BR0117044B1

BR0117044B1 - buchas para esteira e método e aparelho para a fabricação das mesmas.

Info

Publication number: BR0117044B1
Application number: BRPI0117044-9A
Authority: BR
Inventors: Takemori Takayama; Chigo Okayama; Masayuki Ohishi; Takeyo Terao
Priority date: 2001-06-07
Filing date: 2001-06-07
Publication date: 2010-12-28
Also published as: US20060144480A1; EP1400603A4; CN1516745A; WO2002101098A1; BR0117044A; KR100747045B1; CN100460528C; US20060175742A1; EP1400603A1; US7282173B2; DE60138049D1; KR20040004655A; US7638005B2; EP1400603B1; US20060144481A1

Description

"BUCHAS PARA ESTEIRA E MÉTODO E APARELHOPARA A FABRICAÇÃO DAS MESMAS".

Escopo Técnico

A presente invenção está relacionada abuchas para esteira para uso em máquinas para construçãotais como pás carregadeiras, e um método e aparelho para afabricação das mesmas. Mais particularmente, a presenteinvenção está relacionada a buchas para esteira excelentessob o ponto de vista de resistência ao desgaste eresistência à fadiga de impacto, e um método e aparelho paraa fabricação das referidas buchas para esteira a um baixocusto, através do uso de um meio mais simples.

Estado da técnica

Uma cinta rastejadora 51 conhecida para usoem uma máquina para uso em construções ou similarescompreende um conjunto de partes tal como aquele ilustradona Figura 23. Dentre estas, a bucha para esteira 52 precisaapresentar uma resistência ao desgaste nas suas superfíciescircunferenciais internas e externas assim como elevadoíndice de resistência e dureza como bucha, porque a buchase encaixa nos dentes da roda dentada tratora paratransmitir movimento rotacional oriundo das engrenagensredutoras finais e funciona para fazer girar a cintarastejadora 51. Numa condição de deslocamento em altavelocidade, foram utilizadas cinta rastejadoras previamentelubrificadas contendo um lubrificante dentro de um vãoentre os pinos das esteiras 53 e as buchas para esteira 52com o objetivo de impedir a ocorrência de o emperramentoentre eles. Neste caso, não apenas a resistência aodesgaste da superfície circunferencial externa que entra emcontato direto com a roda dentada tratora precisa serassegurada, mas também o lubrificante precisa ser vedadopor uma peça de vedação plana 61 numa face de extremidadedas buchas para esteira e uma vedação guarda-pó (vedação delábio) 62, e portanto, pelo menos a área de contato da peçade vedação plana 61 com a qual a vedação guarda-pó 62estabelece contato precisa ser suficientemente endurecidapor meio de têmpera (a área de contato após o desgaste é aárea apresentando uma profundidade de cerca de metade daespessura da parede t a partir da superfíciecircunferencial externa).

Para alcançar as propriedades requeridas,qualquer uma das seguintes medidas é usualmente tomada nafabricação das referidas buchas.

Φ Aço de endurecimento de invólucro ésubmetido a um tratamento por meio de carburização paraformar camadas de superfície internas e externasmartensíticas apresentando um elevado grau de dureza,através do que fica assegurada uma alta resistência aodesgaste e durabilidade (ver a Publicação da PatenteJaponesa (Kokoku) Gazette No. 52-34806).© As circunferências interna e externa deum material para buchas refinado, que tenha sido fabricadoa partir de aço carbono médio, são respectivamentesubmetidas a um endurecimento por indução para formarmartensita de um elevado grau de dureza nas camadas desuperfície internas e externas. De forma alternativa, apósa execução de têmpera profunda por meio de endurecimentopor indução a partir da superfície circunferencial externa,o endurecimento por indução é executado a partir dasuperfície circunferencial interna para formar um invólucrotemperado martensítico endurecido por têmpera com formatoem "V" entre os invólucros endurecidos por têmpera dassuperfícies circunferenciais interna e externa. Comqualquer um dos dois processos descritos acima se obtêm ograu de resistência ao desgaste e resistência desejado(Publicação da Patente Japonesa (Kokoku) Gazette No. 63-16314).

® Um material de buchas (aço carbono médio)é aquecido uma vez até uma temperatura de têmpera ou mais.Uma vez transcorrido um determinado período de tempopreviamente especificado após o prévio resfriamento dasuperfície circunferencial interna, interrompe-se oresfriamento a partir da superfície circunferencialexterna. De forma alternativa, a superfície circunferencialinterna é resfriada enquanto se aquece a superfíciecircunferencial externa através de aquecimento por meio deindução e uma vez transcorrido um período de tempopreviamente especificado, o aquecimento da superfíciecircunferencial externa é interrompido para dar início aoresfriamento da superfície circunferencial externa. Com talsérie de processos de têmpera, os invólucros endurecidospor têmpera se estendendo respectivamente desde assuperfícies circunferenciais externas e internas na direçãodo centro da espessura de parede das buchas são formados demaneira tal que se obtém uma distribuição de dureza emforma de "U" suave proporcionando a disposição de umacamada temperada não-endurecida entre os invólucrosendurecidos por têmpera e de maneira tal que o invólucroendurecido formado na superfície circunferencial externa émais espesso do que o invólucro endurecido formado nasuperfície circunferencial interna. Isto proporciona buchaspara esteira apresentando uma excelente resistência aodesgaste e um método barato para a fabricação das referidasbuchas para esteira ((Publicação da Patente Japonesa(Kokai) Gazette Nos. 11-61264 e 11-236619).

0 método de carburização (1) produz uma buchapara esteiras apresentando uma boa funcionalidade como umabucha previamente lubrificada porque as faces deextremidade das buchas são endurecidas uniformemente porcarburização, porém apresenta o inconveniente de que levaum longo tempo para carburizar porque o invólucroendurecido por carburização precisa ser aprofundado com oobjetivo de aumentar a resistência ao desgaste dasuperfície cilíndrica circunferencial externa, e autilização de uma grande quantidade de gás para acarburização conduz a um custo elevado. Além disso, quandose fabricam buchas de grande porte para esteirasapresentando uma grande espessura de parede através dométodo de carburização ©, a profundidade do invólucroendurecido precisa ser grande em vista das necessidades dedurabilidade e resistência ao desgaste, o que resulta numaredução no rendimento e custo elevado. Além disso, como oaquecimento para carburização das superfíciescircunferenciais internas e externas tomo muito tempo,forma-se uma camada de oxidação de perímetro de partículaou camada de têmpera imperfeito de várias dezenas de μπι nassuperfícies circunferenciais internas e externas de maneiraque é provável uma degradação dos valores de resistência àfadiga e propriedades de resistência ao impactopropriedades.

O método de endurecimento por indução © foiaperfeiçoado em relação ao método de carburização Φ emtermos de custo, porém apresenta a desvantagem de requererdois processos de têmpera, ou seja, têmpera a partir dassuperfícies circunferenciais internas e externas, demaneira que não pode ser considerado um tratamento térmicosatisfatório apresentando uma melhora de produtividade edesempenho de custos. Adicionalmente, neste método deendurecimento por indução, as irregularidades e omissões natêmpera das faces de extremidade das buchas previamentelubrificadas para esteiras são inevitáveis e portanto surgeum problema para garantir a resistência ao desgaste da facede extremidade que serve como face de vedação guarda-pópara impedir a penetração de terra e areia nas seções decircunferência interna das buchas.

0 método ©, no qual a superfíciecircunferencial externa é resfriada após o prévioresfriamento da superfície circunferencial interna,apresenta a vantagem de que podem ser fabricadas buchaspara esteira excelentes em termos de resistência aodesgaste a um custo muito baixo por meio de uma operação detêmpera, porém apresenta o inconveniente de que se forutilizado o resfriamento por borrifamento para resfriar asuperfície circunferencial interna de um tubo cilíndrico dediâmetro interno reduzido, não é possível assegurar umdesempenho de resfriamento satisfatório e uniformidade,porque a superfície a ser resfriada fica usualmenteposicionada afastada de uma certa distância do bocal, sendoa referida distância de cerca de 10 vezes o diâmetrointerno do bocal, com o objetivo de obter um coeficiente detransmissão de calor aumentado e porque a capacidade paradescarga de água borrifada é baixa. Irregularidades detêmpera na superfície circunferencial interna sãoinevitáveis particularmente onde o método for aplicado abuchas para esteira apresentando um diâmetro interno muitoreduzido ou onde, com a intenção de obter um aumento deprodutividade, as superfícies circunferenciais internas deduas ou mais buchas para esteira are temperadas com suasfaces de extremidade sobrepostas uma à outra. Comoresultado disso, não é possível alcançar uma melhoriasatisfatória de produtividade ou redução de custos.

No método revelado na Publicação da PatenteJaponesa (Kokai) Gazette No. 11-236619 no qual após oaquecimento de todo o material das buchas uma vez, por meiode aquecimento por indução a partir da superfíciecircunferêncial externa, até a temperatura de têmpera, oresfriamento prévio da superfície circunferencial interna élevado a cabo enquanto prossegue o aquecimento dasuperfície circunferencial externa, e uma vez transcorridoum período de tempo previamente especificado, o aquecimentoda superfície circunferencial externa é interrompido pararesfriar a superfície circunferencial externa, sendo que otempo necessário para aquecimento é mais longo do que otempo necessário para o resfriamento e na medida em queaumenta a velocidade de aquecimento, a superfíciecircunferencial externa das buchas para esteira é maisaquecida do que a superfície circunferencial interna,resultando em aumento de suscetibi1idade à formação defissuras no momento da têmpera. Esta é a causa de obstáculoao efetivamento de uma produtividade satisfatória equalidade estável. Se o aquecimento for aplicado de formaexcessiva, afetará de forma adversa a vida útil de serviçodas guias para apoio das buchas para esteira, porque asguias são também resfriadas de maneira repetitiva pelo meiode têmpera após o aquecimento das mesmas.

Além disso, onde se aplica a têmpera dasuperfície circunferencial interna a duas ou mais buchaspara esteira com suas faces de extremidade sobrepostas umaà outra conforme descrito anteriormente, não é possívelformar um invólucro estável endurecido por têmpera naspeças de vedação planas em ambas as faces de extremidadedas buchas para esteira devido á sobreposição, de maneiraque este método não pode ser aplicado a buchas previamentelubrifiçadas.

Além disso, onde se adapta o resfriamentopor borrifamento para resfriar a superfície circunferencialinterna, é difícil impedir completamente um vazamento domeio para resfriamento para a superfície circunferencialinterna a partir do vão entre cada placa divisória e umaface de extremidade das buchas, ficando as placasdivisórias em contato com ambas as extremidades das buchaspara esteira para separar entre si os fluxos de água nolado do lado da superfície circunferencial interna e nolado da superfície circunferencial externa. Portanto, asirregularidades e omissões descritas anteriormente nãopodem ser evitadas completamente nas partes temperadas dasfaces de extremidade das buchas previamente lubrificadaspara esteiras, de maneira que surge uma necessidade de umainspeção para verificar a resistência ao desgaste das facesde extremidade que servem como faces de vedação guarda-pópara impedir a penetração de terra e areia no interior dasbuchas para esteira.

Mesmo que um invólucro endurecido portêmpera possa ser formado com um elevado índice deprodutividade através de endurecimento por indução, énecessário utilizar uma fornalha de têmpera de grande porteno processo de têmpera de baixa temperatura levado a cabosubseqüentemente à operação de têmpera, o que resultadesvantajosamente numa linha de fabricação em larga escala.No caso de têmpera por indução, se faz necessário executara têmpera aquecendo a partir das superfíciescircunferenciais internas e externas, acarretando um nívelde produtividade insatisfatório.

A presente invenção foi dirigida àsuperação dos inconvenientes anteriormente descritos e umde seus objetivos fundamentais é portanto prover uma buchapara esteira e seu método de fabricação e respectivoaparelho, de acordo com os quais se executa o resfriamentoda superfície circunferencial interna por meio de um fluxolaminar intratubular de um meio para resfriamento demaneira que um invólucro temperado possa ser formadouniformemente na superfície circunferencial interna de umabucha para esteira de diâmetro interno reduzido ou com duasou mais buchas para esteira sendo temperadas de uma maneirasobreposta, alcançando assim melhorias em relação aotratamento por meio de carburização e tratamento de têmperapor indução em termos de produtividade e custos.

Um outro objeto da presente invenção éprover um método e aparelho para a fabricação de buchaspara esteira que sejam aplicáveis a buchas previamentelubrificadas para esteiras em função do arranjo no qual asuperfície circunferencial interna das buchas é resfriadapor um fluxo laminar intratubular com o objetivo de impedircompletamente um vazamento do meio para resfriamento para asuperfície circunferencial interna a partir do vão entrecada face de extremidade da bucha para esteira e uma guiade divisão para divisão do fluxo de água que está emcontato com cada face de extremidade das buchas, e no quala velocidade de resfriamento a partir da superfíciecircunferencial interna nas proximidades de ambas as facesde extremidade das buchas é reduzida pelas guias deseparação, endurecendo assim por têmpera as peças devedação planas das faces de extremidade.

A presente invenção pode evidenciar anecessidade de aquecimento a partir da superfíciecircunferencial interna e permite um têmpera confiável dasuperfície circunferencial interna de um tubo de açocilíndrico longo de diâmetro interno reduzido, e portantoum outro objeto da presente invenção é prover um método eaparelho para fabricação, a um baixo custo, de uma peçacilíndrica para finalidades múltiplas que requeiramresistência ao desgaste e durabilidade.

Ainda outro objeto da presente invenção éprover um método e aparelho para fabricação, a um baixocusto, de buchas para esteira apresentando índicessatisfatórios de dureza e resistência ao desgaste, nosquais um tratamento de têmpera aplicado à bucha paraesteira após o têmpera é eliminado ou simplificado. Estemétodo e aparelho foram projetados de maneira tal que, numasérie de operações de têmpera onde o resfriamento prévio apartir da superfície circunferencial interna é efetuadoenquanto se executa o aquecimento por indução a partir dasuperfície circunferencial externa e após o transcurso deum intervalo de tempo previamente especificado, oresfriamento a partir da superfície circunferencial externaé efetuado, uma série de processos de têmpera éacrescentada na qual durante o aquecimento por induçãoadicional a partir da superfície circunferencial externa oudurante o transcurso do intervalo de tempo desde quando seinterrompe o aquecimento por indução até quando se inicia oresfriamento da superfície circunferencial externa, oresfriamento a partir da superfície circunferencial internaé interrompido durante um período de tempo previamenteespecificado; a superfície circunferencial interna étemperada dentro de um intervalo de tempo reduzido por meiode difusão de calor a partir da superfície circunferencialexterna para a superfície circunferencial interna; e asuperfície circunferencial interna é novamente resfriada, eapós o esgotamento de um intervalo de tempo previamenteespecificado, o resfriamento a partir da superfíciecircunferencial externa é executado, através do qual se fazcom que a camada da superfície circunferencial internaendurecida por têmpera apresente uma estrutura martensíticatemperada, e através dos quais são alcançados índicessatisfatórios de dureza e resistência ao desgaste por meioda eliminação da têmpera da camada da superfíciecircunferencial externa endurecida por têmpera ouexecutando-se a têmpera por indução a partir da superfíciecircunferencial externa dentro de um curto intervalo detempo.

Apresentação da Presente Invenção

Um primeiro aspecto da presente invençãoreside no fato de que as camadas de superfície das peças devedação planas em ambas as faces de extremidade de umabucha para esteira são respectivamente endurecidas portêmpera até uma profundidade de não mais do que metade daespessura de parede das buchas a partir da superfíciecircunferencial externa, através do uso de guias deseparação utilizadas para separar um meio para resfriamentocircunferencial interno de um meio para resfriamentocircunferencial externo de maneira tal que quando doresfriamento da superfície circunferencial interna dasbuchas para esteira, o resfriamento da superfíciecircunferencial interna é desacelerado nas imediações deambas as faces de extremidade das buchas e ambas as facesde extremidade são efetivamente aquecidas por meio deaquecimento adicional por indução a partir da superfíciecircunferencial externa. Além disso, uma outra guia dedivisão apresentando o mesmo princípio fica interpostaentre duas buchas para esteira, permitindo assim a têmperade buchas previamente lubrificadas para esteiras querequeiram invólucros endurecidos por têmpera de faces deextremidade e, conseqüentemente, é possível alcançar umnível de produtividade melhorado.

No presente documento, o aquecimento porindução adicional a partir da superfície circunferencialexterna é executado de maneira tal que depois que a buchapara esteira está inteiramente aquecida até uma temperaturana qual as buchas são temperáveis (temperatura de têmpera),a superfície circunferencial externa é aquecida de maneiraa ser mantida numa temperatura de têmpera (este processo deaquecimento é denominado "aquecimento adicional"), enquantoa superfície circunferencial interna das buchas paraesteira está sendo submetida ao resfriamento prévio, ou deforma alternativa de maneira tal que se aplica uma série deprocessos de têmpera, conforme descrito mais adiante, a umabucha para esteira que foi deslocada para um sistema detêmpera depois de aquecida por meio de uma fornalha deaquecimento separada ou sistema de aquecimento por indução.

0 propósito do aquecimento adicional é aquele descrito aseguir.

(1) Impede-se a ocorrência deirregularidades de temperatura locais na superfíciecircunferencial externa, sendo provável que asirregularidades ocorram durante o deslocamento das buchaspara esteira para o sistema de têmpera.

(2) A temperatura da superfíciecircunferencial externa das buchas para esteira que foramaquecidas numa fornalha é aumentada, de maneira que mesmoque o resfriamento prévio da superfície circunferencialinterna tome mais tempo, é possível impedir a reduçãoexagerada da temperatura da superfície circunferencialexterna; uma camada que permanece não-endurecida a despeitoda têmpera (doravante no presente documento denominada"camada temperada não-endurecida" pode ser formada demaneira estável dentro da parede das buchas; e umasuperfície circunferencial externa do invólucro endurecidopor têmpera pode ser formada facilmente.

