Máquinas de fusión por inducción

P: ¿Qué es la inducción electromagnética?

La inducción electromagnética fue descubierta por Michael Faraday en 1831, y James Clerk Maxwell la describió matemáticamente como la ley de inducción de Faraday. La inducción electromagnética es una corriente producida debido a la producción de voltaje (fuerza electromotriz) debido a un campo magnético cambiante. Esto sucede cuando un conductor se coloca en un campo magnético en movimiento (cuando se utiliza una fuente de alimentación de CA) o cuando un conductor se mueve constantemente en un campo magnético estacionario.Según la configuración que se muestra a continuación, Michael Faraday dispuso un cable conductor conectado a un dispositivo para medir el voltaje en el circuito.Cuando una barra magnética se mueve a través de la bobina, el detector de voltaje mide el voltaje en el circuito. A través de su experimento, descubrió que hay ciertos factores que influyen en esta producción de voltaje.Ellos son:
Número de bobinas: el voltaje inducido es directamente proporcional al número de vueltas/bobinas del cable.Cuanto mayor sea el número de vueltas, mayor será el voltaje producido.

Campo magnético cambiante: El campo magnético cambiante afecta el voltaje inducido.Esto se puede hacer moviendo el campo magnético alrededor del conductor o moviendo el conductor en el campo magnético.
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Inducción – Autoinducción e inducción mutua
Electromagnetismo
Fórmula de inducción magnética.

P: ¿Qué es el calentamiento por inducción?

Conceptos básicos La inducción comienza con una bobina de material conductor (por ejemplo, cobre).A medida que la corriente fluye a través de la bobina, se produce un campo magnético dentro y alrededor de la bobina.La capacidad del campo magnético para realizar trabajo depende del diseño de la bobina, así como de la cantidad de corriente que fluye a través de la bobina.
La dirección del campo magnético depende de la dirección del flujo de corriente, por lo que una corriente alterna a través de la bobina

resultará en un campo magnético que cambia de dirección a la misma velocidad que la frecuencia de la corriente alterna.La corriente alterna de 60 Hz hará que el campo magnético cambie de dirección 60 veces por segundo.La corriente CA de 400 kHz hará que el campo magnético cambie 400.000 veces por segundo. Cuando un material conductor, una pieza de trabajo, se coloca en un campo magnético cambiante (por ejemplo, un campo generado con CA), se inducirá voltaje en la pieza de trabajo. (Ley de Faraday).El voltaje inducido dará como resultado el flujo de electrones: ¡corriente!La corriente que fluye a través de la pieza de trabajo irá en dirección opuesta a la corriente en la bobina.Esto significa que podemos controlar la frecuencia de la corriente en la pieza de trabajo controlando la frecuencia de la corriente en la

Bobina. A medida que la corriente fluye a través de un medio, habrá cierta resistencia al movimiento de los electrones.Esta resistencia se muestra como calor (el efecto de calentamiento Joule).Los materiales que son más resistentes al flujo de electrones desprenderán más calor a medida que la corriente fluya a través de ellos, pero ciertamente es posible calentar materiales altamente conductores (por ejemplo, cobre) utilizando una corriente inducida.Este fenómeno es crítico para el calentamiento por inducción. ¿Qué necesitamos para el calentamiento por inducción? Todo esto nos dice que necesitamos dos cosas básicas para que ocurra el calentamiento por inducción:
Un campo magnético cambiante

Un material eléctricamente conductor colocado en el campo magnético.
¿Cómo se compara el calentamiento por inducción con otros métodos de calentamiento?
Existen varios métodos para calentar un objeto sin inducción.Algunas de las prácticas industriales más comunes incluyen hornos de gas, hornos eléctricos y baños de sal.Todos estos métodos se basan en la transferencia de calor al producto desde la fuente de calor (quemador, elemento calefactor, sal líquida) mediante convección y radiación.Una vez que se calienta la superficie del producto, el calor se transfiere a través del producto mediante conducción térmica.
Los productos calentados por inducción no dependen de la convección ni de la radiación para entregar calor a la superficie del producto.En cambio, el calor se genera en la superficie del producto mediante el flujo de corriente.Luego, el calor de la superficie del producto se transfiere a través del producto mediante conducción térmica.

