Além disso, a formação de aquecimento por indução pode formar rapidamente uma forma geométrica altamente complexa, também pode fornecer um grande número de fluxo de grãos de metal e vantagens de desempenho mecânico, a extrusão e forjamento, a formação de estrutura de grãos fibrosos pode impedir o desenvolvimento de trincas e melhorar as propriedades de impacto e fadiga de temperatura comum de conformação a quente de materiais metálicos, o aço carbono é o mais comum. Mas, juntamente com o alumínio, magnésio, titânio e superligas e outras peças de forjamento ou extrusão de metais não ferrosos nas indústrias automobilística, ferroviária, aeroespacial e outras amplamente utilizadas, a demanda por materiais metálicos não ferrosos também está aumentando.
A temperatura afeta significativamente a formabilidade da liga e sua capacidade de formar produtos de alta qualidade. A temperatura de conformação a quente da maioria dos aços carbono é geralmente em torno de 1200 ~ 1300 ℃ (a temperatura de aplicação de conformação a quente pode ser muito menor), mas a temperatura alvo de diferentes graus de ligas de metais não ferrosos varia muito. Na maioria das aplicações, o cliente não exige simplesmente um aumento na temperatura média da peça de trabalho, mas também enfatiza a uniformidade da temperatura. Esses requisitos de uniformidade de temperatura são geralmente definidos em uma direção (por exemplo, uniformidade radial, uniformidade longitudinal etc.) ou em geral. Além disso, algumas aplicações de conformação requerem que uma certa heterogeneidade de temperatura seja alcançada após o aquecimento. Por exemplo, para manter a condição isotérmica durante o processo de conformação de grandes extrusões isotérmicas de liga de alumínio, um certo gradiente de temperatura longitudinal é normalmente necessário para melhorar a qualidade do produto e a vida útil da ferramenta.
O significado prático das propriedades do material
Alumínio, cobre, prata, liga de magnésio e outros materiais de aquecimento por indução, não apenas possuem uma condutividade térmica relativamente alta, mas também possuem alta condutividade elétrica (ou seja, baixa resistividade). Portanto, o efeito pelicular trazido pela corrente alternada será muito significativo nestes materiais, o calor gerado por indução será concentrado próximo à superfície do material, alumínio bruto de 100mm (Al6061) e aço inoxidável austenítico (SS304) colocados no mesmo sensor e a densidade de potência radial do campo eletromagnético.
Quando a temperatura alvo do material aquecido está próxima de seu ponto de fusão, a densidade da linha de fluxo magnético próxima à superfície desses materiais também fará com que a extremidade da peça de trabalho superaqueça. Este fenômeno é causado pela distorção da linha do campo magnético na extremidade da peça de trabalho. Em um sistema de aquecimento estático, isso pode ser feito selecionando a frequência apropriada, densidade de potência, comprimento da bobina e diâmetro da bobina. Este fenômeno também deve ser observado durante o aquecimento contínuo. Embora o tarugo seja alimentado do sistema de ponta a ponta, ele ainda tem um efeito final eletromagnético óbvio sob uma certa condição de produção transitória.
Como o gradiente de temperatura gerado no material formará grande tensão térmica, resultando na formação de trincas na peça, conforme mostrado na Figura 3. O risco de formação e propagação de trincas é particularmente notável quando uma peça grande é aquecida ou quando a peça a microestrutura está no estado "fundido" porque a porosidade e a falta de homogeneidade potencial do material fundido aumentam substancialmente essa probabilidade.
Devido a esses problemas potenciais, o superaquecimento local do material deve ser abordado ao selecionar a frequência, a densidade de potência e o tempo de aquecimento, bem como o projeto e o controle do equipamento de aquecimento.
A eficiência eletromagnética do aquecimento por indução está essencialmente relacionada com a resistência da carga (manga, haste, tubo, etc.), e materiais de alta resistividade apresentam maior eficiência de aquecimento. Como pode ser visto a partir da comparação das duas curvas de densidade de potência mencionadas acima, no início do processo de aquecimento, a potência de aquecimento indutivo total por unidade de comprimento do bloco de alumínio 6061 é cerca de um quarto do bloco de aço inoxidável do bloco mesmo diâmetro, refletindo que a eficiência eletromagnética da liga de baixa resistividade de aquecimento por indução é menor do que a do material de alta resistividade. O aquecimento por indução eletromagnética ainda oferece vantagens significativas de eficiência em relação a outros métodos de aquecimento desse tipo de material.
De acordo com as propriedades eletrônicas das ligas de alumínio, cobre, prata e magnésio, a força do campo magnético relativamente alta é geralmente necessária para atender aos requisitos de produtividade. Às vezes, para obter uma maior profundidade de penetração da corrente, uma frequência muito baixa será usada. Neste momento, a força do campo magnético será grande e a força eletromagnética será muito alta. Durante o aquecimento contínuo do blank, quando o blank se aproxima e passa pela saída final da bobina, o campo magnético no final do blank irá distorcer. Na área final da bobina, o componente radial do campo magnético exerce uma força longitudinal significativa sobre a peça em bruto. Devido à baixa densidade do alumínio, magnésio e outras ligas não ferrosas, o atrito também é pequeno. Quando a força longitudinal excede a força de atrito, o tarugo é expelido da bobina. Nesses casos, métodos de projeto adicionais ou esquemas de manuseio de materiais devem ser considerados por meio de simulação de computador para evitar esse risco potencial.
Conforme descrito acima, o uso de corrente de baixa frequência tem várias vantagens térmicas para o aquecimento de materiais de baixa resistividade. Além dessas vantagens térmicas, uma frequência mais baixa pode aumentar significativamente o fator de potência da bobina. No entanto, em baixas frequências, a tensão da bobina e a queda de tensão por volta da bobina podem ser baixas, enquanto a corrente da bobina pode ser bastante alta, o que pode trazer uma série de problemas potenciais, incluindo o aumento da força eletromagnética longitudinal entre as bobinas. no final da bobina, alta perda de transmissão e testes de correspondência de carga. Para evitar essas desvantagens, pode haver vantagens significativas em usar uma bobina multicamada em alguns casos.