(3) 0 invólucro endurecido por têmpera nasuperfície circunferencial externa das buchas para esteiraé temperado.Enfim, apresenta-se um método para afabricação de buchas para esteira de acordo com o primeiroaspecto da presente invenção onde, numa série de processosde têmpera no qual através do uso de um sistema de têmperacapaz de executar aquecimento por indução a partir dasuperfície circunferencial externa de uma bucha paraesteira e capaz de executar independentemente oresfriamento da superfície circunferencial interna e oresfriamento da superfície circunferencial externa enquantose pressiona uma guia de divisão contra cada face deextremidade da bucha para esteira de maneira tal que ummeio para resfriamento para a superfície circunferencialinterna das buchas para esteira e um meio para resfriamentopara a superfície circunferencial externa não interfiram umcom o outro, após o ajuste do material da bucha paraesteira, que foi aquecida completamente até uma temperaturade têmpera por meio de aquecimento por indução a partir dasuperfície circunferencial externa ou por um outroprocesso, no sistema de têmpera capaz de executar oaquecimento adicional por indução a partir da superfíciecircunferencial externa, o resfriamento prévio do materialdas buchas para esteira a partir da superfíciecircunferencial interna é executado e após o esgotamento deum intervalo de tempo previamente especificado, oresfriamento a partir da superfície circunferencial externaé executado, ou de forma alternativa, o executa-se oresfriamento prévio a partir da superfície circunferencialinterna enquanto se executa o aquecimento por indução apartir da superfície circunferencial externa e após oesgotamento de um intervalo de tempo previamenteespecificado, o aquecimento por indução a partir dasuperfície circunferencial externa é interrompido paraefetuar o resfriamento, através das desaceleração doresfriamento da superfície circunferencial interna nasimediações de ambas as faces de extremidade das buchas paraesteira e/ou através do uso de guias de separaçãoapresentando um formato tal que ambas as faces deextremidade podem ser efetivamente aquecidas peloaquecimento por indução adicional a partir da superfíciecircunferencial externa, são formados invólucrosendurecidos por têmpera se estendendo a partir dassuperfícies circunferenciais externas e internas,respectivamente, até o centro da parede das buchas paraesteira, com uma camada temperada não-endurecida deixadaentre os invólucros endurecidos por têmpera num lado dasuperfície circunferencial interna e num lado da superfíciecircunferencial externa, de maneira tal que o invólucroendurecido por têmpera no lado da superfíciecircunferencial externa seja mais profundo do que oinvólucro endurecido por têmpera no lado da superfíciecircunferencial interna, de maneira tal que a camadatemperada não-endurecida apresenta uma estrutura contendoum ou mais elementos selecionados do grupo composto porferrite, perolite e bainite que se precipitam no transcursodo resfriamento desde a temperatura de tempera, e demaneira tal que as camadas de superfície das peças devedação planas em ambas as faces de extremidade das buchaspara esteira são respectivamente endurecidas por temperaaté uma profundidade de não mais do que metade da espessurade parede das buchas para esteira a partir da superfíciecircunferencial externa.

Um segundo aspecto da presente invençãoreside no fato de que, no transcurso do resfriamento prévioa partir da superfície circunferencial interna que éexecutado enquanto se executa o aquecimento por induçãoadicional a partir da superfície circunferencial externa oudepois de terminado o aquecimento por indução adicional, oresfriamento prévio é interrompido por um breve período detempo para dissipar calor a partir do lado da superfíciecircunferencial externa até o lado da superfíciecircunferencial interna, e então se efetua o resfriamentoda superfície circunferencial externa e o novo resfriamentoda superfície circunferencial interna, através dos quais seforma um invólucro endurecido por têmpera apresentando umaestrutura martensítica na superfície circunferencialinterna por meio de têmpera com temperatura elevada duranteum breve intervalo de tempo e forma-se ainda um invólucroendurecido por têmpera de estrutura martensítica mais durona superfície circunferencial externa.

De acordo com o segundo aspecto da presenteinvenção, apresenta-se um método para a fabricação debuchas para esteira no qual, numa série de processos detêmpera nos quais através do uso de um sistema de têmperacapaz de executar aquecimento por indução a partir dasuperfície circunferencial externa de uma bucha paraesteira e capaz de executar independentemente oresfriamento da superfície circunferencial interna e oresfriamento da superfície circunferencial externa enquantose pressiona uma guia de divisão contra cada face deextremidade da bucha para esteira de maneira tal que ummeio para resfriamento para a superfície circunferencialinterna das buchas para esteira e um meio para resfriamentopara a superfície circunferencial externa não interfiram umcom o outro, após o ajuste do material da bucha paraesteira, que foi aquecida completamente até uma temperaturade têmpera por meio de aquecimento por indução a partir dasuperfície circunferencial externa ou através de um outroprocesso, no sistema de têmpera capaz de executar oaquecimento adicional por indução a partir da superfíciecircunferencial externa, o resfriamento prévio do materialdas buchas para esteira a partir da superfíciecircunferencial interna é executado, ou o resfriamento apartir da superfície circunferencial interna é executadoenquanto se executa o aquecimento por indução a partir dasuperfície circunferencial externa e após o esgotamento deum intervalo de tempo previamente especificado, oresfriamento a partir da superfície circunferencial externaé executado, ou de forma alternativa, o aquecimento porindução a partir da superfície circunferencial externa éinterrompido para efetuar o resfriamento, através da adiçãode uma etapa na qual durante o aquecimento por indução apartir da superfície circunferencial externa ou durante otempo transcorrido desde quando se interrompe o aquecimentopor indução até quando se termina o resfriamento a partirda superfície circunferencial externa, o resfriamento apartir da superfície circunferencial interna é interrompidoe a superfície circunferencial interna é temperada dentrode um intervalo de tempo reduzido por meio de difusão decalor a partir da superfície circunferencial externa para asuperfície circunferencial interna, são formados invólucrosendurecidos por têmpera se estendendo a partir dassuperfícies circunferenciais externas e internas,respectivamente, até o centra da parede das buchas, com umacamada temperada não-endurecida deixada entre os invólucrosendurecidos por têmpera num lado da superfíciecircunferencial interna e num lado da superfíciecircunferencial externa, de maneira tal que o invólucroendurecido por têmpera no lado da superfíciecircunferencial externa seja mais profundo do que oinvólucro endurecido por tempera no lado da superfíciecircunferencial interna, de maneira tal que a camadatemperada não-endurecida apresenta uma estrutura contendoum ou mais elementos selecionados do grupo composto porferrite, perolite e bainite que se precipitam no transcursodo resfriamento desde a temperatura de tempera, e demaneira tal que a superfície circunferencial interna doinvólucro endurecido por tempera apresenta uma estruturamartensítica temperada.

Na presente invenção, o resfriamento apartir da superfície circunferencial interna é interrompidodurante o aquecimento por indução a partir da superfíciecircunferencial externa ou durante o tempo transcorridodesde quando se interrompe o aquecimento por indução atéquando se inicia o resfriamento a partir da superfíciecircunferencial externa, e depois o resfriamento a partirda superfície circunferencial interna é interrompido eexecuta-se a têmpera da superfície circunferencial internadentro de um intervalo de tempo reduzido através de difusãode calor a partir da superfície circunferencial externapara a superfície circunferencial interna, é possívelefetuar o novo resfriamento da superfície circunferencialinterna.

Em cada um dos aspectos, a superfíciecircunferencial externa é preferencialmente temperadadentro de um intervalo de tempo reduzido por meio deaquecimento por indução.

Em cada um dos aspectos, as guias paraseparação entre o meio para resfriamento da superfíciecircunferencial interna e o meio para resfriamento dasuperfície circunferencial externa podem apresentar, nassuas superfícies circunferenciais internas, seçõescilíndricas delgadas para impedir o resfriamento dasuperfície circunferencial interna das buchas para esteirae podem ser respectivamente pressionadas contra as peças devedação planas e/ou peças chanfradas da superfíciecircunferencial interna em ambas as faces de extremidadedas buchas para esteira de maneira a minimizar o vazamentodo meio para resfriamento nas suas partes de contato.

Se o resfriamento prévio da superfíciecircunferencial interna é interrompido por um curto períodode tempo, com o resfriamento prévio sendo efetuado enquantose executa o aquecimento por indução adicional a partir dasuperfície circunferencial externa ou depois do terminado oaquecimento por indução adicional, o calor no lado dasuperfície circunferencial externa é difundido para o ladoda superfície circunferencial interna de maneira que atemperatura do lado da superfície circunferencial internaaumenta. Neste caso, se martensita temperada já houver sidoformada no lado da superfície circunferencial internadurante o resfriamento prévio da superfície circunferencialinterna, a martensita é rapidamente temperada de maneiraque ganha dureza. Por exemplo, depois que uma bucha paraesteira apresentando uma espessura de parede de 8 mm foiaquecida completamente até uma temperatura de 950°Cutilizando uma fonte de aquecimento de alta freqüência de 6kHz, executa-se o resfriamento da superfíciecircunferencial interna através de um fluxo laminar de águadurante 5 segundos enquanto se executa o aquecimentoadicional por indução a partir da superfíciecircunferencial externa para manter a temperatura dasuperfície circunferencial externa em 950°C. Durante ainterrupção do aquecimento por indução e o resfriamento dasuperfície circunferencial interna durante 1 segundo, atemperatura da superfície circunferencial interna é elevadadesde cerca de 150° até 500 - 600°C pelo fluxo de calor apartir do lado da superfície circunferencial externa,executando assim o reaquecimento e têmpera. A partir deentão, o resfriamento da superfície circunferencial externae o novo resfriamento da superfície circunferencial internasão efetuados ao mesmo tempo, de maneira que forma-se uminvólucro endurecido por têmpera de estrutura martensíticaque foi temperada em alta temperatura por um breve períodode tempo é formado na superfície circunferencial interna eforma-se um invólucro endurecido por têmpera de estruturamartensítica mais dura na superfície circunferencialexterna. Utilizando-se este princípio, é possível fabricaruma bucha para esteira sem aplicar outro processo detratamento de têmpera a baixa temperatura na superfíciecircunferencial interna. Em casos em que a martensita maisdura da superfície circunferencial externa precisaapresentar dureza, a referida dureza pode ser alcançadaapelas por meio do tratamento de têmpera por induçãoaplicado à superfície circunferencial externa, e portantonão é necessário usar o equipamento de grande porte paratêmpera a baixa temperatura convencional. Fica aparente queo tratamento de têmpera por tempo reduzido através deaquecimento por indução utilizando o presente sistema detêmpera cria uma significativa redução de custos e melhoranotavelmente os índices de produtividade.

Para formar um invólucro endurecido portêmpera na superfície circunferencial externa, a energiafornecida quando o aquecimento por indução adicional apartir da superfície circunferencial externa é executadoenquanto se continua o resfriamento prévio da superfíciecircunferencial interna depois do aquecimento de toda abucha para esteira a partir de sua superfíciecircunferencial externa por meio de aquecimento por induçãodeveria atender a uma condição tal que a temperatura dasuperfície circunferencial externa fosse pelo menos igual aou maior do que a temperatura da linha A3 através doresfriamento a partir da superfície circunferencialinterna. Usualmente, a temperatura da superfíciecircunferencial externa é mantida a 800°C ou mais. Pararealizar isso, é preferível assegurar a boa qualidade dasuperfície circunferencial externa do invólucro endurecidopor têmpera por meio de uma medição automática datemperatura da superfície circunferencial externa enquantose executa o resfriamento da superfície circunferencialexterna. Isto é muito eficaz em vista do gerenciamento dequalidade para dota o equipamento da linha de produção comesta função. Como métodos de medição da temperatura dasuperfície circunferencial externa, a medição sem contatoatravés do uso de um foto-termômetro e a medição comcontato através do uso de um termoacoplador se revelarameficazes.

Ao executar-se o aquecimento por induçãoadicional a partir da superfície circunferencial externa, épreferível empregar uma freqüência de pelo menos 3 kHz oumais, porque onde a bucha para esteira é delgada, maisespecificamente 10 mm de espessura de parede e se executa oaquecimento por indução com uma freqüência de (por exemplo)1 kHz, a profundidade de penetração do calor causado peloaquecimento por indução alcança a superfíciecircunferencial interna. 0 aquecimento com uma grandeprofundidade de penetração de calor e baixa freqüência épreferencial para o aquecimento geral, ao passo em que oaquecimento com alta freqüência é preferencial para oaquecimento por indução adicional. De maneiracorrespondente, duas fontes de energia apresentandofreqüências diferentes ou uma fonte de energia que podegerar dois tipos de freqüência podem ser utilizadaspreferencialmente. É portanto aparentemente desejável emtermos de economia de energia, produtividade e qualidadeque a bucha para esteira seja primeiramente aquecidacompletamente com baixa freqüência em um processo diferentee então colocada num sistema de têmpera para sofreraquecimento adicional com alta freqüência. Entretanto,levando em conta a produtividade e os investimentos naplanta, é preferível que uma fonte de energia de altafreqüência apresentando um tipo de freqüência sejaefetivamente utilizada tanto para o aquecimento geralquanto para o aquecimento adicional. Neste caso, épreferível em vista da freqüência e da profundidade depenetração do calor que uma fonte de energia apresentandode 1 a 20 kHz seja utilizada de acordo com a espessura deparede (cerca de 6 a 30 mm) da bucha para esteira a sertratada.

Quando a superfície circunferencial externaé aquecida enquanto se executa o resfriamento prévio dasuperfície circunferencial interna, forma-se martensita atéuma profundidade especificada na superfície circunferencialinterna e a transformação em perolite ocorre numa regiãomais profunda dentro da seção da parede anular. Estasregiões são ferromagnéticas e a profundidade de penetraçãode calor nestas regiões diminui até cerca de um trinta avosda profundidade de penetração do calor em um estadoparamagnético austenítico, de maneira que a influência dafreqüência é considerada como não sendo tão notávelconforme descrito anteriormente (a expressão aproximada daprofundidade de penetração p (mm) de αFe é p=16/(√f) e aexpressão aproximada da profundidade de penetração p (mm)de γFe é p = 500/ (√f) . Observa-se que f = freqüência (Hz) ) .Para obter a profundidade aproximada de penetração docalor, a determinação de freqüência descrita acima pode serusada como referência.

Conforme explicado na descrição anterior doprimeiro e segundo aspectos, a operação de têmpera (TimeShift Quench ou TSQ) , na qual o resfriamento prévio dasuperfície circunferencial interna de uma bucha paraesteira é executado e após o esgotamento de um intervalo detempo previamente especificado, a superfíciecircunferencial externa é resfriada, é uma técnica na qualdepois da formação de um invólucro endurecido por têmperano lado da superfície circunferencial interna por meio deresfriamento prévio da superfície circunferencial interna eda formação de ferrite, perolite e bainite nas maispróximas do centro, um invólucro endurecido por têmpera éformado no lado da superfície circunferencial externa pormeio de resfriamento da superfície circunferencial externa.Se a espessura de parede das buchas para esteira forpequena, a superfície circunferencial externa provavelmenteesfriará antes da formação de ferrite, perolite e bainiteou pelo menos antes que ferrite, perolite e bainite estejamsuficientemente formadas. Portanto, a temperatura deaquecimento para toda a bucha para esteira épreferencialmente ajustada tão alto quanto possível (porexemplo, 900 a IOOO0C) . Em casos onde toda a bucha paraesteira é aquecida numa fornalha em um outro processo, épreferível reaquecer a bucha para esteira a partir dasuperfície circunferencial externa dentro de um intervalode tempo reduzido através do uso de um aquecedor porindução disposto no sistema de têmpera.

Conforme explicado na descriçãoanteriormente apresentada do primeiro e segundo aspectos, aoperação de têmpera (Time Shift Induction Quench ou TSIQ)),na qual o resfriamento prévio da superfície circunferencialinterna de uma bucha para esteira é executado enquanto seexecuta o aquecimento adicional por indução a partir dasuperfície circunferencial externa e após o esgotamento deum intervalo de tempo previamente especificado, oaquecimento por indução adicional a partir da superfíciecircunferencial externa é interrompido para dar início aoresfriamento da superfície circunferencial externa, épreferível porque o aquecimento adicional por meio deindução de alta freqüência a partir da superfíciecircunferencial externa é executado com o objetivo deimpedir que a superfície circunferencial externa sejaresfriada por meio do resfriamento prévio da superfíciecircunferencial interna (o referido resfriamento ocorre natêmpera TSQ) de maneira que ferrite, perolite e bainitemoles são suficientemente formadas na parede da buchaenquanto um invólucro endurecido por têmpera mais espessopode ser formado no lado da superfície circunferencialexterna mesmo em casos em que a parede da bucha paraesteira é delgada e onde a capacidade de endurecimento doaço utilizado como material da bucha é elevada.

Um terceiro aspecto da presente invençãoreside no fato de que "um método de resfriamento por fluxointratubo" é executado com o objetivo de formar uminvólucro endurecido por têmpera regular uniforme nasuperfície circunferencial interna no caso em que sefabrica uma bucha para esteira apresentando um diâmetrointerno menor ou com o objetivo de formar um invólucroendurecido por têmpera regular uniforme na superfíciecircunf erencial interna no caso em que se fabrica um corpocilíndrico longo apresentando um diâmetro interno reduzidoe composto por duas ou mais buchas para esteira com suasfaces de extremidade sobrepostas uma à outra com o objetivode obter um maior índice de produtividade. No método deresfriamento por fluxo intratubo (doravante no presentedocumento denominado simplesmente "resfriamento por fluxolaminar" porque o resfriamento é executado com um fluxolaminar de um meio para resfriamento que é paralelo a umaface de transmissão de calor), o resfriamento porborrifamento da superfície circunferencial interna éinterrompido, um tubo para introdução de um meio pararesfriamento é introduzido no orifício das buchas, epermite-se que o meio para resfriamento flua numa direçãolongitudinal das buchas em paralelo com uma superfície detransmissão de calor dentro do espaço entre a superfíciecircunferencial externa do tubo orientador do meio pararesfriamento apresentando um diâmetro externo menor do queo diâmetro interno das buchas para esteira e a superfíciecircunferencial interna das buchas.

