Efficiency and quality of inductive heating and quenching of planetary shafts

Eficacia y calidad del calentamiento inductivo y el temple de ejes planetarios

En el presente trabajo se analiza un complejo proceso de calentamiento inductivo y enfriamiento de ejes planetarios de acero al carbono para motores de arranque diesel. Sobre la base de las mediciones de los campos de temperatura en la superficie de los ejes planetarios por cámara termográfica y los conocimientos teóricos, se llevó a cabo un modelo matemático para la determinación de las condiciones de temperatura en el eje durante todo el proceso de calentamiento y enfriamiento. Sobre la base del modelo matemático desarrollado se elaboró un programa informático que se utilizó para el análisis y la optimización del proceso de endurecimiento por inducción de los ejes planetarios.

INTRODUCCIÓN

En la actualidad, la empresa Iskra Avtoelektrika d.d. de Šempeter, cerca de Gorica, es uno de los mayores productores de componentes y equipos eléctricos para la industria del automóvil, la construcción, la mecanización agrícola y el transporte de la Unión Europea. La mayoría de estos componentes se fabrican con acero al carbono mediante diferentes procesos de conformado en frío [1]. Las propiedades más importantes de estos componentes son la resistencia a la fatiga superficial bajo tensiones pulsantes en combinación con cargas cíclicas de temperatura y la resistencia al desgaste. Estas propiedades sólo pueden conseguirse mediante un tratamiento térmico adecuado [2-4].

En el caso de los ejes planetarios (∅14 × 155 mm) utilizados en los motores de arranque diésel (figura 1), el tratamiento térmico más eficaz y común es una combinación de calentamiento inductivo y enfriamiento con agua [5-9]. La larga vida útil de los ejes planetarios de acero al carbono es esencial para su producción económica. En concreto, la sustitución del motor de arranque es costosa desde dos puntos de vista: dinero y tiempo de trabajo [10,11].

El eje planetario investigado está fabricado con el conocido acero al carbono Ck 45 [12], que es uno de los materiales más utilizados para este tipo de piezas mecánicas.

ENDURECIMIENTO POR INDUCCIÓN

En Iskra Avtoelektrika, para el tratamiento térmico de endurecimiento por inducción de diferentes piezas y componentes mecánicos, se utiliza el dispositivo de endurecimiento por inducción 3KTC (Figura 2). Este dispositivo fue fabricado por la empresa italiana SAET de Turín.

El dispositivo ha sido diseñado para el tratamiento de cementación por rotación de productos cilíndricos de 12 a 32 mm de diámetro y de 100 a 500 mm de longitud.