o aquecimento por indução?

Tudo isso nos diz que precisamos de duas coisas básicas para que ocorra o aquecimento por indução:

1. A mudança no campo magnético
2. Um material eletricamente condutível colocado num campo magnético

Como o aquecimento por indução é comparado a outros métodos de aquecimento?

Há muitos métodos para aquecer um objeto sem a indução. Algumas das práticas mais comuns da indústria incluem fornos a gás, fornos elétricos e banho de sal. Todos esses métodos dependem da transferência de calor para o produto (queimador, elemento de aquecimento, sal líquido) por convenção e radiação. Uma vez que a superfície de um produto é aquecida, o calor é transferido ao núcleo através da condução térmica.

Produtos aquecidos por indução não dependem de convecção ou radiação para aquecer uma peça. Em vez disso, o aquecimento é gerado na superfície da peça pelo fluxo da corrente. O aquecimento da superfície é então transferido para o núcleo através da condução térmica. A profundidade a que o calor é gerado diretamente usando a corrente induzida depende de algo chamado a profundidade de referência elétrica.

A profundidade de aquecimento depende muito da frequência da corrente alternada que flui através da peça obra. Uma maior frequência da corrente resultará em menor profundidade de aquecimentoe a menor frequência irá resultar em uma maior profundidade de aquecimento. Essa profundidade também dependerá das propriedades elétricas e magnéticas da peça obra.

As empresas do Grupo Inductotherm utilizam esses fenômenos físicos e elétricos para customizar soluções de aquecimento para aplicações e produtos específicos. O cuidadoso controle de frequência e geometria da bobina, permite projetar equipamentos com altos níveis de controle e confiabilidade do processo, independentemente da aplicação.

Fusão por Indução

Para muitos processos a fusão é o primeiro passo na produção de um produto útil; fusão por indução é rápido e eficiente. Mudando a geometria da bobina de indução, possibilitam aos fornos de indução conter cargas que variam no tamanho de volume desde uma xícara de café a centenas de toneladas de material derretido. Mais, ajustando-se frequência e potência, empresas do Grupo Inductotherm podem processar virtualmente todos os metais e materiais, incluindo, mas não limitando a: ferro, aço e ligas de aço inox , cobre e ligas à base cobre, alumínio e silício. Equipamentos de indução são customizados para cada aplicação para garantir a maior eficiência possível.

Uma grande vantagem inerente ao derretimento da indução é A agitação indutiva. Em um forno de indução, o material de carga de metal é derretido ou aquecido pela corrente gerada por um campo eletromagnético. Quando o metal se torna derretido, este campo também faz com que o banho se mova. Isto é chamado de agitação indutiva. Este movimento constante mistura naturalmente o banho produzindo uma mistura mais homogênea e assistências com alloying. A quantidade de agitação é determinada pelo tamanho da fornalha, o poder põr no metal, a freqüência do campo eletromagnético e o tipo/quantidade de metal na fornalha. A quantidade de agitação indutiva em qualquer fornalha dada pode ser manipulada para aplicações especiais, se necessário.

Fusão por Indução à Vácuo

Porque o aquecimento por indução é realizado utilizando um campo magnético, a peça obra (ou carga) pode ser fisicamente isolada do indutor pelo refratário ou algum outro meio não condutor. O campo magnético passará através desse material para induzir uma tensão na carga. Isso significa que a carga ou peça obra pode ser aquecida sob vácuo ou em atmosfera cuidadosamente controlada. Isso possibilita o processamento de metais reativos (ti, Al), ligas especiais, silício, grafite e outros materiais condutores sensíveis.

Aquecimento por Indução

Ao contrário de alguns métodos de combustão, o aquecimento por indução é precisamente controlável independentemente do tamanho do lote. A variação da corrente, tensão e frequência através de uma bobina de indução resultam em aquecimento projetado para um ajuste fino, perfeito para aplicações precisas como o caso de têmpera, recozimento e outras formas de tratamento térmico. um alto nível de precisão é essencial para aplicações críticas, como automotivo, aeroespacial, fibra-óptica, munição, têmpera de fio-mola. O aquecimento por indução é adequado para aplicações especiais em metal envolvendo titânio, metais preciosos e composições avançadas. O controle preciso do aquecimento disponível com indução é incomparável. Além disso, usando os mesmos fundamentos de aquecimento num cadinho à vácuo para aplicações de aquecimento, o aquecimento por indução pode ser realizado sob atmosfera para aplicações contínuas. Por exemplo, recozimento brilhante de tubos de aço inox.

Solda por Indução em Alta Frequência

Quando utilizamos uma equipamento de alta frequência (HF), é possível realizarmos o processo de Solda Longitudinal de Tubos. Nesta aplicação as profundidades de referência elétricas muito rasas que podem ser conseguidas com corrente do HF. Nesse caso, uma chapa de metal é continuamente conformada através de um conjunto de rolos precisamente projetados, cuja finalidade é forçar a chapa a formar o tubo e criar o cordão de solda entre as bordas. Pouco antes do último rolete de conformação, o tubo passa pela bobina de indução. Nesse caso a corrente acompanha a borda da chapa, ao longo do “V” criado pela junção entre as duas extremidades. Como a corrente segue ao longo da borda da chapa, ela aquecerá até a temperatura adequada de solda (abaixo da temperatura de fusão do material). Quando as bordas são pressionadas, todos os detritos, óxidos e outras impurezas são forçadas para fora, resultando na forja do material aquecido formando uma estrutura única.

O Futuro

Com a chegada dos materiais altamente projetados, energias alternativas e a necessidade de potencializar o desenvolvimento dos países, a capacidade única da indução oferece aos engenheiros e projetistas do futuro um método rápido, eficiente e preciso de aquecimento.