De acordo com o terceiro aspecto dapresente invenção, apresenta-se um método para a fabricaçãode buchas para esteira no qual numa série de processos detêmpera nos quais através do uso de um sistema de têmperacapaz de resfriar a superfície circunferencial interna e asuperfície circunferencial externa do material de uma buchapara esteira e/ou executar o aquecimento por indução apartir da superfície circunferencial externa, depois que omaterial da bucha para esteira houver sido aquecido até umatemperatura de têmpera, executa-se o resfriamento prévio dasuperfície circunferencial interna do material da buchapara esteira, ou de forma alternativa executa-se oresfriamento prévio da superfície circunferencial internaenquanto se executa o aquecimento adicional por indução apartir da superfície circunferencial externa, e após oesgotamento de um intervalo de tempo previamenteespecificado, executa-se o resfriamento a partir dasuperfície circunferencial externa, ou de formaalternativa, o aquecimento por indução a partir dasuperfície circunferencial externa é interrompido pararesfriar a superfície circunferencial externa, pelo menos asuperfície circunferencial interna da bucha para esteira éresfriada permitindo-se que um meio para resfriamento quepreenche o orifício das buchas para esteira flua emparalelo com a superfície circunferencial interna e adireção axial das buchas para esteira, de maneira que podeser formado um invólucro endurecido por têmpera semirregularidades na superfície circunferencial interna deuma longa bucha para esteira apresentando um diâmetrointerno reduzido ou nas superfícies circunferenciaisinternas de um conjunto de buchas para esteira enquanto seforma um invólucro endurecido por têmpera na superfíciecircunferencial externa através do resfriamento a partir dasuperfície circunferencial externa, de maneira tal que umacamada temperada não-endurecida é deixada entre osinvólucros endurecidos por têmpera no lado interno eexterno da superfície circunferencial, de maneira tal que oinvólucro endurecido por têmpera no lado da superfíciecircunferencial externa é mais espesso do que o invólucroendurecido por têmpera no lado da superfíciecircunferencial interna, e de maneira tal que a camadatemperada não-endurecida apresenta uma estrutura contendoum ou mais elementos selecionados do grupo composto porferrite, perolite e bainite que se precipitam no transcursodo resfriamento a partir da temperatura de têmpera.

Em cada um dos aspectos da presenteinvenção, é preferível que pelo menos a superfíciecircunferencial interna ou a superfície circunferencialexterna seja resfriada por meio de resfriamento por fluxolaminar com um meio para resfriamento fluindo em paralelocom a direção axial das buchas para esteira. Além disso, oaquecimento por indução ou o aquecimento por induçãoadicional é preferencialmente executado com uma bobinaespiral e o conjunto de diversas buchas para esteira sãopreferencialmente temperadas ao mesmo tempo. O aquecimentopor indução ou o aquecimento por indução adicional sãoexecutados com um indutor de aquecimento com formatosimilar ao de uma sela e o aquecimento pelo indutor deaquecimento com formato similar ao de uma sela épreferencialmente executado com um isolante interpostoentre cada uma das buchas para esteira adjacentes.

Preferencialmente, quando se executasimultaneamente a têmpera de um conjunto de buchas paraesteira, todas as buchas adjacentes para esteira ficamsobrepostas entre si por meio de uma guia de divisãointermediária de maneira tal que suas faces de extremidadeficam expostas, através do que as camadas de superfície daspeças de vedação planas de ambas as faces de extremidadedas buchas para esteira em contato com a guia de divisãointermediária são endurecidas por têmpera até umaprofundidade de não mais do que metade da espessura deparede das buchas para esteira a partir da superfíciecircunferencial externa.

Preferencialmente, com o objetivo deintroduzir o meio para resfriamento para resfriar asuperfície circunferencial interna, um tubo orientadorapresentando um diâmetro externo menor do que o diâmetrointerno das buchas para esteira fica disposto no lado dasuperfície circunferencial interna e permite-se que o meiopara resfriamento introduzido pelo tubo orientador preenchao espaço definido pela superfície circunferencial externado tubo orientador e a superfície circunferencial internadas buchas para esteira e que o meio para resfriamento fluaem paralelo com a superfície circunferencial interna dasbuchas para esteira e numa direção essencialmente paralelaà direção axial das buchas para esteira, através do queexecuta-se o resfriamento por fluxo laminar. Uma vezintroduzido no tubo orientador, o meio para resfriamentopara resfriar a superfície circunferencial interna épreferencialmente desviado por uma face de parede paradentro do espaço definido pela superfície circunferencialexterna do tubo orientador e a superfície circunferencialinterna das buchas para esteira.

Com este arranjo, se a bucha para esteirafor carregada numa condição de orientação vertical nosistema de tempera, o meio para resfriamento flui para cimaa partir do fundo dentro do tubo orientador e é depoisdesviado por um membro desviador que apresenta umasuperfície esférica ou uma superfície curva similar e ficalocalizado numa posição mais elevada do que a posição maisalta das buchas para esteira, o meio para resfriamento fluidentro do espaço definido pela superfície circunferencialexterna do tubo orientador e a superfície circunferencialinterna das buchas para esteira. Como resultado disso, omeio para resfriamento para a superfície circunferencialinterna pode ser descarregado efetivamente.

Além do método de fluxo laminar descritoacima, existem outros métodos. Um método dispõe que um meiopara resfriamento borrifado a partir de um bocal interno éaplicado à superfície circunferencial interna das buchaspara esteira para preencher o espaço definido pelo bocalinterno e a superfície circunferencial interna das buchaspara esteira, ao passo em que fecha a extremidade superiordas buchas para esteira, através do que se provoca um fluxolaminar direcionado numa direção longitudinal das buchaspara esteira. Uma outra alternativa é tal que a extremidadeinferior das buchas para esteira é fechada causando assimum fluxo laminar direcionado para cima numa direçãolongitudinal das buchas para esteira. Embora fique aparenteque o fluxo laminar direcionado para cima na direçãolongitudinal não requeira uma grande quantidade do meiopara resfriamento, é necessário para o endurecimento portêmpera assegurar um poder de resfriamento satisfatório e aquantidade do meio para resfriamento deveria sersuficientemente grande para gerar uma capacidade deresfriamento satisfatória. Além disso, é necessário umdispositivo para descarga do meio para resfriamento. Porestes motivos, é preferencial um fluxo laminar direcionadopara cima na direção longitudinal, tendo em vista oequipamento .

Nos casos em que a superfíciecircunferencial interna de um corpo cilíndrico queapresenta um diâmetro interno reduzido e é composto por umconjunto de buchas para esteira ou similar sobrepostas umasàs outras é endurecida por têmpera através do resfriamentopor fluxo laminar, o rendimento da linha de produção debuchas para esteira que não requer o endurecimento de suasfaces de extremidade por têmpera pode aparentemente seraumentado e o valor de investimento no equipamento detêmpera pode ser significativamente reduzido.

Preferencialmente, o membro desviador servecomo uma divisão para separar o fluxo do meio pararesfriamento para a superfície circunferencial interna dofluxo do meio para resfriamento para a superfíciecircunferencial externa. Em vista da supressão da captura eretenção de gás devido aos choques causados pela colisão domeio para resfriamento fluindo para for a do tubo orientadordo meio para resfriamento e pela turbulência dos fluxos, aseção desviadora do membro desviador é preferencialmentefeita com o formato de uma superfície esférica côncava ouuma superfície curva similar. Além disso, a superfície curvaé essencialmente paralela à direção axial das buchas paraesteira nas posições onde a superfície curva está em contatocom as buchas para esteira. Onde o membro desviadorapresenta a referida configuração, o meio para resfriamentopode ser formado satisfatoriamente num fluxo laminar naposição de contato descrita acima e se produz uma pressãonegativa no pequeno espaço entre as buchas para esteira e omembro desviador de acordo com o princípio de Bernoulli demaneira que não ocorre um vazamento do meio pararesfriamento na direção da superfície circunferencialexterna. Como resultado disso, as faces de extremidade dasbuchas para esteira podem ser temperadas de maneirauniforme. Observe-se que as faces de extremidade sãoutilizadas como faces de trabalho no caso de buchaspreviamente lubrifiçadas para esteiras.

Além disso, as superfícies das peças devedação planas em ambas as faces de extremidade das buchaspara esteira podem ser temperadas de maneira estável paraformar um invólucro endurecido por têmpera cujaprofundidade a partir da superfície circunferencial externaseja de não menos do que metade da espessura de parede dasbuchas para esteira, através do uso das guias de separaçãoque separam o meio para resfriamento para a superfíciecircunferencial interna do meio para resfriamento para asuperfície circunferencial externa e que podem retardar oresfriamento da superfície circunferencial interna nasimediações de ambas as faces de extremidade das buchas paraesteira quando do resfriamento da superfíciecircunferencial interna, e permitem que ambas as faces deextremidade sejam efetivamente aquecidas através doaquecimento por indução adicional a partir da superfíciecircunferencial externa.

Preferencialmente, a largura do espaçodefinido pela superfície circunferencial externa do tuboorientador e a superfície circunferencial interna dasbuchas para esteira (que corresponde à diferença entre odiâmetro externo do tubo orientador e o diâmetro internodas buchas para esteira) fica na faixa entre 1 mm e 20 mm.0 limite inferior da largura foi determinado como sendo de1 mm levando em consideração o grau de precisão deposicionamento (a posição da superfície circunferencialinterna das buchas, a posição do tubo orientador e arotação coaxial das buchas para esteira durante oaquecimento por indução adicional constituem fatoresimportantes para um aquecimento uniforme), por temor de queo meio para resfriamento seja excessivamente aquecido pelaquantidade de calor gerada quando este é retirado dasbuchas para esteira durante o resfriamento. Se o limitesuperior exceder os 20 mm, a quantidade necessária de águaaumenta injustificadamente. Na prática, a largura que nãoprovoca qualquer problema no resfriamento fica na faixa de3 a 10 mm.

A têmpera uniforme da superfíciecircunferencial interna das buchas para esteira deveria serdiscutida em relação à capacidade de endurecimento do açoutilizado como material de uma bucha para esteira. Quandose utiliza aço carbono comum, utiliza-se água como o meiopara resfriamento e executa-se o resfriamento descritoacima com um fluxo laminar na direção longitudinal dasbuchas para esteira, a quantidade de água por área de seçãounitária para a área de seção obtida a partir do diâmetrointerno das buchas para esteira e o diâmetro externo dotubo orientador para o meio para resfriamento épreferencialmente de 9 litros/min·cm2 ou mais e avelocidade do fluxo é de preferencialmente 1,5 m/seg oumais. Para alcançar uma capacidade de resfriamentosuficiente para formar um invólucro endurecido por têmperauniforme, é preferível ajustar a quantidade de água porárea unitária para as áreas da superfície circunferencialinterna e da superfície circunferencial externa das buchaspara esteira em 0,1 litros/min·cm2 ou mais. Por exemplo,nos casos em que se utilize um material de aço ao qualdiversos elementos de liga tais como Cr, Mo, Mn e Ni tenhamsido agregados para obter uma melhor capacidade deendurecimento, é possível usar a têmpera com pequenasquantidades do meio para resfriamento para fins de economiade custos, porém é preferível usar água barata como o meiopara resfriamento, conduzindo assim a uma redução no custodo material de aço.

Se o tubo orientador para o meio pararesfriamento estiver excessivamente próximo da superfíciecircunferencial interna das buchas para esteira devido aoaquecimento adicional por indução a partir da superfíciecircunferencial externa que é executado antes do início doresfriamento da superfície circunferencial interna oudurante o resfriamento, o próprio tubo orientador ficasubmetido ao aquecimento por indução, desperdiçando energiaou o tubo orientador é aquecido e resfriado de maneira quesurge o risco de deformação e deterioração do tuboorientador. É portanto preferível revestir o recobrir asuperfície circunferencial externa do tubo orientador parao meio para resfriamento com um material apresentando umafunção de isolante térmico ou uma função de reflexão decalor de radiação. Com este arranjo, o índice deprodutividade pode ser melhorado através da redução dotempo de aquecimento.Em casos em que o próprio tubo orientadorpara o meio para resfriamento for submetido a umaquecimento por indução conforme mencionado anteriormente,a profundidade de penetração do calor pode ser reduzidaaumentando-se a freqüência e é portanto desejável empregartal técnica de restrição de calor por meio de seleção deuma alta freqüência adequada.

Como material do tubo orientador, existemmateriais cerâmicos adequadamente utilizados tais comoSi3N4, Al2O3 e SiO2 que geram muito pouco calor noaquecimento por indução, ligas antiferromagnéticas taiscomo ligas de Fe - 30 a 50 de % de Mn, e ligas metálicastais como nicrômio e cantai que apresentam uma resistênciaelétrica alta. Os mesmos materiais são também adequadamenteutilizados para as guias de separação do meio pararesfriamento posicionadas em contato com as faces deextremidade superior e inferior das buchas para esteira epara a guia de divisão intermediária disposta entre asbuchas para esteira.

Embora um sistema de têmpera porborrifamento seja usualmente utilizado de maneira adequadapara resfriar a superfície circunferencial externa dasbuchas para esteira, existe um problema no relacionamentoposicionai entre o sistema de têmpera por borrifamento e umindutor de aquecimento (ou bobina) para uso em aquecimentopor indução a partir da superfície circunferencial externa.Mais especificamente, quanto mais próximo da superfíciecircunferencial externa das buchas para esteira estiverposicionado o indutor de aquecimento, mais efetivamente oindutor de aquecimento poderá aquecer as buchas paraesteira. Entretanto, quando se inicia o resfriamento porborrifamento da superfície circunferencial externa depoisde completado o aquecimento, o indutor de aquecimento setorna um obstáculo ao resfriamento por borrifamento,causando um risco de aquecimento não-uniforme. Onde atêmpera é aplicada a um corpo cilíndrico longo tal como,por exemplo, duas buchas para esteira com suas faces deextremidade sobrepostas uma à outra, a quantidade de águaborrifada caindo na extremidade superior aumentainevitavelmente, o que prejudica o resfriamento porborrifamento na extremidade inferior ou causa a retenção daágua de resfriamento devido à sua quantidade exagerada, como resultado de que ocorre um aquecimento não-uniforme naextremidade inferior. Para solucionar este problema, foifeita uma tentativa conforme revelado na Publicação daPatente Japonesa (Kokai) Gazette No. 11-236619 de acordocom a qual deslocando-se as buchas para esteira, a bobinade aquecimento ou a camisa externa de resfriamento dasuperfície circunferencial enquanto se executa resfriamentoda superfície circunferencial interna, o resfriamento dasuperfície circunferencial externa pode ser efetuado com abobina de aquecimento sendo impedida de adentrar a camisaexterna de resfriamento da superfície circunferencial. Estemétodo, entretanto, envolve desvantajosamente umequipamento para têmpera mais complicado.

É concebível que o problema descrito acimapossa ser solucionado através do emprego de um formatoespiral na bobina de freqüência alta e utilizando-se umborrifo proveniente da camisa externa de resfriamento dasuperfície circunferencial através de folgas da bobina pararesfriar a superfície circunferencial externa das buchaspara esteira. Esta técnica entretanto apresenta osproblemas de que se provoca um fluxo refletido pelo borrifoque atingiu a bobina e de que é provável a ocorrência de umresfriamento não-uniforme se a folga entre a superfíciecircunferencial externa das buchas para esteira e oorifício da bobina de alta freqüência for demasiado pequeno.

Para solucionar este problema, um quartoaspecto da presente invenção reside no fato de que numaparelho para têmpera a superfície circunferencial internade uma bucha para esteira que tenha sido aquecida demaneira essencialmente uniforme até uma temperatura detêmpera, a bucha para esteira é inserida num tubocilíndrico de circunferência externa apresentando umdiâmetro interno maior do que o diâmetro externo da buchapara esteira; a superfície circunferencial externa ésubmetida a um aquecimento adicional por indução a partirdo lado de fora do tubo cilíndrico de circunferênciaexterna durante o resfriamento da superfíciecircunferencial interna das buchas; e uma vez completado oaquecimento por indução, permite-se que um meio pararesfriamento flua dentro do espaço entre o tubo cilíndricode circunferência externa e a superfície circunferencialexterna das buchas para esteira para resfriar a superfíciecircunferencial externa utilizando a técnica deresfriamento por fluxo laminar. Este é o método maissimples porém envolve um equipamento para têmperasimplificado porque não existe a necessidade de se deslocarqualquer uma das buchas, a bobina para aquecimentoadicional ou a camisa externa da superfície circunferencialenquanto se executa resfriamento da superfíciecircunferencial interna, com o objetivo de efetuar oresfriamento da superfície circunferencial externa numacondição na qual a bobina para aquecimento adicional nãopenetra a camisa externa para resfriamento circunferencialconforme descrito anteriormente.

Enfim, de acordo com um quarto aspecto dapresente invenção, apresenta-se um método para a fabricaçãode buchas para esteira em que, no método apresentando oterceiro aspecto, o resfriamento da superfíciecircunferencial externa é executado através do resfriamentopor fluxo laminar de uma maneira tal que a bucha paraesteira é inserida num corpo cilíndrico de circunferênciaexterna apresentando um diâmetro interno maior do que odiâmetro externo da bucha para esteira e permite-se que omeio para resfriamento flua em paralelo com a superfíciecircunferencial externa das buchas para esteira na direçãoaxial das buchas para esteira entre o corpo cilíndrico decircunferência externa e a superfície circunferencialexterna das buchas para esteira. No presente documento,parte do corpo cilíndrico de circunferência externa podeincluir um indutor de aquecimento com um formato similar aode uma sela ou uma bobina espiral. De forma alternativa, ocorpo cilíndrico de circunferência externa pode ficardisposto dentro ou fora de um indutor de aquecimento comformato similar ao de uma sela ou uma bobina espiral. Ocorpo cilíndrico de circunferência externa pode serfabricado com um material isolante de maneira tal adificilmente ficar submetido ao aquecimento por indução. Doponto de vista do fato de que o corpo cilíndrico decircunferência externa não deveria ser submetido aaquecimento por indução, é adequado o emprego dosmecanismos a seguir.

