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TRATAMENTO TÉRMICO POR INDUÇÃO - USP São Carlos

José Carlos Zerbini

www.synergeticasp.com.br

Outubro 2014

Gerente operacional da Synergetica Sistemas e Processos Industriais Engenheiro elétrico com pós-graduação em eletrônica industrial. Atuação por 29 anos na empresa Inductotherm Group Brasil Ltda (Elphiac – Inductoheat – Inductotherm) nas áreas de tratamento térmico por indução, forjaria e fusão de metais. Desenvolvimento de processos de tratamento térmico e aquecimento para conformação à quente. Especialização em aplicação de conversores de frequência para

aquecimento indutivo.

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Ao término desta apresentação você terá os conhecimentos básicos do processo de tratamento térmico por indução utilizando um meio refrigerante à base de água .

• História e aplicação • Equações de Maxwell • Elementos de circuitos elétricos • Circuito oscilante RLC • Aquecimento por indução • Curvas dos materiais

AQUECIMENTO - RESFRIAMENTO

• Meios refrigerantes

A CONSTRUÇÃO DO CONHECIMENTO SIMULAÇÃO DO PROCESSO

• SELEÇÃO PROCESSO • CURVA DE AQUECIMENTO • CURVA DE RESFRIAMENTO • Simulação com o ELTA

Electro Thermal Analysis • RELATÓRIO

• ELTA 5.5 e 6.0 e 2DELTA

Electro Thermal Analysis • Caracteristicas técnicas • Onde utilizar

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Tecnologia tratamento superficial por indução

Os conceitos de aquecimento por indução apareceram no final do século XIX. Muitos nomes famosos merecem menção, tais como L. Foucault, Nicola Tesla, e outros.

O aquecimento superficial por indução tem aproximadamente 75 anos e os seus maiores pioneiros foram: Dr. E.F. Northrup, USA e Prof. V.P. Vologdin, Russia.

Desde o tratamento térmico do virabrequim em (1934 – 1935) esta tecnologia evoluiu e continua a surpreender com os resultados apresentados.

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Equações de Maxwell:

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Profundidade de referencia

Corrente induzida também chamada de Eddy current:

Em materiais condutores a permissividade elétrica ε é baixa e podemos

considerar apenas a corrente de condução na equação de Maxwell. Esta aproximação é aplicável nos casos de de indução magnética e aquecimento por condução elétrica em materiais condutores.

Pela lei de Ohm :

Aplicando:

Considerando um regime senoidal para os campos e o caso de um meio condutor semi infinito limitado pelo plano xy temos que H depende apenas da variável y e da última equação.

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Assim, o campo magnético e outras variáveis eletromagnéticas decrescem exponencialmente no material.

Corrente induzida também chamada de Eddy current:

Fazendo :

A equação : Fica:

A seguinte solução é obtida:

Fazendo :

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Corrente induzida também chamada de Eddy current:

f1 > f2

é definida como profundidade de penetração

Quando y é igual a profundidade de penetração a amplitude do campo magnético, e campo elétrico, e intensidade da corrente elétrica corresponde a 37% do valor na superfície. A profundidade de penetração depende da frequência e da condutividade e da permeabilidade magnética do meio material. Maior a frequência, menor a profundidade de penetração. Este fenômeno é chamado de efeito pelicular ou efeito Kelvin.

f1 f2

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Estabelecido um campo em uma determinada frequência e tendo as características do material podemos calcular a profundidade de penetração da corrente

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Tabela de profundidade de aquecimento versus frequência

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A forma de onda senoidal apresenta um período de tempo T (s) e uma frequência característica de 1/T (Hz).

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I

(J = Ws)

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Energia = ( J )

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Energia = ( J )

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A finalidade do conversor é compensar as perdas e fornecer a energia necessária até que se atinja a temperatura desejada no processo de aquecimento A frequência do circuito oscilante RLC é definida pelos valores de L (H) e C (F).

Energia ativa

O circuito RLC

Energia de campo magnético

Energia de campo eletrostático

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BOLETIM TÉCNICO ELTA

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Bibliografia : historia

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