"Diseño y simulación de un inductor para el tratamiento térmico de materiales ferrosos o aleaciones"
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Date
2020
Directors
Journal Title
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Publisher
Quevedo: UTEQ
Abstract
El presente proyecto de investigación está enfocado en el análisis del tratamiento térmico o mayor conocido como tratamiento por inducción, el cual consiste en someter piezas de materiales ferrosos, no ferrosos o aleaciones a través del inductor, el material comenzará a calentarse debido al flujo magnético que rodea dicho material en el cual sus propiedades físicas comenzaran a modificarse, a tal punto que el material tendrá más dureza y alargará su vida útil. Se propone diseñar y simular un circuito eléctrico para la realización del tratamiento térmico y a su vez representar el efecto del material al llegar a la temperatura deseada.
Se realizaron los cálculos, diseño del circuito eléctrico y simulación del calentamiento de los materiales en diversos escenarios tales como cambio de temperaturas y tiempo, esto se lo realizó con ayuda del software COLI64v y Mini Ring Core Calculator para los cálculos y parámetros de la bobina, COMSOL Multiphysics para mostrar el comportamiento térmico al cual se somete el material y SOLIDWORKS para el diseño de un prototipo de modelado mecánico.
Finalmente se concluye este proyecto de investigación con los resultados, determinando que en ambos circuitos eléctricos se logra la temperatura de 1000 grados centígrados, se dividieron los circuitos en etapas, cada una de estas presentando los aspectos más relevantes como la frecuencia de funcionamiento, determinación de potencia, y a su vez observar las propiedades físicas que toman los materiales al ser expuesto al tratamiento por inducción, el tiempo que llega a calentarse dicho material correspondientes a las características del circuito eléctrico y al diseño de la bobina de inducción.
Palabras claves: Tratamiento térmico, Flujo magnético, Campo magnético.
Description
This research project is focused on the analysis of the thermal treatment or greater known as induction treatment, which consists of submitting pieces of ferrous, non-ferrous or alloy materials through the inductor, the material will begin to heat due to the magnetic flux that surrounds said material in which its physical properties will begin to change to such an extent that the material will have more hardness and will extend its useful life. It is proposed to design and simulate an electrical circuit to carry out the heat treatment and in turn represent the effect of the material upon reaching the desired temperature.
The calculations, design of the electrical circuit and simulation of the heating of the materials were carried out in various scenarios such as change of temperatures and time, this was done with the help of the COLI64v software and Mini Ring Core Calculator for the calculations and parameters of the coil, COMSOL Multiphysics to show the thermal behavior to which the material is subjected and SOLIDWORKS for the presentation of a construction design.
Finally, this research project is concluded with the results, determining that in both electrical circuits the temperature of 1000 degrees Celsius is achieved, the circuits were divided into stages, each of these presenting the most relevant aspects such as the operating frequency, determination of power, and in turn observe the physical properties that the materials take when exposed to the induction treatment, the time that said material gets to heat up, corresponding to the characteristics of the electrical circuit and the design of the induction coil.
Keywords: Heat treatment, Magnetic flux, Magnetic field
Keywords
Tratamiento térmico, Flujo magnético, Campo magnético
Citation
Quinto Martínez, Sandra María, Paredes Cuyo, Jonathan Bryan. (2020)."Diseño y simulación de un inductor para el tratamiento térmico de materiales ferrosos o aleaciones". Quevedo. UTEQ. 139 p.