Especificamente, o corpo cilíndrico decircunferência externa não está localizado nas proximidadesda bobina durante o aquecimento por indução e dispõe-se ummecanismo para deslocar imediatamente o corpo cilíndrico decircunferência externa para a posição onde este funcionadurante o resfriamento da superfície circunferencialexterna. De forma alternativa, o corpo cilíndrico decircunferência externa é constituído por duas ou maispartes e dispõe-se um mecanismo para montagem do corpocilíndrico de circunferência externa a partir destas partesdurante o resfriamento da superfície circunferencialexterna. 0 corpo cilíndrico de circunferência externa épreferencialmente feito de um metal barato apresentando umaboa durabilidade.

0 resfriamento por fluxo laminar dasuperfície circunferencial interna e a superfíciecircunferencial externa é executado sob uma condição deresfriamento que satisfaz pelo menos uma das seguintesnecessidades:

(i) a quantidade do meio para resfriamentoé de 9 1 i tros/min · cm2 ou mais para a área de seção obtida apartir do diâmetro interno das buchas para esteira e dodiâmetro externo do tubo orientador para o meio pararesfriamento; e

(ii) a velocidade de fluxo do meio pararesfriamento é de 1,5 m/seg ou mais; e/ou

(iii) a quantidade do meio pararesfriamento é de 0,1 litros/min·cm2 paras as respectivasáreas da superfície circunferencial interna e da superfíciecircunferencial externa das buchas para esteira. Alémdisso, a bucha para esteira preferencialmente gira ao redorde seu eixo central durante o aquecimento por indução com oobjetivo de promover um aquecimento uniforme. A bucha paraesteira pode interromper a sua rotação durante oresfriamento laminar da superfície circunferencial externaapós a suspensão do aquecimento adicional. Em cada um dosaspectos anteriores, o meio para resfriamento para uso noresfriamento pode ser água ou um líquido para têmperaaquoso. 0 resfriamento a partir da superfíciecircunferencial externa pode ser o resfriamento por fluxode jato utilizando um borrifo ou similar para umresfriamento uniforme da superfície circunferencialexterna. É preferível aplicar uma têmpera de baixatemperatura a 100° a 350° após o tratamento de têmpera.

Uma primeira bucha para esteira de acordocom a presente invenção, que é fabricada pelo método parafabricação de buchas para esteira apresentando o primeiroaspecto, é projetada de maneira tal que através de umasérie de processos de têmpera nos quais depois de oI material de uma bucha para esteira haver sido aquecidocompletamente até uma temperatura de têmpera, executa-seresfriamento prévio a partir da superfície circunferencialinterna do material das buchas para esteira, ou executa-seo resfriamento prévio a partir da superfíciecircunferencial interna enquanto se executa o aquecimentopor indução a partir da superfície circunferencial externado material das buchas para esteira e, após o esgotamentode um intervalo de tempo previamente especificado, executa-se o resfriamento a partir da superfície circunferencialexterna, são formados invólucros endurecidos por têmpera seestendendo a partir das superfícies circunferenciaisexternas e internas, respectivamente, até o centro daparede das buchas para esteira, com uma camada temperadanão-endurecida deixada entre os invólucros endurecidos portêmpera num lado da superfície circunferencial interna enum lado da superfície circunferencial externa, de maneiratal que o invólucro endurecido por têmpera no lado dasuperfície circunferencial externa é mais espesso do que oinvólucro endurecido por têmpera no lado da superfíciecircunferencial interna, de maneira tal que a camadatemperada não-endurecida apresenta uma estrutura contendoum ou mais elementos selecionados do grupo composto porferrite, perolite e bainite que se precipita no transcursodo resfriamento a partir da temperatura de têmpera e demaneira tal que as camadas de superfície de peças devedação planas em ambas as faces de extremidade das buchaspara esteira são respectivamente endurecidas por têmperaaté uma profundidade de não mais do que metade da espessurade parede das buchas para esteira a partir da superfíciecircunferencial externa através do uso de guias deseparação apresentando, nas suas superfíciescircunferenciais internas, seções cilíndricas delgadas paraimpedir o resfriamento da superfície circunferencialinterna das buchas para esteira.Preferencialmente, nas buchas para esteirada presente invenção, as superfícies das peças de vedaçãoplanas em ambas as faces de extremidade são essencialmenteinteiramente endurecidas por têmpera, com a camadatemperada não-endurecida formada de maneira tal a seestender desde o centro da parede até o lado da superfíciecircunferencial interna, estando a camada temperada não-endurecida ligada à superfície circunferencial interna nasimediações de ambas as faces de extremidade exceto as peçasde vedação planas em ambas as faces de extremidade. 0invólucros endurecidos por têmpera são tratados por meio detêmpera de baixa temperatura de maneira que a dureza depelo menos os invólucros endurecidos por têmpera nasuperfície circunferencial externa e nas peças de vedaçãoplanas seja igual ou maior a Hv = 500.

Uma segunda bucha para esteira de acordocom a presente invenção, que é fabricada através do métodopara fabricação de buchas para esteira apresentando osegundo aspecto, é projetada de maneira que através de umasérie de processos de têmpera nos quais depois que omaterial de uma bucha para esteira haver sido aquecidocompletamente até uma temperatura de têmpera, executa-seresfriamento prévio a partir da superfície circunferencialinterna do material das buchas para esteira enquanto seexecuta o aquecimento por indução a partir da superfíciecircunferencial externa do material das buchas para esteirae, após o esgotamento de um intervalo de tempo previamenteespecificado, executa-se o resfriamento a partir dasuperfície circunferencial externa, com a referida série deprocessos de tempera incluindo adicionalmente uma etapa naqual, durante o aquecimento por indução a partir dasuperfície circunferencial externa ou durante o tempotranscorrido desde quando se interrompe o aquecimento porindução até quando se termina o resfriamento a partir dasuperfície circunferencial externa, o resfriamento a partirda superfície circunferencial interna é interrompido paratemperar a superfície circunferencial interna dentro de umintervalo de tempo reduzido através de difusão de calor apartir da superfície circunferencial externa para asuperfície circunferencial interna, formando-se invólucrosendurecidos por têmpera se estendendo a partir dassuperfícies circunferenciais externas e internas,respectivamente, até o centro da parede das buchas paraesteira, com uma camada temperada não-endurecida deixadaentre os invólucros endurecidos por têmpera num lado dasuperfície circunferencial interna e num lado da superfíciecircunferencial externa, de maneira tal que o invólucroendurecido por têmpera no lado da superfíciecircunferencial externa é mais espesso do que o invólucroendurecido por têmpera no lado da superfíciecircunferencial interna, de maneira tal que a camadatemperada não-endurecida apresenta uma estrutura contendoum ou mais elementos selecionados do grupo composto porferrite, perolite e bainite que se precipita no transcursodo resfriamento a partir da temperatura de têmpera, e demaneira tal que o invólucro endurecido por têmpera no ladoda superfície circunferencial interna apresenta umaestrutura martensítica temperada.

Nas buchas para esteira da presenteinvenção, o resfriamento a partir da superfíciecircunferencial interna é interrompido durante oaquecimento por indução a partir da superfíciecircunferencial externa ou durante o tempo transcorridodesde quando se interrompe o aquecimento por indução atéquando se inicia o resfriamento a partir da superfíciecircunferencial externa. Após a interrupção do resfriamentoa partir da superfície circunferencial interna e a têmperada superfície circunferencial interna por um breve períodode tempo através de difusão de calor a partir da superfíciecircunferencial externa para a superfície circunferencialinterna, a superfície circunferencial interna pode serresfriada novamente.

Preferencialmente, as camadas de superfíciedas peças de vedação planas em ambas as faces deextremidade são respectivamente endurecidas por têmpera atéuma profundidade de não mais do que metade da espessura deparede das buchas para esteira a partir da superfíciecircunferencial externa.Preferencialmente, o tratamento de têmperapor meio de aquecimento por indução é aplicado ao invólucroendurecido por têmpera no lado da superfíciecircunferencial externa por um breve período de tempo de maneira que a dureza de pelo menos a superfíciecircunferencial externa atinge os Hv = 500 ou mais.

Um primeiro aparelho para a fabricação debuchas para esteira que coloca em prática o método parafabricação de buchas para esteira anteriormente descrito éum aparelho para a fabricação de buchas para esteiraapresentando um aquecedor para aquecer inteiramente omaterial de uma bucha para esteira até uma temperatura detêmpera e/ou um sistema de têmpera capaz de aquecer porindução o material da bucha para esteira a partir de suasuperfície circunferencial externa, no qual o sistema detêmpera apresenta um sistema de refrigeração da superfíciecircunferencial interna incluindo um corpo tubular oucilíndrico que apresenta um diâmetro externo menor do que odiâmetro interno das buchas para esteira e que estádisposto no lado da superfície circunferencial interna dasbuchas para esteira, e o sistema de refrigeração dasuperfície circunferencial interna apresenta um membrodesviador localizado na extremidade superior das buchaspara esteira e desvia a direção de fluxo do meio pararesfriamento através do membro desviador de maneira tal queo meio para resfriamento flui para dentro de um espaçodefinido pela superfície circunferencial interna das buchaspara esteira e a superfície circunferencial externa docorpo cilíndrico ou tubular para resfriar a superfíciecircunferencial interna por meio de um fluxo laminar.

O sistema de têmpera é preferencialmente umtubo orientador composto por um corpo cilíndrico ou tubulardisposto no lado da superfície circunferencial interna dasbuchas para esteira para introduzir o meio pararesfriamento. Um membro desviador fica disposto no espaçodefinido pela superfície circunferencial externa do tuboorientador e a superfície circunferencial interna dasbuchas para esteira, para desviar o meio para resfriamentointroduzido pelo tubo orientador, através do que asuperfície circunferencial interna é resfriada por um fluxolaminar.

Na presente invenção, a superfíciecircunferencial interna é resfriada pelo resfriamento porfluxo laminar, permitindo assim a fabricação de um conjuntode buchas para esteira da maneira descrita a seguir.Especificamente, através de uma série de processos detêmpera nos quais depois de um conjunto de buchas paraesteira apresentando um diâmetro interno reduzido haversido aquecidas por um aquecedor até uma temperatura detêmpera, as buchas são deslocadas para dentro de um sistemade têmpera de maneira tal que suas faces de extremidade sesobrepõe umas às outras, ou depois que as buchas paraesteira tiverem sido aquecidas por indução num tempo desdeas suas superfícies circunferenciais externas, utilizandoum aquecedor por indução equipado com um sistema detêmpera, executa-se o resfriamento prévio da superfíciescircunferenciais internas, ou executa-se o resfriamentoprévio da superfícies circunferenciais internas enquanto seexecuta o aquecimento por indução a partir das superfíciescircunferenciais externas, e então, após o esgotamento deum intervalo de tempo previamente especificado, oaquecimento adicional é interrompido e as superfíciescircunferenciais externas são resfriadas, o conjunto debuchas para esteira pode ser formado de maneira tal quecada uma das buchas para esteira apresenta uma estruturaapresentando uma distribuição suave de dureza com o formatode um "U" na qual são formados invólucros endurecidos portêmpera se estendendo a partir das superfíciescircunferenciais externas e internas, respectivamente, atéo centro da parede das buchas para esteira, com uma camadatemperada não-endurecida deixada entre os invólucrosendurecidos por têmpera num lado da superfíciecircunferencial interna e num lado da superfíciecircunferencial externa, de maneira tal que o invólucroendurecido por têmpera no lado da superfíciecircunferencial externa é mais espesso do que o invólucroendurecido por têmpera no lado da superfíciecircunferencial interna, e de maneira tal que a camadatemperada não-endurecida apresenta uma estrutura contendoum ou mais elementos selecionados do grupo composto porferrite, perolite, bainite e martensita que se precipita notranscurso do resfriamento a partir da temperatura de têmpera.

No presente documento, o sistema derefrigeração da superfície circunferencial internapreferencialmente compreende uma válvula introdutora de gáspara descarregar o meio para resfriamento superficial apartir das para esteira enquanto o resfriamento dasuperfície circunferencial interna está suspenso, o meiopara refrigeração fluindo dentro do espaço definido pelotubo orientador e a superfície circunferencial interna dasbuchas para esteira. Como o tubo orientador para introduziro meio para resfriamento não ficará excessivamente aquecidopor meio de aquecimento por indução a partir dassuperfícies circunferenciais externas, evita-se o problemamesmo se for utilizado um aço inoxidável austenítico baratoou material a base de cobre para o tubo orientador.Entretanto, o tubo orientador é preferencialmente formado apartir de materiais cerâmicos tais como Si3N4, Al2O3 e SiO2que em tese geram muito pouco calor no aquecimento porindução, ou ligas antiferromagnéticas tais como Fe - 30 a50 de % de ligas de Mn.

Apresenta-se um segundo aparelho para afabricação de buchas para esteira compreendendo umaquecedor para aquecer inteiramente o material de uma buchapara esteira até uma temperatura de têmpera e/ou um sistemade têmpera capaz de executar o aquecimento por indução domaterial das buchas para esteira a partir de sua superfíciecircunferencial externa, onde o sistema de têmperacompreende um tubo cilíndrico de circunferência externapara introduzir um meio para resfriamento, ficando o tubocilíndrico de circunferência externa disposto no lado dasuperfície circunferencial externa das buchas para esteirae apresentando um diâmetro externo maior do que aquele dasbuchas para esteira, no qual permite-se que o meio pararesfriamento flua entre o tubo cilíndrico de circunferênciaexterna e a superfície circunferencial externa das buchaspara esteira para resfriar a superfície circunferencialexterna por meio de um fluxo laminar.

Preferencialmente, o corpo cilíndrico decircunferência externa para introdução do meio pararesfriamento é moldado a partir de Si3N4, Al2O3, SiO2,mulita ou similar que gera muito pouco calor no aquecimentoadicional por indução. Preferencialmente, o corpocilíndrico de circunferência externa é feito a partir de umdos materiais isolantes anteriormente mencionados, ouinclui parcialmente um indutor de aquecimento com formatosimilar ao de uma sela ou bobina espiral. De formaalternativa, o corpo cilíndrico de circunferência externafica disposto dentro ou do lado de fora de um indutor deaquecimento com formato similar ao de uma sela ou bobinaespiral e feito de um dos materiais isolantes paradificultar o aquecimento por indução. Do ponto de vista dofato de que o corpo cilíndrico de circunferência externanão deveria ser submetido ao aquecimento por indução, sãoempregados conforme a necessidade os seguintes mecanismos.

Especificamente, o corpo cilíndrico de circunferênciaexterna não está localizado nas proximidades da bobinadurante o aquecimento por indução e apresenta-se ummecanismo para deslocar imediatamente o corpo cilíndrico decircunferência externa para a posição onde este funcionadurante o resfriamento da superfície circunferencialexterna. No caso em que o corpo cilíndrico decircunferência externa inclui parcialmente um indutor deaquecimento com formato similar ao de uma sela ou estádisposto do lado de fora de um indutor de aquecimento comformato similar ao de uma sela ou bobina espiral, o corpocilíndrico é preferencialmente constituído por duas ou maispeças que ficam afastadas do indutor de aquecimento comformato similar ao de uma sela ou bobina espiral durante oaquecimento por indução de maneira tal que se impede que asmesmas sejam aquecidas por indução tanto quanto possível esão combinadas para formar o corpo cilíndrico decircunferência externa durante o resfriamento.

Preferencialmente, o sistema de têmpera éprojetado de maneira tal que um material isolanteenvolvendo as buchas para esteira fica disposto pelo menosno lado do orifício ou lado da periferia de uma bobina paraaquecimento adicional por indução, e/ou de maneira tal quea superfície cirounferencial externa de um tubo orientadorpara introduzir o meio para resfriamento para a superfíciecircunferencial interna seja revestida com um materialisolante. o sistema de têmpera inclui preferencialmente umdetector para monitoramento e controle da temperatura dasuperfície circunferencial externa das buchas para esteirano início do resfriamento da superfície circunferencialexterna.

Com o objetivo de prover um maior índice deprodutividade, a presente aplicação proporciona um sistemacomposto por um dispositivo de apoio para suportar, girar emover verticalmente as buchas para esteira; um aquecedorpor indução; um dispositivo de pressão para pressurizar efixar as buchas para esteira; e um sistema de refrigeração.

Enfim, um terceiro aparelho para afabricação de buchas para esteira de acordo com a presenteinvenção compreende:

Um dispositivo de apoio para suportar abucha para esteira de maneira tal que um processo detêmpera especificado pode ser efetuado depois que omaterial das buchas para esteira houver sido inteiramenteaquecida por indução até uma temperatura de têmpera apartir de sua superfície circunferencial externa, ou demaneira tal que um processo de têmpera especificado podeser efetuado depois do ajuste do material da bucha paraesteira que houver sido aquecido completamente até umatemperatura de têmpera em um processo diferente;

Um aquecedor por indução para executar oaquecimento por indução das buchas para esteira suportadaspelo dispositivo de apoio, a partir de sua superfíciecircunferencial externa;

Um dispositivo de pressão para pressurizare fixar as buchas para esteira pressionando-se as guias deseparação contra ambas as faces de extremidade das buchaspara esteira de maneira tal que um meio para resfriamentopara a superfície circunferencial interna das buchas paraesteira e um meio para resfriamento para a superfíciecircunferencial externa das buchas para esteira nãointerfiram um com o outro; e

Um sistema de refrigeração para executar demaneira independente o resfriamento da superfíciecircunferencial interna e o resfriamento da superfíciecircunferencial externa.

Breve Explicação das Figuras

As Figuras l(a), 1 (b) e l(c) são vistas emseção transversal, cada uma delas exemplificando um bocalpara resfriamento da superfície circunferencial interna.As Figuras 2 (a) e 2 (b) são vistas em seçãotransversal, cada uma delas ilustrando um membro desviadorde acordo com a modificação.

A Figura 3 é uma vista em seção transversalilustrando uma guia de divisão e sua configuração.

As Figuras 4(al), 4(a2) a 4(dl) e 4(d2) sãovistas em seção transversal, cada uma delas exemplificandoum tubo cilíndrico de circunferência externa.

