Además, la conformación por calentamiento por inducción puede formar rápidamente formas geométricas altamente complejas, también puede proporcionar una gran cantidad de ventajas de rendimiento mecánico y flujo de grano metálico, la extrusión y el forjado, la formación de una estructura de grano fibroso puede prevenir el desarrollo de grietas y mejorar las propiedades de impacto y fatiga. de la formación en caliente de temperatura común de materiales metálicos, el acero al carbono es el más común. Pero junto con el aluminio, magnesio, titanio y súper aleación y otras piezas de forja o extrusión de metales no ferrosos en las industrias automotriz, ferroviaria, aeroespacial y otras industrias ampliamente utilizadas, la demanda de materiales de metales no ferrosos también está aumentando.
La temperatura afecta significativamente la conformabilidad de la aleación y su capacidad para formar productos de alta calidad. La temperatura de conformado en caliente de la mayoría de los aceros al carbono suele ser de alrededor de 1200 ~ 1300 ℃ (la temperatura de la aplicación de conformado en caliente puede ser mucho más baja), pero la temperatura objetivo de los diferentes grados de aleaciones de metales no ferrosos varía mucho. En la mayoría de las aplicaciones, el cliente no solo requiere un aumento en la temperatura promedio de la pieza de trabajo, sino que también enfatiza la uniformidad de la temperatura. Estos requisitos de uniformidad de temperatura generalmente se definen en una dirección (por ejemplo, uniformidad radial, uniformidad longitudinal, etc.) o en general. Además, algunas aplicaciones de formación requieren que se logre una cierta heterogeneidad de temperatura después del calentamiento. Por ejemplo, para mantener la condición isotérmica durante el proceso de formación de extrusión isotérmica directa de aleación de aluminio grande, generalmente se requiere un cierto gradiente de temperatura longitudinal para mejorar la calidad del producto y la vida útil de la herramienta.
El significado práctico de las propiedades de los materiales.
El aluminio, el cobre, la plata, la aleación de magnesio y otros materiales de calentamiento por inducción no solo tienen una conductividad térmica relativamente alta, sino que también tienen una conductividad eléctrica alta (es decir, una resistividad baja). Por lo tanto, el efecto pelicular provocado por la corriente alterna será muy significativo en estos materiales, el calor generado por inducción se concentrará cerca de la superficie del material, 100 mm de aluminio en blanco (Al6061) y acero inoxidable austenítico (SS304) colocados en el mismo sensor y la densidad de potencia radial del campo electromagnético.
Cuando la temperatura objetivo del material calentado está cerca de su punto de fusión, la densidad de la línea de flujo magnético cerca de la superficie de estos materiales también hará que el extremo de la pieza de trabajo se sobrecaliente. Este fenómeno es causado por la distorsión de la línea del campo magnético al final de la pieza de trabajo. En un sistema de calefacción estático, esto se puede hacer seleccionando la frecuencia, la densidad de potencia, la longitud y el diámetro de la bobina apropiados. Este fenómeno también debe tenerse en cuenta durante el calentamiento continuo. Aunque la palanquilla se alimenta de un sistema de extremo a extremo, todavía tiene un efecto final electromagnético obvio bajo ciertas condiciones de producción transitorias.
Dado que el gradiente de temperatura generado en el material formará una gran tensión térmica, lo que resultará en la formación de grietas en la pieza de trabajo, como se muestra en la Figura 3. El riesgo de formación y propagación de grietas es particularmente notable cuando se calienta una pieza de trabajo grande o cuando la pieza de trabajo la microestructura está en el estado de "fundido" porque la porosidad y la falta de homogeneidad potencial del material fundido aumentan sustancialmente esta probabilidad.
Debido a estos problemas potenciales, se debe abordar el sobrecalentamiento local del material al seleccionar la frecuencia, la densidad de potencia y el tiempo de calentamiento, así como al diseñar y controlar el equipo de calentamiento.
La eficiencia electromagnética del calentamiento por inducción está esencialmente relacionada con la resistencia de la carga (pieza, varilla, tubo, etc.), y los materiales de alta resistividad tienen una mayor eficiencia de calentamiento. Como puede verse en la comparación de las dos curvas de densidad de potencia mencionadas anteriormente, al comienzo del proceso de calentamiento, la potencia de calentamiento inductivo total por unidad de longitud de la pieza en bruto de aluminio 6061 es aproximadamente un cuarto de la de la pieza en bruto de acero inoxidable de la mismo diámetro, lo que refleja que la eficiencia electromagnética de la aleación de baja resistividad de calentamiento por inducción es menor que la del material de alta resistividad. El calentamiento por inducción electromagnética aún ofrece ventajas de eficiencia significativas sobre otros métodos de calentamiento de este tipo de material.
De acuerdo con las propiedades electrónicas de las aleaciones de aluminio, cobre, plata y magnesio, generalmente se requiere una fuerza de campo magnético relativamente alta para cumplir con los requisitos de productividad. A veces, para obtener una mayor profundidad de penetración de la corriente, se utilizará una frecuencia muy baja. En este momento, la fuerza del campo magnético será grande y la fuerza electromagnética será muy alta. Durante el calentamiento continuo del blanco, cuando el blanco se acerca y pasa por la salida final de la bobina, el campo magnético al final del blanco se distorsionará. En el área final de la bobina, la componente radial del campo magnético ejerce una fuerza longitudinal significativa sobre el blanco. Debido a la baja densidad del aluminio, magnesio y otras aleaciones no ferrosas, la fricción también es pequeña. Cuando la fuerza longitudinal excede la fuerza de fricción, el tocho es expulsado de la bobina. En tales casos, se deben considerar métodos de diseño adicionales o esquemas de manejo de materiales mediante simulación por computadora para evitar este peligro potencial.
Como se describió anteriormente, el uso de corriente de baja frecuencia tiene una serie de ventajas térmicas para calentar materiales de baja resistividad. Además de estas ventajas térmicas, una frecuencia más baja puede aumentar significativamente el factor de potencia de la bobina. Sin embargo, a bajas frecuencias, el voltaje de la bobina y la caída de voltaje por vuelta de la bobina pueden ser bajos, mientras que la corriente de la bobina puede ser bastante alta, lo que puede generar una serie de problemas potenciales, incluido el aumento de la fuerza electromagnética longitudinal entre las bobinas. al final de la bobina, pruebas de alta pérdida de transmisión y adaptación de carga. Para evitar estas desventajas, puede haber ventajas significativas en el uso de una bobina multicapa en algunos casos.
