Induction Heat Treatment Conventional Applications & Recently-Developed Technologies
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- Concepción María José Franco Maldonado
- hace 6 años
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1 Induction Heat Treatment Conventional Applications & Recently-Developed Technologies Tratamiento Térmico por Inducción Aplicaciones Convencionales y Tecnologías Recientemente Desarrolladas Collin A. Russell Presented at ASM Heat Treat Mexico
2 Introduction to Company Introducción a la Empresa Inductoheat is part of the Inductotherm Group the largest induction heating organization in the world. Inductoheat es parte del Grupo Inductotherm la organización mas grande de calentamiento por inducción en el mundo. 2
3 Induction Heat Treatment Applications Aplicaciones de Tratamiento Térmico por Inducción Hardening & tempering Temple y revenido Stress-relieving Aliviar el estrés Normalizing Normalizar Annealing Recocer Gear Hardening Endurecimiento de Engranaje Simultaneous Scan & Single-Shot Hardening of Automotive Shaft Endurecimiento de Eje Pipe End Stress-Relieving Aliviar el Estrés de la Tubería 3
4 Realities of Induction Heat Treatment Realidades de Tratamiento Térmico por Inducción Heating many different types of parts and materials using many different types of equipment and coils Customization is often necessary No universal inductor exists; many parts often require unique solutions Calentamiento de muchos tipos diferentes de piezas y materiales que utilizan muchos tipos diferentes de equipos y bobinas La individualización es a menudo necesario No existe un inductor universal; muchas partes requieren soluciones únicas 4
5 Different Types of Heat Treatment Inductors Diferentes Tipos de Inductores para el Tratamiento Térmico 5
6 Implications of Lightweight Design Techniques Implicaciones de Diseño Ligero 6
7 Implications of Lightweight Design Techniques Implicaciones de Diseño Ligero Induction hardening of 50mm (MAX) electric motor shaft (SAE 1045 steel) Localized single-shot hardening of shaft end 30kHz frequency Cycle time 5.0s (4.8mm) mm mm Min. 0.3mm Endurecimiento por inducción de 50 mm (MAX) del eje del motor eléctrico (SAE 1045 acero) Endurecimiento localizado ( Single-Shot ) de la punta de eje Frecuencia de 30 khz Tiempo de ciclo 5.0s (3.8mm) (2.9mm) Max. 7.0mm 7
8 Implications of Lightweight Design Techniques Implicaciones de Diseño Ligero Geometric Domain Dominio Geométrico Finite Element Mesh (FEM) Domain Dominio FEM Part Parte Copper Cobre Flux Concentrator Concentrador de Flux Part Parte Copper Cobre Flux Concentrator Concentrador de Flux 8
9 Implications of Lightweight Design Techniques Implicaciones de Diseño Ligero Temperature Distribution Distribución de Temperatura 20 C 1120 C 9
10 Implications of Lightweight Design Techniques Implicaciones de Diseño Ligero Temperature Distribution Distribución de Temperatura 20 C 1120 C Projected Case Pattern Regiόn Proyectada de Endurecimiento 10
11 Implications of Lightweight Design Techniques Implicaciones de Diseño Ligero mm Max. 7.0mm mm Min. 0.3mm Required Case Pattern Regiόn Requerida de Endurecimiento Actual Case Pattern Regiόn Actual de Endurecimiento 11
12 Frequency & Power New Technology: IFP Power Supply Nueva Tecnología: IFP Fuente de Alimentación IFP Independent Frequency & Power Time Independent and Instantaneous Control of Frequency and Power Control Independiente e Instantánea de Frecuencia y Potencia 12
13 New Technology: IFP Power Supply Nueva Tecnología: IFP Fuente de Alimentación Induction hardening of 25mm (MAX) stepped shaft (SAE 4140 steel) Scan hardening full length of shaft Single-turn inductor 30kHz frequency Endurecimiento por inducción de 25 mm (MAX) del eje (acero SAE 4140) Endurecimiento por escaneado la longitud total del eje Inductor monovuelta Frecuencia de 30 khz mm (2.5mm) mm 13
14 Scan Rate (mm/s) Frequency (khz) Current (A) New Technology: IFP Power Supply Nueva Tecnología: IFP Fuente de Alimentación kHz Process Recipe "Conventional" Inverter Time (s) 0 14
15 New Technology: IFP Power Supply Nueva Tecnología: IFP Fuente de Alimentación Conventional Power Supply Temperature Distribution Distribución de Temperatura 20 C 1120 C 15
16 New Technology: IFP Power Supply Nueva Tecnología: IFP Fuente de Alimentación Conventional Power Supply Fuente de Alimentación Convencional 1.8mm 0.9mm T MAX = 1150 C 2.2mm Projected Case Pattern Regiόn Proyectada de Endurecimiento 16
17 Scan Rate (mm/s) Frequency (khz) Current (A) New Technology: IFP Power Supply Nueva Tecnología: IFP Fuente de Alimentación kHz Process Recipe IFP Inverter 30kHz kHz Time (s) 0 17
18 New Technology: IFP Power Supply Nueva Tecnología: IFP Fuente de Alimentación IFP Temperature Distribution Distribución de Temperatura 20 C 1120 C 18
19 New Technology: IFP Power Supply Nueva Tecnología: IFP Fuente de Alimentación IFP Power Supply Fuente de Alimentación IFP 1.8mm 1.7mm T MAX = 1079 C 2.2mm Projected Case Pattern Regiόn Proyectada de Endurecimiento 19
20 New Technology: Magic Coil (Single-Shot Hardening) Nueva Tecnología: Inductor Magico (Endurecimiento) Requires High Power Density Requiere Alta Densidad de Potencia Common Failure Area Zona Común de Fallo 20
21 New Technology: Magic Coil (Single-Shot Hardening) Nueva Tecnología: Inductor Magico (Endurecimiento) Melting & orange peeling High power densities Insufficient copper cooling Stress cracking Thermal fatigue (insufficient cooling) Mechanical fatigue (magnetic forces) Arcing & mechanical abuse (contact) Derritiendo y "piel de naranja Densidades de alta potencia Enfriamiento de cobre insuficiente Agrietamiento por tensión Fatiga térmica (enfriamiento insuficiente) Fatiga mecánica (fuerzas magnéticas) Arco eléctrico y abuso mecánico (contacto) 21
22 New Technology: Magic Coil (Single-Shot Hardening) Nueva Tecnología: Inductor Magico (Endurecimiento) Conventional Design Diseño Convencional 20,000-25,000 Cycles??? 40,000-50,000 Cycles 22
23 New Technology: Magic Coil (Single-Shot Hardening) Nueva Tecnología: Inductor Magico (Endurecimiento) 23
24 New Technology: Magic Coil (Single-Shot Hardening) Nueva Tecnología: Inductor Magico (Endurecimiento) I 2 = 1/2(I 1 ) Conventional Design Diseño Convencional Magic Coil Inductor Magico 24
25 New Technology: Magic Coil (Single-Shot Hardening) Nueva Tecnología: Inductor Magico (Endurecimiento) Power density (internal heat source) in coil horseshoe reduced 75% Water cooling surface area in horseshoe increased 100% Sensitivity to coil-to-part concentricity reduced dramatically La densidad de potencia (fuente interna de calor) en la bobina de "herradura" redujo 75% Agua de enfriamiento en el área de superficie "herradura" incrementó en un 100% La sensibilidad a la concentricidad de la bobina a la pieza reduce drásticamente 25
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