A Figura 5 é uma vista em seção transversalexemplificando um fluxo de água no resfriamento por fluxolaminar da superfície circunferencial externa.

A Figura 6 é uma vista esquemáticaestrutural de um sistema de tempera.

A Figura 7 é uma vista esquemáticaestrutural exemplificando um sistema de tratamento térmico.

A Figura 8 ilustra o formato das buchaspara esteira utilizadas nas incorporações.

A Figura 9 é uma vista em seção transversalilustrando o formato de um indutor de aquecimento paraaquecimento por indução.

A Figura 10 é uma vista em seçãotransversal ilustrando o formato das guias de separaçãopara os meios para resfriamento.

A Figura 11 é uma vista em seçãotransversal ilustrando o formato de uma guia de divisãointermediária.A Figura 12 ilustra o formato de uma bobinaespiral.

As Figuras 13(a) e 13(b) são vistas emseção transversal, cada uma delas ilustrando um sistema derefrigeração da superfície circunferencial interna.

As Figuras 14(a) e 14(b) são gráficos, cadauma delas ilustrando mudanças de temperatura na superfíciecircunferencial externa, sendo as alterações causadas peloresfriamento da superfície circunferencial interna.

A Figura 15 ilustra o formato de uma guiade divisão para uma bucha para esteira C.

A Figura 16 é um gráfico ilustrando oresultado de pesquisa preliminar para o ajuste do tempopara o resfriamento prévio da superfície circunferencialinterna ilustrado na Tabela 1.

As Figuras 17(al), 17(a2), 17(bl), 17(b2),17 (cl) e 17(c2) são fotografias, cada uma delas ilustrandouma estrutura macro-gravada nas proximidades de uma peça devedação plana de face de extremidade da bucha para esteiraC e seus diagramas explicativos.

A Figura 18 ilustra a distribuição dedureza superficial na peça de vedação plana de face deextremidade da bucha para esteira C.

A Figura 19 é um gráfico ilustrando adistribuição de dureza da bucha para esteira C auto-temperadas por meio de interrupção do resfriamento dasuperfície circunferencial interna.

A Figura 20 é uma vista em seçãotransversal de um sistema de têmpera para temperar assuperfícies circunferenciais internas e externas através deresfriamento por fluxo laminar.

A Figura 21 é uma vista de um testador defadiga por impacto.

A Figura 22 ilustra o resultado de um testede fadiga por impacto conduzido na bucha para esteira C.

A Figura 23 é uma vista em perspectivaexplodida de um cinta rastejadora.

A Figura 24 ilustra uma seção de contato devedação numa peça de vedação plana numa extremidade de umabucha para esteira.

Melhor Maneira Para Executar a Invenção

Fazendo agora referência às Figuras anexas,a bucha para esteira e o aparelho e método para suafabricação serão descritos a seguir no presente documentode acordo com incorporações da presente invenção.

(1) Bocal para Resfriamento por FluxoLaminar da Superfície Circunferencial Interna

As Figuras l(a), 1 (b) e l(c) ilustramexemplos do bocal para resfriamento por fluxo laminar dasuperfície circunferencial interna. Nestes exemplos, abucha para esteira é carregada numa condição vertical num sistema de têmpera.

No exemplo ilustrado na Figura l(a), umtubo orientador 2 apresentando um diâmetro externo menor doque o diâmetro interno de uma bucha para esteira 1 ficadisposto no lado da superfície circunferencial interna dasbuchas para esteira 1 e um membro desviador 3 é pressionadocontra a peça de vedação plana na face superior deextremidade das buchas para esteira 1 . O lado inferior domembro desviador 3 é constituído por uma superfícieesférica ou uma superfície curva similar. Neste arranjo, ummeio para resfriamento flui para cima desde baixo (conformeindicado pela seta P) dentro do tubo orientador 2 e édesviado pelo membro desviador 3 (conforme indicado pelaseta Q) numa posição mais alta do que a posição maiselevada das buchas para esteira 1. A partir daí, o meiopara resfriamento flui (conforme indicado pela seta R)dentro do espaço definido pela superfície circunferencialexterna do tubo orientador 2 e a superfície circunferencialinterna das buchas para esteira 1.

No exemplo ilustrado na Figura 1(b), asuperfície circunferencial externa de um tubo orientador 4é tratada de maneira a apresentar irregularidades 5, quepromovem a destruição da película de vapor no momento de têmpera.Exceto pelo ponto acima, o exemplo daFigura 1 (b) basicamente não difere do exemplo da Figura 1 (a).

Exceto pelos métodos para geração de umfluxo laminar ilustrados nas Figuras l(a) e 1 (b) , existemtécnicas tais como aquela ilustrada na Figura l(c) deacordo com a qual se forma um meio para resfriamentodescarregado a partir de um bocal interno 6 é borrifado nasuperfície circunferencial interna das buchas para esteira1 para preencher o espaço definido pelo bocal interno 6 e asuperfície circunferencial interna das buchas para esteira1 como meio para resfriamento, enquanto a extremidadesuperior das buchas para esteira 1 está sendo fechada demaneira que um fluxo laminar é dirigido numa direçãolongitudinal para baixo das buchas para esteira 1. Nestatécnica, é necessário controlar a taxa de fluxo em relaçãoao diâmetro interno das buchas para esteira 1 . Isto ficaaparente a partir do fato de que permanece válido orelacionamento essencialmente idêntico ao da geração de umfluxo laminar através do tubo orientador 2 anteriormentedescrito. 0 resfriamento por fluxo laminar por meio dobocal interno 6 apresenta um recurso através do qual ummeio para resfriamento constantemente frio pode serfornecido uniformemente às partes superior, intermediária einferior da superfície circunferencial interna de uma buchapara esteira. Fica aparente que quando se executasimultaneamente a têmpera de superfícies circunferenciaisexternas de um conjunto de sobreposta buchas usando, porexemplo, guias de separação intermediárias, o resfriamentopor fluxo laminar acima é adequadamente utilizado paraaumentar a capacidade de endurecimento no vão entre buchasadjacentes para esteiras e formar um invólucro endurecidopor têmpera nas peças de vedação planas em ambas as facesde extremidade das buchas para esteira. Para assegurar adescarregabilidade e a capacidade de resfriamento uniformedo fluxo laminar na superfície circunferencial interna, épreferível que os borrifos sejam angulados para ficaremvoltados para baixo conforme mostrado na figura formandoassim um fluxo direcionado numa direção de descarga. Estatécnica é convenientemente aplicada ao resfriamento dasuperfície circunferencial interna de um tubo cilíndricomais longo. Entretanto, o método para geração de um fluxolaminar fazendo uso de jatos oriundos do bocal interno 6requer um certo número de orifícios de bocal com o objetivode assegurar uma taxa de fluxo acima de um certo nível erevela propriedades desvantajosas tais como baixacontrolabilidade na interrupção do resfriamento dasuperfície circunferencial interna no meio do curso.Portanto, este método deveria ser empregado tanto emconsideração do custo quanto de suas propriedades. Quandose leva em conta o desempenho de custo e as propriedades de suspensão, o método para geração de um fluxo laminarutilizando o tubo orientador 2 é vantajoso. Para verificarum fluxo laminar, é preferível colocar o bocal borrifadordentro de um tubo cilíndrico transparente e inspecionarvisualmente a condição (pressão, taxa de fluxo) sob a qualas bolhas de ar causadas pelo borrifo desaparecem.

As Figuras 2(a) e 2 (b) ilustram membrosdesviadores de acordo com as modificações. Fica aparenteque a configuração do lado inferior do membro desviador nãoestá limitada a faces curvadas tais como aquelas ilustradasnas Figuras l(a) e 1 (b) , e o mesmo efeito do membro curvodesviador pode ser alcançado por um membro desviador 3Aapresentando um perfil triangular no seu lado inferiorconforme ilustrado na Figura 2(a) ou um membro desviador 3Bapresentando um perfil trapezoidal no seu lado inferiorconforme ilustrado na Figura 2(b).

(2) Guia de Divisão

A Figura 3 ilustra o layout e configuraçãode uma guia de divisão usada quando do resfriamento dassuperfícies circunferenciais internas de duas buchas paraesteira numa condição sobreposta.

Conforme ilustrado na Figura 3, a guia dedivisão para separar um meio para resfriamento de umasuperfície circunferencial interna de um meio pararesfriamento de uma superfície circunferencial externacompreende uma guia de divisão superior 7, uma guia dedivisão inferior 8, e uma guia de divisão intermediária 9.as guias de separação superior e inferior 7, 8 apresentam,nas suas superfícies circunferenciais internas, seçõescilíndricas delgadas 7a, 8a, respectivamente, para impediro resfriamento da superfície circunferencial interna e sãopressionadas contra peças de vedação planas em ambas asfaces de extremidade das buchas para esteira 1 e contrapeças chanfradas da superfície circunferencial interna dasbuchas para esteira 1. Além disso, a guia de divisãointermediária 9 apresenta, na sua superfíciecircunferencial interna, seções cilíndricas delgadas 9a, 9apara impedir o resfriamento da superfície circunferencialinterna. As buchas adjacentes para esteiras 1 estãosobrepostas umas às outras através da guia de divisãointermediária 9 numa maneira tal que suas faces deextremidade ficam expostas. Com este arranjo, oresfriamento da superfície circunferencial interna nasproximidades de ambas as faces de extremidade de cada umadas buchas para esteira 1 é desacelerado e ambas as facesseções de extremidade são efetivamente aquecidas peloaquecimento adicional por indução a partir da superfíciecircunferencial externa de maneira que a camada desuperfície da peça de vedação plana de cada face deextremidade podem ser endurecidas por têmpera até umaprofundidade de não mais do que metade da espessura deparede da bucha para esteira 1 a partir da superfíciecircunferencial externa.(3) Corpo cilíndrico de circunferênciaexterna para resfriamento por fluxo intratubo (resfriamentopor fluxo laminar) da superfície circunferencial externa

As Figuras 4(al), 4(a2) a 4(dl), 4(d2)exemplificam corpos cilíndricos de circunferência externapara resfriamento por fluxo intratubo da superfíciecircunferencial externa.

Num corpo cilíndrico de circunferênciaexterna 10 ilustrado nas Figuras 4(al) e 4(a2), um indutorde aquecimento com formato similar ao de uma sela 11 e umacamisa externa de resfriamento da superfíciecircunferencial 12 são formados integralmente. Observe-seque o número de referência 13 designa um material isolantee o número de referência 14 designa ferro ferrite. Nesteexemplo, o meio para resfriamento formando um fluxo laminaré fornecido a partir de um número de orifícios de bocaldefinidos na camisa externa de resfriamento da superfíciecircunferencial 12.

A camisa externa de resfriamento dasuperfície circunferencial 12 não é necessariamenteintegral com o indutor de aquecimento com formato similarao de uma sela 11 mas pode ser dividida em, por exemplo,duas partes. É possível de forma óbvia arranjar estas duasmetades de maneira tal a ficarem localizadas em posiçõesonde não sofrem aquecimento por indução por parte doindutor de aquecimento com formato similar ao de uma seladurante aquecimento por indução e a combina-las para formaro tubo cilíndrico quando se interrompe o aquecimento porindução para iniciar o resfriamento da superfíciecircunferencial externa. Neste caso, um dispositivointrincado tal como o material isolante 13 é aparentementedesnecessário.

As Figuras 4(bl) e 4(b2) ilustram um corpocilíndrico de circunferência externa 15 apresentando umabobina espiral 16 inserida no presente documento. 0 númerode referência 13 designa um material isolante. As Figuras4(cl) e 4(c2) ilustram um tubo de circunferência externa 17no qual um corpo cilíndrico é inserido no orifício dabobina espiral 16 com o material isolante 13 comoseparador.

Além disso, as Figuras 4 (dl) e 4(d2)ilustram um corpo cilíndrico de circunferência externa 18no qual a camisa externa de resfriamento da superfíciecircunferencial 12 fica disposta na seção de circunferênciaexterna da bobina espiral 16 com o material isolante 13como separador. Neste exemplo, o meio para resfriamentoformando um fluxo laminar é fornecido a partir de um númerode orifícios de bocal definidos na camisa externa deresfriamento da superfície circunferencial 12, tal como nocaso ilustrado nas Figuras 4(al) e 4(a2).

Aparentemente, a camisa externa deresfriamento da superfície circunferencial 12 das Figuras4 (d1) e 4(d2) efetivamente funciona, quando dividida empartes tal como na camisa externa de resfriamento dasuperfície circunferencial 12 anteriormente descritacomposta por duas metades. Neste caso, não existeaparentemente a necessidade de usar um dispositivointrincado tal como o material isolante 13.

Nestes corpos cilíndricos de circunferênciaexterna 10, 15, 17 e 18, é preferível em vista dadescarregabilidade do meio para resfriamento por fluxolaminar para resfriar a superfície circunferencial externaque o meio para resfriamento seja introduzido a partir daextremidade superior ou da extremidade inferior da buchapara esteira 1 e descarregado a partir da extremidadeoposta. Também é possível que o meio para resfriamento sejaintroduzido a partir de ambas as extremidades das buchaspara esteira 1 conforme indicado pela setas SeT na Figura5 e descarregado a partir do centro das buchas para esteira1 conforme indicado pela setas U e V. Uma outra alternativacorresponde à introdução do meio para resfriamento a partirdo centro e descarga a partir de ambas as extremidades, deforma oposta ao caso descrito acima.

(4) Sistema âe Têmpera

A Figura 6 é um diagrama esquemáticoestrutural exemplificando um sistema de têmpera.

Num sistema de têmpera 20, um suporte decoluna 22 se eleva verticalmente numa base 21 na qual umaquecedor por indução 23 e um sistema de refrigeração 24estão apoiados. Na parte inferior do suporte de coluna 22,um primeiro membro de braço 25 fica suportado por um meiode elevação (não ilustrado) de maneira a ser elevado ebaixado livremente. Na parte superior do suporte de coluna22, um segundo membro de braço 28 fica suportado por ummotor elevador 26 e um parafuso esférico 27 de maneira aser elevado e baixado livremente. No presente documento, oaquecedor por indução 23 compreende um transformador dealta freqüência 29 conectado a uma fonte de energia de altafreqüência (não ilustrada) e uma bobina espiral 30 dispostana superfície circunferencial externa do condutor deesteiras 1, ficando conectado ao transformador de altafreqüência 29.

0 sistema de refrigeração 24 compreende otubo orientador (tubo orientador de água) 2 para uso noresfriamento da superfície circunferencial interna dasbuchas para esteira 1 e uma camisa externa de resfriamentoda superfície circunferencial 12 para resfriar a superfíciecircunferencial externa das buchas para esteira 1, por meiodo que é possível controlar o resfriamento da superfíciecircunferencial interna e o resfriamento da superfíciecircunferencial externa de forma independente.

Suportado no primeiro membro de braço 25 seencontra um sistema de suporte essencialmente cilíndrico 31para suportar as buchas para esteira 1 que ficam dispostascoaxialmente com o tubo orientador 2 e rotacionalmente aoredor de seu eixo. Um motor de engrenagens 32 para girarpara a frente e para trás o sistema de suporte 31 por meiode uma correia acionadora fica também suportado no primeiromembro de braço 25. a guia de divisão inferior 8 estáfixada na extremidade superior do sistema de suporte 31.Suportado no segundo membro de braço 2 8 se encontra umdispositivo de pressão 34 que é movido verticalmente por umcilindro de ar 33 e a guia de divisão superior 7 ficafixada à extremidade inferior do dispositivo de pressão 34.Numa posição adjacente à camisa externa de resfriamento dasuperfície circunferencial 12 na base 21 fica disposto umtermovisualizador 35 para medir a temperatura da superfíciecircunferencial externa das buchas para esteira 1 demaneira a ser movimentável verticalmente por um cilindro dear 36.

A operação de têmpera através do uso dosistema de têmpera 20 da estrutura acima é executada com ummaterial da bucha para esteira que é colocado no presentesistema depois de ser aquecido completamente até umatemperatura de têmpera em um processo diferente, ou quefica submetido a um aquecimento por indução através do usodo aquecedor por indução 23 depois de ser colocado nopresente sistema. Para colocar as buchas para esteira 1 nosistema de têmpera 20, o sistema de suporte 31 é elevadoaté uma posição especificada através da elevação doprimeiro membro de braço 25 e depois da colocação dasbuchas para esteira 1 no sistema de suporte 31, o segundomembro de braço 28 é baixado até um nível especificadoatravés do acionamento do motor elevador 26. Então, odispositivo de pressão 34 é baixado por ação do cilindro dear 33 com a guia de divisão superior 7 posicionada naextremidade inferior do dispositivo de pressão 34 sendopressionada contra a face superior de extremidade dasbuchas para esteira 1.

A partir daí, o primeiro membro de braço 25e o segundo membro de braço 28 são baixados de maneirasíncrona, inserindo assim o tubo orientador 2 no orifíciodas buchas para esteira 1 e fechando a superfíciecircunferencial externa das buchas para esteira 1 com abobina espiral 30 e a camisa externa de resfriamento dasuperfície circunferencial 12. Então, uma série deprocessos de têmpera é executada de uma maneira tal queenquanto se executa o aquecimento por indução a partir dasuperfície circunferencial externa, executa-se oresfriamento a partir da superfície circunferencial internae após o esgotamento de um intervalo de tempo previamenteespecificado, o aquecimento por indução a partir dasuperfície circunferencial externa é interrompido e é feitoo resfriamento. Durante o aquecimento adicional dasuperfície circunferencial externa, o sistema de suporte 31é girado em torno de seu eixo com o objetivo de promover umaquecimento uniforme. Durante o resfriamento por fluxolaminar da superfície circunferencial externa subseqüente àsuspensão do aquecimento adicional, a rotação do sistema desuporte 31 é interrompida. No início do resfriamento dasuperfície circunferencial externa, a temperatura dasuperfície circunferencial externa das buchas para esteira1 é medida por meio do termovisualizador 35 para assegurara qualidade de têmpera da superfície circunferencial externa.

