Quatro efeitos do endurecimento da indução

O efeito de superfície do endurecimento por indução

O efeito de superfície, também conhecido como efeito de pele, ocorre quando a corrente alternada passa por um condutor. A densidade de corrente em diferentes pontos da seção transversal do condutor é igual quando a corrente contínua passa pelo condutor. No entanto, quando a corrente alternada passa pelo condutor, a densidade de corrente na seção transversal do condutor é pequena no meio e grande na superfície. Quando a frequência da corrente é alta o suficiente, o centro do condutor pode não ter qualquer corrente, e toda a corrente está concentrada na camada superficial do condutor. Este fenômeno é chamado o efeito de superfície da corrente de alta frequência.

A razão pela qual o efeito de superfície é produzido pelo endurecimento por indução é que quando a corrente alternada passa através de um condutor, também produz um campo magnético em torno do condutor, que por sua vez produz uma força eletromotriz auto-induzida no condutor. A direção da força eletromotriz auto-induzida é oposta à da força eletromotriz original, e a força eletromotriz auto-induzida é mais forte no centro do condutor cilíndrico e mais fraca na superfície. O cancelamento da força eletromotriz auto-induzida contra a força eletromotriz original resulta na superfície máxima e na corrente central mínima da corrente de alta frequência, formando o efeito cutâneo.

Como resultado do efeito de pele, a densidade de corrente na seção transversal do condutor diminui exponencialmente da superfície para o centro.

O efeito de proximidade do endurecimento por indução

A distribuição de corrente alternada dentro de um condutor é afetada pela corrente alternada dentro do condutor adjacente, que é chamado de efeito de proximidade.

Em aplicações práticas, o efeito de proximidade da têmpera por indução tem principalmente duas situações:

• Quando dois condutores paralelos são submetidos a correntes alternadas opostas e iguais, a corrente é concentrada na camada superficial interna dos dois condutores, e o campo magnético entre os dois condutores é reforçado, enquanto o campo magnético fora dos dois condutores está enfraquecido.

• Quando dois condutores paralelos são submetidos à mesma e igual corrente alternada, a corrente é concentrada na camada superficial externa dos dois condutores, e o campo magnético entre os dois condutores é o mais fraco, enquanto o campo magnético fora dos dois condutores é reforçado devido à superposição mútua.
  

O efeito do anel de endurecimento por indução

Quando a corrente de alta frequência passa por um condutor em forma de anel, a densidade máxima de corrente é distribuída no lado interno do condutor em forma de anel, que é chamado de efeito de anel. A essência do efeito do anel é o efeito de proximidade do indutor do anel.

Usando o princípio do efeito do anel de endurecimento por indução, podemos explicar por que a eficiência de aquecimento da superfície externa de uma parte cilíndrica e a superfície interna de uma parte oca aquecida pelo mesmo indutor de anel é tão diferente.

O efeito de slot do condutor magnético de endurecimento por indução

Um condutor de cobre de seção transversal retangular é colocado na fenda de um condutor magnético. Quando a corrente de alta frequência passa pelo condutor, a corrente flui apenas na camada superficial do condutor na abertura do condutor magnético. Esse fenômeno é chamado de efeito de slot do condutor magnético.

O condutor magnético tem uma permeabilidade magnética muito alta e uma resistência magnética muito pequena. O fluxo magnético produzido pelo condutor de corrente é concentrado para passar pela parte inferior da fenda do condutor magnético. Embora o condutor na parte inferior do slot tenha a ligação de fluxo mais magnético e gere muita força eletromotriz auto-induzida, da mesma forma, o condutor na abertura da fenda gera a menor força eletromotriz auto-induzida. Portanto, a corrente de alta frequência é forçada a fluir aqui.

Utilizando o efeito de slot do condutor magnético no endurecimento por indução, podemos conduzir corrente de alta frequência para a superfície externa do indutor do anel, que pode melhorar a eficiência de aquecimento da superfície interna da parte oca.