Têmpera superficial por indução

Têmpera é um dos processos utilizados no tratamento térmico de metais para aumentar a dureza e conseqüente resistência dos mesmos. O processo da têmpera consiste em duas etapas: aquecimento e esfriamento rápido ou brusco. O aquecimento visa obter a organização dos cristais do metal, numa fase chamada austenitização. O nome deriva do sobrenome, Austen, do descobridor dessa fase, a qual é explicada abaixo. O esfriamento brusco visa obter a estrutura martensita (supersaturada em carbono; nome deriva do sobrenome Martens, de seu descobridor).

A têmpera por indução vem a ser a têmpera localizada e superficial realizada em superfícies onde seja desejável alta dureza, sub-superfície tenaz e alta resistência ao desgaste, onde muitos fazem analogia ao tratamento de cementação, entretanto restringido a áreas específicas da peça, reduzindo distorções devido às tensões internas, no entanto, o objetivo principal da têmpera por indução é o aumento da resistência à fadiga.

ƒ A têmpera superficial produz regiões endurecidas na superfície do componente (de microestrutura martensítica) de elevada dureza e resistência ao desgaste, sem alterar a microestrutura do núcleo.

 - Vantagens comparativas do endurecimento superficial em relação ao total:

 - Dificuldades técnicas decorrentes do tratamento térmico de peças de

    grandes dimensões;

 - Diminuição do risco de trincas em peças de grandes dimensões;

 -ƒ Possibilidade de endurecimento apenas regiões submetidas ao desgaste;

 -ƒ Economia - Emprego de aços de baixa temperabilidade (aços ao carbono de

      custo mais baixo) no lugar de aços de alta temperabilidade (custo mais

       elevado);

ƒ Produtividade – o tratamento de têmpera superficial é mais rápido;

2 - Equipamento

Basicamente, utilizam-se bobinas elétricas e uma fonte de energia elétrica, como um conversor de corrente alternada. Seguem alguns exemplos de bobinas utilizadas:

Seguem alguns arranjos utilizados para o processo:

3 - O procedimento

Basicamente, o aço é aquecido por um campo magnético gerado por uma corrente alternada de alta frequência que passa através de um indutor ( bobina de Cobre resfriada a água). O campo gerado depende da resistência da corrente e do n. voltas da bobina

A camada externa é austenitizada e imediatamente resfriada, o que provoca a têmpera.

Os métodos de têmpera superficial diferem em função das fontes de energia utilizadas. Nesse trabalho trataremos apenas  da têmpera por indução.

A energia necessária para a têmpera por indução é fornecida na forma elétrica que se converte para a forma térmica. Um conversor fornece corrente alternada de alta freqüência para um indutor que induz uma corrente parasita na superfície da peça aquecendo-a rapidamente. A temperatura depende da potência disponível e do tempo de aquecimento. A profundidade de austenitização é basicamente determinada pela freqüência utilizada.

A têmpera por indução é dividida em três métodos:

                 • Têmpera progressiva

                 • Têmpera rotativa

                 • Têmpera estacionaria

3.1 - Têmpera progressiva

No método de têmpera progressiva a fonte de energia  é acoplada à ducha de resfriamento e ambas são guiadas  sobre a superfície da peça. Com isto somente uma zona estreita é progressivamente aquecida e imediatamente resfriada.

3.2 - Têmpera rotativa

Na têmpera rotativa a peça gira entre o indutor ou queimadores (para processo à chama)até que se atinja a temperatura de têmpera na profundidade desejada. O resfriamento ocorre numa segunda operação através da imersão da peça num tanque de resfriamento.

A têmpera rotativa é um método utilizado para aumentar a resistência à fadiga

tanto do flanco como da raiz do dente (casos de rodas dentadas), através da têmpera total do dente até uma profundidade de aproximadamente 2 a 5 mm abaixo da raiz. A resistência à fadiga da raiz do dente é igual a da têmpera dente a dente do flanco e raiz.

A têmpera rotativa por chama pode ser considerada um método seguro e flexível.

Engrenagens de módulo 1 até módulo 20, diâmetro até 2000 mm e altura até 400

mm podem ser temperadas. Já a têmpera rotativa por indução das engrenagens

está limitada a pequenos diâmetros de até 350 mm em função da limitação da

potência do conversor.

4 - Dureza superficial

A máxima dureza superficial atingível depende basicamente da quantidade de

carbono que é solubilizada na temperatura de têmpera. Uma quantidade de

carbono de 0,3%, a dureza atingida é de aproximadamente 50 HRC e para 0,5%

a dureza de 60 HRC.

Como não ocorre um efeito de cementação durante a têmpera por chama e

indução, o material deve ter o carbono necessário para a requerida dureza antes

do tratamento. Quando se utiliza materiais para cementação, estes devem ser

cementados antes, obrigatoriamente.

Durante o resfriamento a velocidade crítica de resfriamento deve ser alcançada

para que a austenita seja transformada totalmente em martensita. No caso de

materiais não ligados, o resfriamento deve ser feito quase sempre em água.