(5) Sistema de tratamento térmico

A Figura 7 é um diagrama esquemáticoestrutural exemplificando um sistema de tratamento térmico.

Um sistema de tratamento térmico 40compreende uma fornalha de aquecimento (aquecedor) deindução do tipo túnel 41 para aquecer de maneiraessencialmente uniforme toda a bucha para esteira 1 até umatemperatura de têmpera; e um sistema transportador 42 paracarregar as buchas para esteira 1 que foram aquecidas pelafornalha de aquecimento de indução do tipo túnel 41 paradentro do sistema de têmpera 20 e carregar as buchas paraesteira 1 que tenham sido submetidas a um tratamento detêmpera para fora do sistema de têmpera 20.

O uso do sistema de tratamento térmico 40permite o aquecimento geral de um conjunto de buchas paraesteira 1 por meio do uso da fornalha de aquecimento deindução do tipo túnel 41, de maneira que pode ser alcançadauma maior produtividade de aquecimento. Empilhando oconjunto de buchas para esteira 1 que foram simultaneamenteaquecidas, utilizando a guia de divisão intermediáriainterposta entre e elas efetuando o seu tratamento térmicocom o sistema de têmpera 20, é possível obter um índice deprodutividade dramaticamente superior se comparado ao casoem que o aquecimento geral é executado dentro de um sistemade têmpera. Além disso, este proporciona a vantagem de quea degradação das guias de têmpera e outros elementos podeser impedida.

Descrevem-se a seguir exemplos concretos da presente invenção.

(Preparação de buchas para esteira)

A Figura 8 ilustra as dimensões de trêstipos de bucha para esteira usadas nos exemplos a seguir.As bordas destas buchas para esteira no seu lado decircunferência interno são respectivamente cortadas paraformar um chanfro apresentando uma largura de 1 a 1,5 cm. Omaterial de aço utilizado no presente documento é o açocarbono apresentando uma concentração de carbono de cercade 0,5% em massa. O valor DI das buchas A, B é de 0,85polegada e o valor DI da bucha C é de 1,63 polegadas.

(Exemplo 1: Teste de aquecimento 1)

Neste exemplo, o indutor de aquecimento comformato similar ao de uma sela 11 apresentando ferroferrite 14 embutida na superfície circunferencial internado mesmo conforme ilustrado na Figura 9 foi utilizado comoo indutor de aquecimento para aquecimento por indução. Acamisa externa de resfriamento da superfíciecircunferencial 12 foi disposta na face periférica doindutor de aquecimento com formato similar ao de uma sela11 e o tubo orientador (tubo orientador de água) 2 paraágua de resfriamento foi disposto no orifício do indutor deaquecimento 11. A extensão do ferro ferrite embutido 14 eraessencialmente igual à extensão das buchas para esteira 1.0 indutor de aquecimento com formato similar ao de uma sela11 estava afastado a cerca de 3 mm da superfíciecircunferencial externa das buchas para esteira 1 .Utilizou-se uma fonte de energia de aquecimento de altafreqüência de 6 kHz e 300 kW. Na Figura 9, o número dereferência 13 indica um material isolante.

Conforme ilustrado na Figura 10, a buchapara esteira 1 foi fixada nas suas extremidades superior einferior por meio da guia de divisão superior 7 e da guiade divisão inferior 8 para separar o meio para resfriamentopara a superfície circunferencial interna das buchas paraesteira do meio para resfriamento para a superfíciecircunferencial externa do mesmo. Nesta condição, a buchapara esteira 1 é girada numa velocidade de 240 rpm enquantovai sendo aquecida completamente até cerca de 950°. Aenergia de entrada por bucha foi a seguinte: Nas buchaspara esteira A = 50 kW; nas buchas para esteira B = 80 kW;e nas buchas para esteira C = 150 kW. Neste caso, o tempode aquecimento, por exemplo, para as buchas para esteira Bfoi de cerca de 24 segundos.

Determinou-se que se um corpo de metal talcomo SUS304 for usado para as guias de separação 7, 8quando se executa o aquecimento por indução a partir dasuperfície circunferencial externa enquanto as buchas paraesteira estão sendo giradas, ocorre uma descarga elétricanas partes de contato do guia de divisão e nas buchas paraesteira, aquecendo de forma anormal as proximidades daspartes de contato e as faces de extremidade. Portanto,neste exemplo, o amianto, que é um material isolante, foiutilizado como o material das guias de separação 7, 8 paraassim impedir o fenômeno de descarga elétrica anteriormentedescrito. No teste de aquecimento através do uso do indutorde aquecimento com formato similar ao de uma sela 11, édesejável utilizar materiais cerâmicos apresentando uma boadurabilidade tais como Si3N4, mulita, Al2O3 e quartzo como omaterial das guias de separação 7, 8.

Onde o aquecimento por indução a partir dasuperfície circunferencial externa foi executado com duasbuchas para esteira B sobrepostas entre si, o mesmofenômeno de descarga elétrica descrito anteriormenteocorreu nas faces de extremidade sobrepostas das buchaspara esteira, sendo acompanhado por um aquecimento anormal.Neste caso, o fenômeno de descarga elétrica poderia serevitado interpondo-se a guia de divisão intermediária 9feita de amianto excelente num desempenho de isolamentoentre as partes sobrepostas conforme ilustrado na Figura 11.

(Exemplo 2: Teste de aquecimento 2)

Neste exemplo executou-se o aquecimento porindução, utilizando a bobina espiral 16 tal como ilustradona Figura 12 para as buchas para esteira B com o objetivode impedir o fenômeno de descarga elétrica observado noExemplo 1. A configuração básica da bobina espiral 16 é aseguinte: Um tubo de cobre de cplO mm foi enrolado demaneira tal que o espaçamento da bobina foi de 10 a 25 mm,o diâmetro interno da bobina ficou cerca de 15 mm maior doque o diâmetro externo das buchas para esteira, e uma 1/2volta em cada uma das extremidades da bobina ficou paralelacom a face de extremidade associada da bucha para esteira.

Utilizou-se a mesma fonte de energia de alta freqüência doExemplo 1 para aquecer a bucha para esteira B com umaenergia de entrada de 110 kW por bucha. 0 tempo requeridopara o aquecimento das buchas para esteira B até cerca de950° era de cerca de 12 segundos.

Onde o aquecimento foi executado utilizandoguias de separação (ver Figura 10) feitas de SUS304,descobriu-se que não ocorria o fenômeno de descargaelétrica nas partes de contato das guias de separação e oaquecimento anormal devido a este fenômeno poderia ser impedido.Além disso, onde duas buchas para esteira Bsobrepostas uma à outra eram aquecidas, o fenômeno dedescarga elétrica nas partes sobrepostas das buchas paraesteira poderia ser impedido, e portanto descobriu-se apartir deste fato que esta técnica era muito eficaz como ummétodo para aquecimento altamente produtivo paraaquecimento simultaneamente de um conjunto de buchas paraesteira. Além disso, determinou-se que apresentava umarelação custo/benefício muito boa para formar as guias deseparação a partir de metais altamente duráveis.

Aparentemente, a causa principal do impedimento do fenômeno de descarga elétrica que se observano Exemplo 1 é que a direção da corrente que se permitefluir nas buchas para esteira pelo indutor de aquecimentocom formato similar ao de uma sela é paralela ao eixo dasbuchas para esteira cilíndricas, ao passo em que a direçãoda corrente que se permite fluir nas buchas para esteirapelas bobina espiral é igual à direção circunferencial dasbuchas para esteira cilíndricas.

(Exemplo 3: Sistema de refrigeração dasuperfície circunferencial interna e observação deresfriamento condição)

No Exemplo 3, um teste de fluxo por meio deinspeção visual foi executado da seguinte maneira:utilizou-se água como o meio para resfriamento para oresfriamento da superfície circunferencial interna eutilizou-se um tubo de resina acrílica cilíndricotransparente apresentando o mesmo diâmetro interno dasbuchas para esteira no lugar das buchas para esteira. Maisconcretamente, o diâmetro externo do tubo orientador 2 paraágua de resfriamento foi variado de maneira a ser 2, 4, 8,10 e 20 mm menor do que o diâmetro interno das buchas paraesteira (tubo de resina acrílica cilíndrico) 1 conformeilustrado na Figura 13. Através do uso da guia de divisãosuperior 7 incluindo a superfície esférica apresentando umdiâmetro ligeiramente menor do que o diâmetro interno dasbuchas para esteira 1, deixou-se fluir a água deresfriamento para baixo a partir de acima do eixocilíndrico das buchas para esteira para dentro do espaçodefinido pela superfície circunferencial interna das buchaspara esteira Iea superfície circunferencial externa dotubo orientador. A taxa de fluxo de água empregada no testeonde 25, 50, 100, 150, 200 e 300 litros/min.

Como um exemplo comparativo utilizou-se umbocal borrifador 6A conforme ilustrado na Figura 13(b). 0bocal para as buchas para esteira B é projetado de maneiratal que o diâmetro interno do bocal é de cpl,3 mm; odiâmetro externo do bocal é de 15 mm, que é menor do que odiâmetro interno das buchas para esteira (38 mm) em cercade 18 vezes o diâmetro interno do bocal; e os orifícios debocal estão arranjados num padrão de zig-zag para resfriara área da superfície circunferencial interna das buchaspara esteira apresentando um diâmetro que é de cerca de 9 vezes o diâmetro interno do bocal.

Como resultado do teste de fluxo porinspeção visual no qual se utilizou o tubo de resinaacrílica cilíndrico anteriormente descrito, descobriu-seque onde a taxa de fluxo de água era de 25 a 300 litros/mine a diferença entre o diâmetro externo do tubo orientadorde água de resfriamento e o diâmetro interno das buchaspara esteira era de 2 a 20 mm, estabeleceu-se uma boacondição de fluxo laminar isento de aprisionamento de aressencialmente instantaneamente após o início da introduçãoda água de resfriamento. Mais concretamente, efetuou-se umaverificação para estudar a quantidade de água necessáriapara gerar um fluxo laminar com respeito à área de seção doespaço que é determinado pelo diâmetro interno do tubo deresina acrílica cilíndrico e o diâmetro externo do tuboorientador. Descobriu-se a partir do resultado que cerca de9 litros/min · cm2 ou mais eram necessários para o bocal defluxo laminar ilustrado na Figura 13 (a) ao passo em quecerca de 12 litros/min · cm2 ou mais eram necessários para obocal borrifador ilustrado na Figura 13(b). Além disso,determinou-se que após a suspensão de um fornecimento deágua de resfriamento a partir do tubo orientador 2, o fluxolaminar de água esteve a ponto de ser descarregado por suaprópria força de inércia, porém foi arrastado de volta poruma força de reação que havia sido gerada por uma condiçãode vácuo causada dentro do espaço vedado de maneira que eradescarregado lentamente de maneira não-uniforme após apenetração de ar através da saída. Este fenômeno conduz deforma óbvia a uma situação tal que se o resfriamento porfluxo laminar dor interrompido ao longo do resfriamento dasuperfície circunferencial interna, a descarga lenta não-uniforme da água de resfriamento torna o resfriamento dasuperfície circunferencial interna das buchas para esteiranão-uniforme. Isto indica que existem dificuldades natêmpera por meio de auto-aquecimento (ou seja, auto-têmpera) tais como novo resfriamento que é executado após asuspensão do resfriamento da superfície circunferencialinterna ao longo do processo de têmpera.

Na presente invenção, com a intenção dedescarregar rapidamente o fluxo laminar de água por meio daforça de inércia anteriormente mencionada, foi disposta umaválvula introdutora de gás 43 para impedir odesenvolvimento de uma condição de vácuo dentro do espaçovedado, e gases tais como ar foram introduzidos através daválvula introdutora de gás 43 cerca de 0,1 segundo após asuspensão do resfriamento. Como resultado disso pode serconfirmada uma excelente descarregabi1idade.

A quantidade de água e a condição de fluxoda água na superfície circunferencial interna foramobservadas, utilizando o bocal borrifador 6A para as buchaspara esteira B e C (o diâmetro externo do bocal para asbuchas para esteira C = φ25 mm). Como resultado disso,determinou-se que uma boa condição de borrifamento eraalcançada na parte superior das buchas para esteira C ondea taxa de fluxo de água era de 100, 150 e 200 litros/min,porém uma condição satisfatória de borrifamento não podiaser atingida nas partes intermediária e inferior das buchaspara esteira C devido á interferência entre a água que caíada parte superior e da água borrifada. Com uma taxa defluxo de 300 litros/min, o espaço definido pela superfíciecircunferencial interna das buchas para esteira e asuperfície circunferencial externa do bocal borrifador foiessencialmente completamente preenchida com água, a partirda condição refrigerada por borrifamento de maneira que umacondição de fluxo laminar essencialmente perfeita pode serestabelecida. O mesmo resultado foi obtido quando as buchaspara esteira B foram testadas com uma taxa de fluxo de 150litros/min. Foi compreendido a partir desta análise que oresfriamento por borrifamento sob estas condições eraessencialmente equivalente ao resfriamento por fluxolaminar. Onde se utilizou o bocal borrifador 6A, a águafluiu desde o orifício do bocal por um certo tempo depoisde se interromper a água de resfriamento de maneira que nãoera possível esperar a descarregabilidade da água deresfriamento obtida pelo tubo orientador 2 conformedescrito anteriormente.

(Exemplo 4: Exame de métodos de resfriamentoatravés de observação das alterações na temperatura dasuperfície circunferencial externa no resfriamento dasuperfície circunferencial interna)

A bucha para esteira C foi aquecida atécerca de 980° sob as mesmas condições que no Exemplo 2 eentão deixada resfriando por 10 segundos. Foram executadosapenas o resfriamento por fluxo laminar e o resfriamentopor borrifamento anteriormente descritos com taxas de fluxode 100 e 200 litros/min sem executar o aquecimentoadicional com alta freqüência. Observaram-se a velocidade eo grau de uniformidade do resfriamento durante asalterações na temperatura da superfície circunferencialexterna medidas por um foto-termômetro do tipo que dispensacontato físico. Como resultado disso, determinou-se que,com este método de resfriamento por fluxo laminar, aspartes superior, intermediária e inferior das buchas paraesteira foram todas essencialmente uniformemente resfriadasconforme pode ser observado na Figura 14(a). Por outrolado, onde o método de resfriamento por borrifamento foiadaptado, determinou-se que a velocidade de resfriamento daparte superior era praticamente a mesma que aquela doresfriamento por fluxo laminar, porém o resfriamento daspartes intermediária e inferior foi lento conforme visto naFigura 14(b). Pode ser compreendido a partir do resultadoque o método de resfriamento laminar é muito eficaz como ummétodo para resfriamento da superfície circunferencialinterna. Observe-se que onde a taxa de fluxo foi aumentadapara 300 litros/min no caso do método de resfriamento porborrifamento, foi possível obter um resfriamentoessencialmente uniforme. Isto ocorre porque a superfíciecircunferencial interna foi trazida a uma condiçãoresfriada de fluxo laminar conforme indicado no Exemplo 3.

O problema da não-uniformidade observadaquando as buchas para esteira CeB foram resfriadasatravés do resfriamento por borrifamento se torna maissério no caso das buchas para esteira A que apresentam umdiâmetro interno menor e foram resfriadas sob uma condiçãomais difícil. É aparentemente muito difícil que oresfriamento por borrifamento resfrie uniformemente assuperfícies circunferenciais internas de um conjunto debuchas para esteira ao mesmo tempo com suas faces deextremidade estando sobrepostas umas às outras.

Neste exemplo se executou um outro teste.Concretamente, duas buchas para esteira B com suas faces deextremidade estando sobrepostas foram submetidas apenas aoresfriamento da superfície circunferencial interna sob asmesmas condições do Exemplo 2, e foram medidas alteraçõesna temperatura das superfícies circunferenciais externas damesma maneira descrita anteriormente. Como resultado disso,determinou-se que as superfícies circunferenciais externasdas duas buchas para esteira B eram inteiramente eessencialmente uniformemente resfriadas e o método deresfriamento por fluxo laminar provou ser muito eficaz comoum método de resfriamento da superfície circunferencialinterna de um corpo cilíndrico de diâmetro reduzido.

Além disso, depois que o resfriamento dasuperfície circunferencial interna de duas buchas paraesteira B foi executado durante 3 segundos, o resfriamentoda superfície circunferencial interna foi suspenso por 2segundos para recuperar a temperatura da superfíciecircunferencial interna e então se efetuou novamente oresfriamento. Neste caso, foi confirmado que mudanças natemperatura das superfícies circunferenciais externas foramuniformes e o efeito de melhoria da descarregabi1 idade daágua de resfriamento foi alcançado através da operação daválvula introdutora de gás 43 do Exemplo 3.

(Exemplo 5: Confirmação do efeito de isolamento térmico das guias de separação)

A Figura 15 ilustra uma guia de divisãoutilizada para as buchas para esteira C no Exemplo 5.Conforme ilustrado na Figura 15, a guia de divisão superior7 e a guia de divisão inferior 8 apresentam seçõescilíndricas delgadas 7a, 8a, respectivamente, cada uma com10 mm de extensão, que ficam dispostas próximo dasuperfície circunferencial interna das buchas para esteira1, para impedir o resfriamento da superfíciecircunferencial interna. Estas seções cilíndricas delgadas7a, 8a são projetadas para serem fixadas em contato com oschanfros das buchas para esteira 1 que apresentam um ângulode cerca de 45 graus. Utilizou-se SUS304 e amianto comomaterial das guias de separação.

Depois de as buchas para esteira C haveremsido aquecidas e resfriadas sob as mesmas condições doExemplo 4, utilizando as guias de separação 7, 8, executou-se o resfriamento da superfície circunferencial interna coma taxa de fluxo de 200 litros/min e com um tubo orientadorapresentando um diâmetro externo 8 mm menor do que odiâmetro interno das buchas para esteira. Verificaram-sealterações de temperatura na superfície circunferencialexterna. Como resultado disso, determinou-se que oresfriamento da superfície circunferencial externa foisignificativamente retardado nas proximidades das guias deseparação 7, 8, de maneira que o efeito de prevenção doresfriamento das guias de separação ficou claramenteconfirmado. Onde se utilizou amianto apresentando um efeitomais notável de isolamento térmico, observou-se que oefeito de prevenção do resfriamento era mais marcante.

