O endurecimento por indução está a tornar-se cada vez mais popular na indústria transformadora devido ao endurecimento controlado oferecido por esta tecnologia. Melhorar as várias propriedades físicas, mecânicas e químicas da peça de trabalho é benéfico.

A compreensão das vantagens e desvantagens do endurecimento por indução ajuda a obter o melhor resultado, minimizando possíveis defeitos e falhas. Este artigo abordará em pormenor todas as vantagens e desvantagens.

Como é que o endurecimento por indução influencia as propriedades físicas e mecânicas?

O aquecimento da peça de trabalho a uma temperatura elevada provoca a transformação da austenite, na qual os átomos de carbono ficam presos dentro da estrutura cristalina ao nível micro. A alternância da estrutura cristalina leva ao reforço dos limites de grão. Como resultado, os átomos de carbono aprisionados dentro da estrutura cristalina aumentam a dureza, e os limites apertados dos grãos aumentam a resistência mecânica.

Vamos examinar as outras abordagens de endurecimento para demonstrar que o endurecimento por indução é superior.

Outros métodos de endurecimento

Podem ser utilizados vários métodos diferentes para endurecer metais. Vamos discutir três abordagens principais de endurecimento para além do endurecimento por indução: endurecimento por chama, forno e vácuo.

  • Endurecimento em forno

O processo de endurecimento em forno envolve o aquecimento da peça de trabalho num forno de tratamento térmico num ambiente controlado. A peça de trabalho é aquecida até à transformação da austenite, após o que ocorre um arrefecimento rápido.

O endurecimento em forno não consegue aquecer a peça de trabalho de forma tão uniforme como o endurecimento por indução. Aquece todas as partes da peça de trabalho, enquanto o endurecimento por indução pode aquecer secções específicas da peça de trabalho. A indução é uma opção de eleição se for necessário endurecer uma determinada porção.

  • Endurecimento por vácuo

O endurecimento por vácuo envolve o aquecimento da peça de trabalho através do controlo da pressão parcial, seguido de um processo de arrefecimento rápido. É frequentemente utilizado para peças de alta precisão, uma vez que pode produzir superfícies resistentes e consistentes com o mínimo de distorção.

Tal como o endurecimento em forno, também é incapaz de aquecer a peça de trabalho numa região específica. O vácuo impede que a peça de trabalho reaja com os gases atmosféricos no ar, pelo que o resultado não é afectado.

  • Endurecimento por chama

O endurecimento por chama também envolve o endurecimento da superfície exterior utilizando uma chama, mantendo a ductilidade da secção do núcleo. A capacidade de profundidade do endurecimento por chama vai até 10 mm. Este processo é normalmente utilizado para endurecer peças pequenas ou finas ou para endurecer áreas específicas de uma peça mais significativa.

Uma vez que o endurecimento por indução não utiliza uma abordagem de aquecimento aberto como o endurecimento por chama, é mais preciso e não cria danos por sobreaquecimento, incrustação ou descarbonetação.

Quais são as vantagens do endurecimento por indução?

O endurecimento por indução oferece uma série de vantagens em relação a outras abordagens de endurecimento. É possível endurecer uma área específica da peça de trabalho com a profundidade de penetração exacta utilizando o endurecimento por indução. Muitas aplicações requerem o endurecimento da peça de trabalho apenas numa determinada secção, o que pode ser conseguido através do controlo das variáveis operacionais, tais como a quantidade de corrente, o tempo de aquecimento e a frequência da corrente. Além disso, pode ser concebida uma bobina personalizada para o processo com base numa utilização específica.

Seguem-se outras vantagens importantes do processo de endurecimento por indução.

  • O endurecimento por indução pode aquecer e arrefecer um componente metálico muito mais rapidamente do que outros métodos, como o endurecimento por chama ou em forno.
  • Personaliza a dureza da peça de aço para o nível desejado.
  • O endurecimento por indução é a melhor abordagem para obter um endurecimento uniforme em toda a estrutura do material.
  • Requer pouco trabalho manual e pode ser completamente automatizado, dependendo dos requisitos.
  • É geralmente mais eficiente em termos energéticos do que outros métodos, uma vez que aquece e arrefece o componente mais rapidamente e requer menos energia para manter as temperaturas elevadas.
  • O endurecimento por indução permite um maior controlo das taxas de aquecimento e arrefecimento, o que pode resultar num endurecimento mais consistente e preciso do componente.
  • O processo de endurecimento por indução minimiza o risco de peças defeituosas e contribui directamente para o custo do endurecimento. Além disso, a automatização do endurecimento por indução reduz o trabalho manual e ajuda a reduzir o custo global.

Clique para ver os diferentes métodos de endurecimento por indução.

Clique para ver como fazer o endurecimento e a auto-temperação.

Quais são as desvantagens do endurecimento por indução?

A geometria da peça e o aquecimento uniforme estão associados aos principais inconvenientes do endurecimento por indução. Se a geometria da peça de trabalho for complexa, a região próxima da bobina de indução aquece mais do que outras secções. No entanto, a utilização da bobina de indução personalizada de acordo com a forma da peça de trabalho elimina a possibilidade de aquecimento desigual.

A fissuração da peça de trabalho é outra desvantagem possível do endurecimento por indução. Algumas das poucas razões incluem a expansão térmica, o stress térmico e o arrefecimento irregular.

Seguem-se as outras principais desvantagens do processo de endurecimento por indução.

  • A expansão térmica causou a concentração de impurezas nos limites do grão, o que levou a uma estrutura de grão fraca, resultando em fissuras intergranulares.
  • O rápido processo de aquecimento e arrefecimento no endurecimento por indução pode deformar o componente endurecido. Isto pode ser um problema se o componente exigir dimensões exactas ou for propenso a deformações.
  • O custo pode ser uma desvantagem se compararmos o custo de instalação da tecnologia de endurecimento por indução com outras abordagens, como o endurecimento por chama e o endurecimento por forno.
  • O endurecimento por indução não é compatível com todos os tipos de metais e ligas. Limita-se a determinados tipos de ligas de aço. As ligas com baixo teor de carbono, como os aços 8620, 1010, 12L14 e 1008, não têm um bom desempenho no processo de endurecimento por indução.
  • O aço precisa de ter um certo nível de teor de carbono (> 0,40%) para obter um incremento significativo no nível de endurecimento.
  • Requer um elevado nível de atenção e perícia para garantir que o componente é adequadamente aquecido e arrefecido para alcançar os resultados desejados.
  • O controlo cuidadoso dos parâmetros do processo pode ser moroso e pode exigir uma monitorização e ajustes frequentes durante o processo de endurecimento por indução.

Resumo

Não há dúvida de que o endurecimento por indução é uma das abordagens práticas para endurecer ligas de aço com um nível específico de teor de carbono. Oferece endurecimento uniforme, baixo custo de energia, tempo de execução rápido e várias outras vantagens.

Apresenta também algumas desvantagens, nomeadamente a possibilidade de fissuração e os elevados custos de instalação. No entanto, a utilização da sofisticada máquina de endurecimento por indução da FOCO torna o processo económico através da sua sustentabilidade. Além disso, a geometria da peça de trabalho e a personalização da bobina de indução ajudam a evitar o risco de formação de fissuras.