La profundidad a la que se genera calor directamente utilizando la corriente inducida depende de algo llamado profundidad de referencia eléctrica. La profundidad de referencia eléctrica depende en gran medida de la frecuencia de la corriente alterna que fluye a través de la pieza de trabajo.Una corriente de frecuencia más alta dará como resultado una profundidad de referencia eléctrica más superficial y una corriente de frecuencia más baja dará como resultado una profundidad de referencia eléctrica más profunda.Esta profundidad también depende de las propiedades eléctricas y magnéticas de la pieza de trabajo.
Profundidad de Referencia Eléctrica de Alta y Baja Frecuencia Las empresas del Grupo Inductotherm aprovechan estos fenómenos físicos y eléctricos para personalizar soluciones de calefacción para productos y aplicaciones específicas.El cuidadoso control de la potencia, frecuencia y geometría de la bobina permite a las empresas del Grupo Inductotherm diseñar equipos con altos niveles de control de proceso y confiabilidad independientemente de la aplicación.Fusión por inducción
Para muchos procesos, la fusión es el primer paso para producir un producto útil;La fusión por inducción es rápida y eficiente.Al cambiar la geometría de la bobina de inducción, los hornos de fusión por inducción pueden contener cargas que varían en tamaño desde el volumen de una taza de café hasta cientos de toneladas de metal fundido.Además, al ajustar la frecuencia y la potencia, las empresas del Grupo Inductotherm pueden procesar prácticamente todos los metales y materiales, incluidos, entre otros: hierro, acero y aleaciones de acero inoxidable, cobre y aleaciones a base de cobre, aluminio y silicio.El equipo de inducción está diseñado a medida para cada aplicación para garantizar que sea lo más eficiente posible. Una ventaja importante inherente a la fusión por inducción es la agitación inductiva.En un horno de inducción, el material de carga metálica se funde o calienta mediante una corriente generada por un campo electromagnético.Cuando el metal se funde, este campo también hace que el baño se mueva.A esto se le llama agitación inductiva.Este movimiento constante mezcla naturalmente el baño produciendo una mezcla más homogénea y ayuda con la aleación.La cantidad de agitación está determinada por el tamaño del horno, la potencia aplicada al metal, la frecuencia del campo electromagnético y el tipo.

recuento de metal en el horno.La cantidad de agitación inductiva en cualquier horno determinado se puede manipular para aplicaciones especiales si es necesario. Fusión al vacío por inducción Debido a que el calentamiento por inducción se logra utilizando un campo magnético, la pieza de trabajo (o carga) se puede aislar físicamente de la bobina de inducción mediante material refractario o algún otro medio no conductor.El campo magnético pasará a través de este material para inducir un voltaje en la carga contenida en su interior.Esto significa que la carga o pieza de trabajo se puede calentar al vacío o en una atmósfera cuidadosamente controlada.Esto permite el procesamiento de metales reactivos (Ti, Al), aleaciones especiales, silicio, grafito y otros materiales conductores sensibles. Calentamiento por inducción A diferencia de algunos métodos de combustión, el calentamiento por inducción se puede controlar con precisión independientemente del tamaño del lote.

Variar la corriente, el voltaje y la frecuencia a través de una bobina de inducción da como resultado un calentamiento diseñado con precisión, perfecto para aplicaciones precisas como cementación, endurecimiento y revenido, recocido y otras formas de tratamiento térmico.Un alto nivel de precisión es esencial para aplicaciones críticas como automoción, aeroespacial, fibra óptica, unión de municiones, endurecimiento de alambres y revenido de alambres para resortes.El calentamiento por inducción es muy adecuado para aplicaciones de metales especiales que incluyen titanio, metales preciosos y compuestos avanzados.El control preciso del calentamiento disponible con inducción es incomparable.Además, utilizando los mismos fundamentos de calentamiento que las aplicaciones de calentamiento de crisol al vacío, el calentamiento por inducción se puede realizar bajo atmósfera para aplicaciones continuas.Por ejemplo, recocido brillante de tubos y tuberías de acero inoxidable.

Soldadura por inducción de alta frecuencia
Cuando la inducción se suministra utilizando corriente de alta frecuencia (HF), incluso es posible soldar.En esta aplicación, las profundidades de referencia eléctricas muy bajas que se pueden lograr con corriente HF.En este caso, se forma continuamente una tira de metal y luego pasa a través de un conjunto de rodillos diseñados con precisión, cuyo único propósito es forzar los bordes de la tira formada y crear la soldadura.Justo antes de que la tira formada llegue al conjunto de rodillos, pasa a través de una bobina de inducción.En este caso, la corriente fluye hacia abajo a lo largo de la “V” geométrica creada por los bordes de la tira en lugar de simplemente alrededor del exterior del canal formado.A medida que la corriente fluye a lo largo de los bordes de la tira, se calentarán hasta una temperatura de soldadura adecuada (por debajo de la temperatura de fusión del material).Cuando los bordes se presionan entre sí, todos los residuos, óxidos y otras impurezas son expulsados ​​para dar como resultado una soldadura de forja en estado sólido.

El futuro Con la era venidera de materiales de alta ingeniería, energías alternativas y la necesidad de empoderar a los países en desarrollo, las capacidades únicas de la inducción ofrecen a los ingenieros y diseñadores del futuro un método de calentamiento rápido, eficiente y preciso.