O mesmo efeito de prevenção do resfriamentofoi confirmado na medição das alterações de temperatura dassuperfícies circunferenciais externas no caso em que duasbuchas para esteira B estavam sobrepostas uma à outra com aguia de divisão intermediária 9 (ver Figura 3) dispostaentre elas e depois que o aquecimento foi efetuado sob asmesmas condições do Exemplo 2, executou-se o resfriamentoda superfície circunferencial interna com uma taxa de fluxode 200 litros/min e com um tubo orientador apresentando umdiâmetro externo 8 mm menor do que o diâmetro interno dasbuchas para esteira. No exemplo descrito mais adiante,descobriu-se que o efeito de prevenção do resfriamento dasguias de separação superior, intermediária e inferior eraextremamente útil como um meio para o endurecimento portêmpera das peças de vedação planas em ambas as faces deextremidade de uma ou de um conjunto de buchas para esteiraatravés do resfriamento da superfície circunferencial externa.

(Exemplo 6: Teste de têmpera 1)

No Exemplo 6, efetuou-se uma verificação noseguinte caso: Após o aquecimento através do uso do indutorde aquecimento com formato similar ao de uma sela deExemplo 1, permitiu-se que a bucha para esteira esfriassepor um período de tempo previamente especificado sob ascondições ilustradas na Tabela 1. Então, enquanto seexecutava o aquecimento adicional por indução a partir dasuperfície circunferencial externa sob condições similaresàs condições do aquecimento, o resfriamento por fluxolaminar com diversas taxas de fluxo e o resfriamento porborrifamento descrito no Exemplo 3 foram aplicados àsuperfície circunferencial interna, utilizando um tuboorientador apresentando um diâmetro externo 8 mm menor doque o diâmetro interno das buchas para esteira. Uma vezcompletado o resfriamento verificou-se se haviam surgidoirregularidades de têmpera por meio de uma medição dadureza das superfícies circunferenciais internas eexternas.

Tabela 1

Condições de Têmpera

<table>table see original document page 88</column></row><table>

Os tempos necessários para o resfriamentoprévio da superfície circunferencial interna ilustrada naTabela 1 foram determinados por meio de uma pesquisapreliminar das distribuições de dureza por têmpera nasseções das paredes das buchas para esteira A, B e C. Porexemplo, a Figura 16 ilustra distribuições de durezaobtidas nos seguintes casos (I) e (II) : (I) 0 caso detêmpera (TSQ) onde após o aquecimento da buchas paraesteira B até cerca de 950° a partir da superfíciecircunferencial externa, executa-se o resfriamento préviocom diversos tempos de resfriamento por fluxo laminar dasuperfície circunferencial interna e a partir daí, asuperfície circunferencial externa é resfriada através doresfriamento por borrifamento. (II) 0 caso de têmpera(TSIQ) onde o aquecimento por indução a partir dasuperfície circunferencial externa é continuado enquanto seexecuta resfriamento prévio durante 5,5 segundos e então, oaquecimento é interrompido e a superfície circunferencialexterna é resfriada pelo resfriamento por borrifamento.Pode ser compreendido a partir da Figura 16 que se assuperfícies circunferenciais internas e externas foremresfriadas ao mesmo tempo no caso de TSQ, a parede dasbuchas para esteira fica endurecida de face a face, porém,se for disposto um tempo de antecipação de 4 a 6 segundos,é possível obter uma distribuição de dureza em linha com osobjetivos da presente invenção. Determinou-se também que nocaso de têmpera TSIQ com um tempo de antecipação de 5,5segundos (indicado por χ na Figura 16), o invólucroendurecido por têmpera na superfície circunferencialexterna é formado mais espesso em linha com os objetivos dapresente invenção e a camada interna temperada não-endurecida se torna mais estável e mais mole.

A camisa para resfriamento por borrifamentoda superfície circunferencial externa usada no Exemplo 6apresenta bocais apresentando um diâmetro interno de 1,5 mme arranjados num padrão zig-zag a intervalos de 13,5 mm. Afolga entre a superfície circunferencial externa das buchaspara esteira e a superfície circunferencial interna dacamisa é de 30 mm para as buchas para esteira A, B e C.

A Tabela 2 ilustra o resultado da têmpera das superfícies circunferenciais internas e externas.Quando duas buchas para esteira sobrepostas A foramtemperadas através da têmpera de fluxo laminar, não foramencontradas irregularidades de têmpera nas superfíciescircunferenciais internas de maneira que pôde ser garantidauma excelente qualidade de têmpera. Em contraste com isto,irregularidades de têmpera permaneceram na parte inferiorda superfície circunferencial interna no caso doresfriamento por borrifamento mesmo quando uma bucha paraesteiras foi temperada, porque o diâmetro interno dasbuchas para esteira era menor do que a extensão das buchaspara esteira. Descobriu-se a partir de uma avaliaçãobaseada na proporção entre a extensão (L) e o diâmetrointerno (d) (ou seja, L/d) das buchas para esteira A, B e Cque é provável que as irregularidades de têmpera persistamquando a razão L/d for de cerca de 3,3 ou mais. Orelacionamento entre a razão L/d e a probabilidade deocorrência de irregularidades de têmpera é muito importanteem vista da descarregabilidade da água borrifada na partesuperior.<table>table see original document page 91</column></row><table>Executou-se o resfriamento da superfíciecircunferencial interna enquanto se dirigia seqüencialmentea água borrifada jateada do bocal interno para baixo demaneira tal que a água borrifada na parte inferiorapresente um ângulo para baixo de 3 0 graus no máximo e comoresultado disso, o problema de irregularidades de têmperana superfície circunferencial interna poderia ser quase quesolucionado. Entretanto, quando se executa a têmpera deduas ou mais buchas para esteira ao mesmo tempo, não foipossível evitar a ocorrência de irregularidades de têmpera.

Onde duas buchas para esteira B e uma buchapara esteira C foram temperadas com uma taxa de fluxo deágua borrifada nas suas superfícies circunferenciaisinternas de 200 litros/min e 300 litros/minrespectivamente, determinou-se que a ocorrência deirregularidades de têmpera nas superfícies circunferenciaisinternas foi evitada. De forma óbvia, isto se deve ao fatode que a água borrifada assume o formato de um fluxolaminar nas superfícies circunferenciais internas conformedescrito no Exemplo 3.

Onde duas buchas para esteira B foramtemperadas sob a condição de que a diferença entre odiâmetro interno das buchas para esteira e o diâmetroexterno do tubo orientador fosse de 8 mm e a taxa de fluxode água fosse de 25,50 litros/min, determinou-se queligeiras irregularidades de têmpera começam a ocorrer naspartes inferiores das superfícies circunferenciais internasdas buchas para esteira com uma taxa de fluxo de 25litros/min. Portanto, para a têmpera uniforme dassuperfícies circunferenciais internas, é desejável que avelocidade de fluxo da água seja de 1 m/seg ou mais e ataxa de fluxo da água seja de 0,1 1itros/min·cm2 ou mais.

Neste exemplo encontram-se muitasirregularidades de têmpera ocorrendo na superfíciecircunferencial externa na parte inferior das buchas paraesteira dispostas numa condição vertical e isto éaparentemente atribuível a irregularidades de resfriamentodevidas á interferência entre a água borrifada pararesfriamento da superfície circunferencial externa e oindutor de aquecimento com formato similar ao de uma sela.

É também aparente que, no caso de buchas para esteira C, aocorrência de irregularidades de têmpera na superfíciecircunferencial externa pode ser impedida efetuando-se oresfriamento por borrifamento da superfície circunferencialexterna seqüencialmente à remoção do indutor de aquecimentocom formato similar ao de uma sela dentro de cerca de trêssegundos após haver-se completado o aquecimento adicionalpor indução.

Embora a condição para o aquecimento geralpor alta freqüência neste exemplo seja a mesma que noExemplo 1, o uso de uma camisa externa de resfriamento dasuperfície circunferencial pode reduzir a dissipação decalor no momento de aquecimento das buchas para esteira demaneira que o tempo de aquecimento também pode ser reduzidode cerca de 20% se comparado ao caso do Exemplo 1.Portanto, fica aparente que uma redução no tempo deaquecimento é possível aumentando-se a eficiência doisolamento térmico. Isto também funciona no bocal dispostonas seções de circunferência interna das buchas para esteira.

(Exemplo 7: Teste de têmpera 2)

Neste exemplo, duas buchas para esteira Bforam inicialmente aquecidas utilizando a bobina espiral doExemplo 2 e então deixando que estas esfriassem sob ascondições ilustradas na Tabela 1 durante um período detempo previamente especificado. A partir daí, assuperfícies circunferenciais internas foram resfriadas peloresfriamento por fluxo laminar ou resfriamento porborrifamento enquanto se executava o aquecimento adicionalpor indução a partir das superfícies circunferenciaisexternas por um período de tempo previamente especificadosob essencialmente as mesmas condições que a condição deaquecimento. Depois de interromper o aquecimento porindução adicional, a bobina foi removida dentro de umintervalo de segundo e subseqüentemente, executou-se oresfriamento da superfície circunferencial externa. Depoisde uma série destes processos de têmpera, a ocorrência deirregularidades de têmpera foi verificada por meio demedição da dureza das superfícies circunferenciais internase externas. 0 resultado aparece ilustrado na Tabela 3. ATabela 3 ilustra também o resultado do resfriamento porborrifamento das circunferências externas através dasfolgas da bobina.<table>table see original document page 96</column></row><table>As irregularidades de têmpera nassuperfícies circunferenciais externas que constituíam umproblema no Exemplo 6 puderam ser completamente removidasquando a bobina era deslocada. Quando do resfriamento dasuperfície circunferencial externa através das folgas dabobina foi efetuado sem deslocamento da bobina, não formaobservadas irregularidades de têmpera significativas queacarretassem uma dureza Rockwell de HrC 50 ou menos, poréma dureza média de têmpera das superfícies circunferenciaisexternas se reduziu de cerca de HrC 2 a 3 . De forma óbvia,há espaço para melhoria em termos de resistência aodesgaste das buchas para esteira.

Neste exemplo, a qualidade de têmpera foiverificada nas peças de vedação planas de ambas as faces deextremidade das buchas para esteira C quando a têmpera foiexecutada através do uso das guias de separação descritasno Exemplo 5, nos casos onde a extensão das seçõescilíndricas delgadas 7a, 8a (ver Figura 15) dispostas paraas guias de separação era de 10 mm e 3 mm e no caso em queas seções cilíndricas delgadas 7a, 8a não estavamdispostas. As Figuras 17(al), 17(a2); 17(bl), 17(b2);17 (c1) e 17 (c2) ilustram, para fins de comparação, asestruturas macroscópicas nas proximidades de ambas as facesde extremidade das buchas para esteira quando a extensãodas seções cilíndricas delgadas é de 0 mm, 3 mm e 10 mm,respectivamente. Fica óbvio a partir destas Figuras que, namedida em que aumenta a extensão das seções cilíndricasdelgadas das guias de separação, a superfíciecircunferencial externa do invólucro endurecido por têmperafica mais próxima do lado da circunferência interna. Acimade tudo, onde se utilizam guias de separação feitas deamianto e apresentando seções cilíndricas delgadas de 10 mmde extensão, o invólucro endurecido por têmpera descritoacima fica completamente ligado à superfíciecircunferencial interna.

A Figura 18 ilustra as durezas desuperfície das peças de vedação planas, que correspondem àsFiguras 17(al), 17(a2) to 17(cl), 17(c2). Conforme ficaaparente a partir destes resultados, as peças de vedaçãoplanas podem ser endurecidas por têmpera até umaprofundidade que é igual a ou mais do que a metade daespessura das buchas para esteira a partir da superfíciecircunferencial externa, através da utilização do efeito deprevenção do resfriamento das guias de separação quando seexecuta o resfriamento prévio da superfície circunferencialinterna enquanto se executa o aquecimento adicional porindução a partir da superfície circunferencial externa.

Quando da montagem de duas buchas paraesteira B de maneira a ficarem sobrepostas, uma guia dedivisão (ver Figura 3) feita de SUS304 foi interposta entreas buchas para esteira. Então, as duas buchas para esteiraforam aquecidas por indução ao mesmo tempo esubseqüentemente temperadas sob as condições ilustradas naTabela 1. Como resultado disso, determinou-se que as peçasde vedação planas nas faces de extremidade entre as quais aguia de divisão intermediária estava disposta foramendurecidas por têmpera de maneira similar ao caso dasbuchas para esteira C.

(Exemplo 8: Teste de têmpera 3)

No Exemplo 8, uma bucha para esteira C foiaquecida completamente sob as mesmas condições do Exemplo 7e então efetuou-se o encharcamento deixando-se a bucha paraesteira C resfriar por 10 segundos. Depois que oaquecimento adicional por indução a partir da superfíciecircunferencial externa e o resfriamento por fluxo laminarda superfície circunferencial interna haviam sidoexecutados simultaneamente durante 16 segundos, oaquecimento adicional e o resfriamento da superfíciecircunferencial interna foram interrompidos durante quatrosegundos. subseqüentemente, executou-se o resfriamento apartir das superfícies circunferenciais internas eexternas, completando assim a operação de têmpera. Em umcaso, quando da interrupção do resfriamento da superfíciecircunferencial interna, introduziu-se ar através daválvula introdutora de gás 43 descrita no Exemplo 3 com oobjetivo de aumentar a descarregabilidade do fluxo laminardurante a interrupção. Em um outro caso, não foiintroduzido o ar. A partir de uma comparação feita entreestes dois casos, foi determinado que apenas no caso em quea descarregabi1idade do fluxo laminar durante a interrupçãofoi aumentada não ocorreram irregularidades de têmpera nasuperfície circunferencial interna das buchas para esteiraC de maneira que pôde ser alcançado um excelente padrão dequalidade.

Na Figura 19 ilustra-se a distribuição dedureza num direção da espessura no centro das buchas paraesteira C submetidas a auto-têmpera em comparação com adistribuição obtida no Exemplo 7 no qual a têmpera foiefetuada sob baixa temperatura (180°, 2 horas). Compreende-se a partir da Figura 19 que o invólucro endurecido portêmpera da superfície circunferencial interna da bucha paraesteira C submetida à auto-têmpera foi ligeiramentetemperado.

(Exemplo 9: Teste de resfriamento por fluxolaminar conduzido na superfície circunferencial externa)

No Exemplo 9, a superfície circunferencialexterna das buchas para esteira B foi resfriada por meio deresfriamento por fluxo laminar. A Figura 20 ilustra aconfiguração esquemática de um sistema para temperar assuperfícies circunferenciais internas e externas através doresfriamento por fluxo laminar. Este sistema de têmperaestá projetado de maneira tal que se dispõe um corpocilíndrico de circunferência externa 44 apresentando umdiâmetro interno maior do que o diâmetro externo das buchaspara esteira 1; permite-se que um meio para resfriamentoflua numa direção axial das buchas para esteira 1 entre asuperfície circunferencial externa das buchas para esteiraIeo corpo cilíndrico de circunferência externa 44; e sedispõe uma bobina de alta freqüência espiral 45 de maneiratal a envolver o corpo cilíndrico de circunferência externa44. No presente documento, o corpo cilíndrico decircunferência externa 44 é feito de um material de quartzoapresentando uma espessura de parede de 5 mm. Observe-seque o número de referência 46 designa um material isolante.

Embora se empregassem as mesmas condiçõesde resfriamento e aquecimento descritas anteriormente, ataxa de fluxo de água na superfície circunferencial externafoi de 300 litros/min e a taxa de fluxo de água nasuperfície circunferencial interna foi de 200 litros/min.Como resultado disso, determinou-se que a dureza dasuperfície circunferencial externa era a mesma que natêmpera com a bobina disposta conforme ilustrado na Tabela3 do Exemplo 7. Pode ser compreendido a partir disso que oresfriamento por fluxo laminar da superfíciecircunferencial externa é desejável em vista da resistênciaao desgaste das buchas para esteira e poupa o investimentono equipamento para deslocamento da bobina.

(Exemplo 10)

No Exemplo 10, a resistência da bucha paraesteira C que foi submetida ao tratamento térmico deExemplo 7 e então têmpera a 180° durante duas horas e aresistência da bucha para esteira C que foi submetidaapenas a auto-têmpera da superfície circunferencial internado invólucro endurecido por têmpera descrita no Exemplo 8foram respectivamente medidas. Como um exemplo comparativofoi verificada a resistência da bucha para esteira Cpreparada por meio de têmpera por carburização de ummaterial metálico SCM420 e têmpera a 180° durante duashoras. O testador de fadiga por impacto ilustrado na Figura21 foi usado na avaliação de resistência. Especificamente,as cargas de impacto correspondentes a duas, três e quatrovezes o peso do veículo (50,000 kg) foram impostas àsamostras e verificou-se o número de impactos aplicados acada amostra até que ocorresse a sua destruição. A Figura22 ilustra o resultado desta medição. Conforme ficaaparente a partir do resultado de medição, as buchas paraesteira de acordo com a presente invenção apresentaram umamaior resistência a impacto e à fadiga do que as buchaspara esteira preparadas através do tratamento convencionalpor meio de carburização. Determinou-se que a bucha paraesteira, cuja superfície circunferencial interna doinvólucro endurecido por têmpera foi auto-temperadaconforme descrito no Exemplo 8, é também excelente emresistência de maneira que melhorias significativas emprodutividade e redução de custos podem ser esperadasgraças à exposição da necessidade de um outro tratamentotêmpera em baixa temperatura.

Claims

1. Método para a fabricação de buchas paraesteira (1)que compreende, numa série de processos de resfriamentonos quais por meio do uso de um sistema de resfriamento (20) capazde realizar aquecimento por indução da superfície circunferencialexterna de uma bucha para esteira (1) e capaz de realizarindependentemente o resfriamento da superfície circunferencialinterna e resfriamento da superfície circunferencial externaenquanto pressiona uma guia de separação contra cada face deextremidade da bucha para esteira de maneira tal que um meio pararesfriamento da superfície circunferencial interna da bucha paraesteira e um meio para resfriamento da superfície circunferencialexterna não interfiram entre si, depois de ajustar um material debucha para esteira, que foi aquecida completamente até umatemperatura de resfriamento, no sistema de resfriamento capaz derealizar aquecimento adicional por indução a partir da superfíciecircunferencial externa, caracterizado por:a) realiza-se o resfriamento prévio da superfíciecircunferencial interna do material da bucha para esteira,enquanto realiza-se o aquecimento por indução da superfíciecircunferencial externa e, após o transcorrer de um intervalo detempo especificado, o resfriamento da superfície circunferencialexterna, ou de forma alternativa,b) realiza-se o resfriamento prévio da superfíciecircunferencial interna do material da bucha para esteira enquantorealiza-se o aquecimento por indução da superfície circunferencialexterna de maneira tal que o material da bucha para esteira sejaaquecido completamente até uma temperatura de resfriamento e apóso transcorrer de um intervalo de tempo especificado, interrompe-seo aquecimento por indução da superfície circunferencial externapara realizar o resfriamento e camadas superficiais endurecidaspor resfriamento que se estendem a partir das superfíciescircunferenciais externas e internas, respectivamente, até ocentro da parede da bucha para esteira (1) são formadas com umacamada resfriada não endurecida deixada entre as camadassuperficiais endurecidas por resfriamento em um lado da superfíciecircunferencial interna e em um lado da superfície circunferencialexterna, de maneira tal que a camada superficial endurecida porresfriamento no lado da superfície circunferencial externa sejamais profunda que a camada superficial endurecida por resfriamentono lado da superfície circunferencial interna, e de maneira talque a camada resfriada não endurecida tenha uma estrutura contendoum ou mais elementos selecionados a partir de ferrita, perolita ebainita que precipitam no decorrer do resfriamento a partir datemperatura de resfriamento, e onde, ainda, o meio pararesfriamento das superfícies circunferenciais externas e/ouinternas flui por um fluxo laminar, e o referido método compreendeainda uma etapa para formação de camadas superficiais endurecidaspor resfriamento:c) impedindo parcialmente o resfriamento dasuperfície circunferencial interna oud) desaceleração do resfriamento da superfíciecircunferencial interna nas imediações de ambas as faces deextremidade da bucha para esteira, oue) uma etapa na qual, durante o aquecimento porindução da superfície circunferencial externa ou durante o tempotranscorrido entre a interrupção do aquecimento por indução e aconclusão do resfriamento da superfície circunferencial externa, oresfriamento da superfície circunferencial interna é interrompidoe a superfície circunferencial interna é temperada dentro de umintervalo de tempo reduzido por meio da difusão de calor a partirda superfície circunferencial externa até a superfíciecircunferencial interna, de modo que após a realização da etapa c)ou d) , as camadas de superfície das peças de vedação planas emambas as faces de extremidade da bucha para esteira (1) sãorespectivamente endurecidas por resfriamento a uma profundidadenão menos que metade da espessura de parede da bucha para esteira(1) a partir da superfície circunferencial externa e de modo queapós a realização da etapa e), a camada superficial endurecida porresfriamento da superfície circunferencial interna tenha umaestrutura martensítica temperada.

2. Método para a fabricação de buchas paraesteira, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fatode que o método compreende o uso de guias de separação tendo umformato tal que ambas as faces de extremidade possam serefetivamente aquecidas pelo aquecimento adicional por indução apartir da superfície circunferencial externa.

3. Método para a fabricação de buchas paraesteira compreendendo a etapa de interrupção do aquecimento porindução de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fatode que o resfriamento da superfície circunferencial interna éinterrompido durante o aquecimento por indução da superfíciecircunferencial externa ou durante o tempo transcorrido desdequando se interrompe o aquecimento por indução até quando seinicia o resfriamento da superfície circunferencial externa, edepois de interrompido o resfriamento da superfíciecircunferencial interna e a têmpera da superfície circunferencialinterna dentro de um intervalo de tempo reduzido por meio dadifusão de calor a partir da superfície circunferencial externaaté a superfície circunferencial interna, realiza-se o novoresfriamento da superfície circunferencial interna.

4. Método para a fabricação de buchas paraesteira compreendendo a etapa de interrupção do aquecimento porindução de acordo com a reivindicação 1 ou 3, caracterizado pelofato de que a superfície circunferencial externa é temperadadentro de um intervalo de tempo reduzido por meio de aquecimentopor indução.

5. Método para a fabricação de buchas paraesteira, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 4,caracterizado pelo fato de que as guias para separação entre omeio para resfriamento da superfície circunferencial interna e omeio para resfriamento da superfície circunferencial externa,guias estas (7, 8) que possuem, em suas superfíciescircunferenciais internas, seções cilíndricas delgadas (7a, 8a)para impedir o resfriamento da superfície circunferencial internada bucha para esteira, são respectivamente pressionadas contra aspeças de vedação planas e/ou as peças chanfradas da superfíciecircunferencial interna em ambas as faces de extremidade da buchapara esteira, de maneira a minimizar o vazamento dos meios pararesfriamento em suas partes de contato.

6. Método para a fabricação de buchas paraesteira, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fatode que pelo menos a superfície circunferencial interna da buchapara esteira é resfriada permitindo-se que um meio pararesfriamento que preenche um orifício da bucha para esteira fluaem paralelo com a superfície circunferencial interna e na direçãoaxial da bucha para esteira, de modo que a camada superficialendurecida por resfriamento possa ser formada sem irregularidadesna superfície circunferencial interna de uma longa bucha paraesteira tendo um diâmetro interno reduzido ou nas superfíciescircunferenciais internas de um conjunto de buchas para esteiraenquanto se forma a camada superficial endurecida por resfriamentona superfície circunferencial externa por meio do resfriamento apartir da superfície circunferencial externa.

7. Método para a fabricação de buchas paraesteira, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 6,caracterizado pelo fato de que pelo menos a superfíciecircunferencial interna ou a superfície circunferencial externa éresfriada por resfriamento por fluxo laminar com um meio pararesfriamento fluindo em paralelo à direção axial da bucha paraesteira.

8. Método para a fabricação de buchas paraesteira, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 7,caracterizado pelo fato de que o aquecimento por indução ou oaquecimento adicional por indução é realizado com uma bobinaespiral (16, 30) e um conjunto de buchas para esteira sãoresfriadas simultaneamente.

9. Método para a fabricação de buchas paraesteira, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 7,caracterizado pelo fato de que o aquecimento por indução ou oaquecimento adicional por indução é realizado com um indutor deaquecimento com formato similar ao de uma sela (11) e oaquecimento pelo indutor de aquecimento com formato similar ao deuma sela (11) é realizado com um isolante (13) interposto entrecada uma das buchas para esteira adjacentes.

10. Método para a fabricação de buchas paraesteira, de acordo com a reivindicação 8 ou 9, caracterizado pelofato de que, quando se resfria simultaneamente um conjunto debuchas para esteira, todas as buchas para esteira adjacentes sãosobrepostas entre si através de uma guia de separaçãointermediária de maneira tal que suas faces de extremidade fiquemexpostas, através do que as camadas de superfície das peças devedação planas de ambas as faces de extremidade da bucha paraesteira em contato com a guia de separação intermediária sãoendurecidas por resfriamento até uma profundidade não menos quemetade da espessura de parede da bucha para esteira a partir dassuperfícies circunferenciais externas.

11. Método para a fabricação de buchas paraesteira, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 7 a 10,caracterizado pelo fato de que, para introduzir o meio pararesfriamento para resfriar a superfície circunferencial interna,um tubo orientador tendo um diâmetro externo menor que o diâmetrointerno da bucha para esteira, fica disposto no lado da superfíciecircunferencial interna e permite-se que o meio para resfriamentointroduzido pelo tubo orientador preencha um espaço definido pelasuperfície circunferencial externa do tubo orientador e asuperfície circunferencial interna da bucha para esteira e queflua em paralelo à superfície circunferencial interna da buchapara esteira e substancialmente em paralelo à direção axial dabucha para esteira, sendo assim realizado o resfriamento por fluxolaminar.

12. Método para a fabricação de buchas paraesteira, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fatode que, depois de introduzido no tubo orientador, o meio pararesfriamento para resfriar a superfície circunferencial interna édesviado por uma face de parede dentro do espaço definido pelasuperfície circunferencial externa do tubo orientador e asuperfície circunferencial interna da bucha para esteira.

13. Método para a fabricação de buchas paraesteira, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 7 a 12,caracterizado pelo fato de que o resfriamento da superfíciecircunferencial externa é realizado pelo resfriamento por fluxolaminar, de tal modo que a bucha para esteira seja inserida em umcorpo cilíndrico de circunferência externa tendo um diâmetrointerno maior que o diâmetro externo da bucha para esteira epermite-se que o meio para resfriamento flua em paralelo àsuperfície circunferencial externa da bucha para esteira nadireção axial da bucha para esteira entre o corpo cilíndrico decircunferência externa e a superfície circunferencial externa dabucha para esteira.

14. Método para a fabricação de buchas paraesteira, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fatode que o corpo cilíndrico de circunferência externa incluiparcialmente um indutor de aquecimento com formato similar ao deuma sela ou uma bobina espiral, ou de forma alternativa ficadisposto dentro ou fora de um indutor de aquecimento com formatosimilar ao de uma sela ou uma bobina espiral, e onde o corpocilíndrico de circunferência externa é feito de um materialisolante de maneira tal a dificilmente ser aquecido por indução.

15. Método para a fabricação de buchas paraesteira, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 7 a 14,caracterizado pelo fato de que o resfriamento por fluxo laminar dasuperfície circunferencial interna e da superfície circunferencialexterna é realizado sob uma condição de resfriamento que atende apelo menos um dos requisitos, a saber, (i) a quantidade do meiopara resfriamento é de 9 litros/min-cm2 ou mais para a área deseção obtida a partir bucha para esteira e o diâmetro externo dotubo orientador para o meio para resfriamento; e (ii) a velocidadede fluxo do meio para resfriamento é 1,5 m/seg ou mais; e/ou (iii)a quantidade do meio para resfriamento é de 0,1 litro/min-cm2 paraas respectivas áreas da superfície circunferencial interna e dasuperfície circunferencial externa da bucha para esteira.

16. Método para a fabricação de buchas paraesteira, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 6a 14,caracterizado pelo fato de que a bucha para esteira gira em tornodo seu eixo central durante o aquecimento por indução.

17. Método para a fabricação de buchas paraesteira, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 16,caracterizado pelo fato de que o meio para resfriamento para usono resfriamento é água ou um líquido aquoso para resfriamento.

18. Método para a fabricação de buchas paraesteira, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 17,caracterizado pelo fato de que uma têmpera de baixa temperatura éaplicada entre IOO0C e 350°C após o tratamento de resfriamento.

19. Aparelho para a fabricação de buchas paraesteira tendo um aquecedor para aquecer inteiramente e de formasubstancialmente uniforme o material de uma bucha para esteira atéuma temperatura de resfriamento e um sistema de resfriamento capazde realizar aquecimento adicional por indução do material da buchapara esteira a partir de sua superfície circunferencial externa,caracterizado pelo fato de que o sistema deresfriamento possui uma superfície circunferencial interna dosistema de resfriamento da bucha para esteira e/ou uma superfíciecircunferencial externa do sistema de resfriamento da bucha paraesteira, onde um meio para resfriamento resfria a respectivasuperfície circunferencial por meio de um fluxo laminar e onde osistema de resfriamento compreende uma superfície circunferencialinterna do sistema de resfriamento da bucha para esteira incluindoum corpo tubular ou cilíndrico que possui um diâmetro externomenor que o diâmetro interno da bucha para esteira e que estádisposto no lado da superfície circunferencial interna da buchapara esteira, e onde o sistema de resfriamento da superfíciecircunferencial interna é projetado para ter um membro desviadorlocalizado na extremidade superior da bucha para esteira e desviara direção de fluxo do meio para resfriamento através do membrodesviador de maneira tal que o meio para resfriamento flua paradentro de um espaço definido pela superfície circunferencialinterna da bucha para esteira e a superfície circunferencialexterna do corpo cilíndrico ou tubular para resfriar a superfíciecircunferencial interna por meio do fluxo laminar, e/ou onde osistema de resfriamento compreende um tubo cilíndrico decircunferência externa para introduzir o meio para resfriamento,estando o tubo cilíndrico de circunferência externa disposto nolado da superfície circunferencial externa da bucha para esteira etendo um diâmetro externo maior que o da bucha para esteira (1), eno qual se permite que o meio para resfriamento flua entre o tubocilíndrico de circunferência externa e a superfíciecircunferencial externa da bucha para esteira para resfriar asuperfície circunferencial externa por meio do fluxo laminar.

20. Aparelho para a fabricação de buchas paraesteira, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fatode que o sistema de resfriamento da superfície circunferencialinterna compreende uma válvula introdutora de gás para descarregaro meio para resfriamento a partir da bucha para esteira, enquantoo resfriamento da superfície circunferencial interna é suspenso,com o meio para resfriamento fluindo dentro do espaço definidopelo tubo orientador e a superfície circunferencial interna dabucha para esteira.

21. Aparelho para a fabricação de buchas paraesteira, de acordo com a reivindicação 19, compreendendo o sistemade resfriamento da superfície circunferencial interna, ou deacordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de que otubo orientador para introdução do meio para resfriamento éformado a partir de materiais cerâmicos tais como S13N4, Al2O3 eSiO2 que geram muito pouco calor no aquecimento por indução ouligas antiferromagnéticas tais como ligas de Fe - 30 a 50 de % de Mn.

22. Aparelho para a fabricação de buchas paraesteira, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fatode que o tubo cilíndrico de circunferência externa incluiparcialmente um indutor de aquecimento com formato similar ao deuma sela ou bobina espiral, ou de forma alternativa, o tubocilíndrico de circunferência externa fica disposto dentro ou forade um indutor de aquecimento com formato similar ao de uma sela oubobina espiral e é feito de um isolante material de maneira tal adificilmente ser aquecido por indução.

23. Aparelho para a fabricação de buchas paraesteira, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fatode que o corpo cilíndrico de circunferência externa, que incluiparcialmente um indutor de aquecimento com formato similar ao deuma sela ou fica disposto fora de um indutor de aquecimento comformato similar ao de uma sela ou bobina espiral, é constituídopor duas ou mais partes que ficam afastadas do indutor deaquecimento com formato similar ao de uma sela ou bobina espiraldurante o aquecimento por indução de maneira tal que se impede quesejam aquecidas por indução tanto quanto possível e são combinadaspara formar o corpo cilíndrico de circunferência externa durante oresfriamento.

24. Aparelho para a fabricação de buchas paraesteira, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fatode que o sistema de resfriamento (20) é projetado de maneira talque um material isolante envolvendo a bucha para esteira (1) sejaprovido pelo menos no lado do orifício ou no lado de periferia deuma bobina (30) para aquecimento adicional por indução, e/ou demaneira tal que a superfície circunferencial externa de um tuboorientador (2) para introduzir o meio para resfriamento dasuperfície circunferencial interna seja revestido com um materialisolante.

25. Aparelho para a fabricação de buchas paraesteira, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fatode que o sistema de resfriamento (20) inclui um detector (35) paramonitoramento e controle da temperatura da superfíciecircunferencial externa da bucha para esteira (1) no início doresfriamento da superfície circunferencial externa.

26. Aparelho para a fabricação de buchas paraesteira, de acordo com a reivindicação 19, compreendendo: umdispositivo de apoio para suportar, girar e mover verticalmenteuma bucha para esteira (1), de maneira tal que uma série deprocessos de resfriamento nos quais se realiza o resfriamentoprévio a partir da superfície circunferencial interna da buchapara esteira, ou se realiza o aquecimento por indução a partir dasuperfície circunferencial externa da bucha para esteira (1)enquanto se realiza o resfriamento prévio a partir da superfíciecircunferencial interna e após o transcorrer de um intervalo detempo especificado, realiza-se o resfriamento a partir dasuperfície circunferencial externa, ou de forma alternativa, umasérie de processos de resfriamento nos quais o resfriamento apartir da superfície circunferencial interna é interrompido umavez para temperar a superfície circunferencial interna dentro deum intervalo de tempo reduzido através de difusão de calor apartir da superfície circunferencial externa até a superfíciecircunferencial interna antes de iniciar o resfriamento a partirda superfície circunferencial externa, e então, realizam-seseqüencialmente um novo resfriamento da superfície circunferencialinterna e um resfriamento a partir da superfície circunferencialexterna que podem ser realizados depois que o material da buchapara esteira (1) foi aquecido por indução até uma temperatura deresfriamento a partir de sua superfície circunferencial externa,ou de maneira tal que um processo de resfriamento especificadopossa ser realizado depois de ajustado o material da bucha paraesteira que foi aquecida completamente até uma temperatura deresfriamento em um processo diferente; um aquecedor por indução(23) para realizar o aquecimento por indução da bucha para esteira(1) suportada pelo dispositivo de apoio (31), a partir de suasuperfície circunferencial externa; um dispositivo de pressão (34)para pressurizar e fixar a bucha para esteira (1) por meio dopressionamento das guias de separação (7,8) contra ambas as facesde extremidade da bucha para esteira (1), de maneira tal que ummeio para resfriamento da superfície circunferencial interna dabucha para esteira e um meio para resfriamento da superfíciecircunferencial externa da bucha para esteira não interfiram entresi, e um sistema de resfriamento (24) para realizar de maneiraindependente o resfriamento da superfície circunferencial internae o resfriamento da superfície circunferencial externa.

27. Aparelho para a fabricação de buchas paraesteira, de acordo com a reivindicação 26, caracterizado pelo fatode que o aquecedor por indução é uma bobina espiral para impedir aocorrência de um fenômeno de descarga elétrica nas partes decontato das buchas para esteira adjacentes (1) ou na posição decada guia de separação (7,8) disposta entre as buchas para esteiraadjacentes, em casos nos quais um conjunto de buchas para esteira(1) é aquecido ao mesmo tempo.