BRPI0104454B1

BRPI0104454B1 - sistema de tratamento térmico por indução, processo de tratamento térmico de componentes pré-selecionados, e, indutor para aquecer pelo menos um componente substancialmente cilíndrico de uma peça de trabalho metálica

Info

Publication number: BRPI0104454B1
Application number: BRPI0104454A
Authority: BR
Inventors: Don L Loveless; Glenville C Desmier; Loran A Lankford; Valery I Rudnev
Original assignee: Inductoheat Inc
Priority date: 2000-02-10
Filing date: 2001-02-02
Publication date: 2016-09-27
Also published as: CA2366577A1; US6274857B1; EP1177709A1; CN1184857C; ATE432604T1; JP2003522395A; AU773307B2; EP1177709B1; MXPA01010261A; DE60138785D1; CA2366577C; CN1366786A; ES2323755T3; KR100742438B1; BR0104454A; WO2001060122A1; EP1177709A4; JP4918205B2; AU3801801A; KR20010112938A

Abstract

"sistema de tratamento térmico por indução, processo de tratamento térmico de componentes pré-selecionados, e, indutor para aquecer pelo menos um componente substancialmente cilíndrico de uma peça de trabalho metálica". um sistema de tratamento térmico por indução com múltiplas estações (10) é usado para o tratamento térmico de peças metálicas que possuem múltiplos componentes genericamente cilíndricos cujos eixos geométricos são paralelos com e decalados de um eixo geométrico de peça em comum. o sistema de tratamento térmico (10) inclui estações de tratamento térmico (31, 32, 33) que efetuam o tratamento térmico enquanto a peça e componentes de indutor permanecem estacionários. o sistema (10) é particularmente apropriado para o tratamento térmico de peças tais como árvores de manivelas, que tem um componente de forma não simétrica interveniente entre dois componentes substancialmente de forma cilíndrica, alguns dos quais não são coaxiais, que têm de ser termicamente tratados.

Description

' SISTEMA DE TRATAMENTO TÉRMICO POR INDUÇÃO, PROCESSO DE TRATAMENTO TÉRMICO DE COMPONENTES PRÉ-SELECIONADOS, E, INDUTOR PARA AQUECER PELO MENOS UM COMPONENTE SUBSTANCIALMENTE CILÍNDRICO DE UMA PEÇA DE TRABALHO METÁLICA” Referência Remi ss iva a Pedidos Correlatos O presente pedido reivindica o benefício do pedido de patente provisório dc Número de série US 60/181.513 depositado em 10 de fevereiro de 2000.

Campo da Invenção A presente invenção refere-se ao tratamento térmico por indução de peças metálicas de formato complexo que incluem múltiplos componentes genericamente cilíndricos, os eixos geométricos dos quais são paralelos a decalados de um eixo geométrico de peça comum, e mais cspceifieamente, ao tratamento térmico por indução de um eixo de mantvelas. Fundamentos da Invenção Uma peça de metal cilíndrica presta-se ao tratamento térmico por indução pela rotação axial da peça em torno dc uma bobina de indução (indutor) arqueada estacionaria dotada de uma curvatura algo maior que a curvatura radial externa da peça. Peças metálicas que incluem componentes não concêntricos, substancialmente cilíndricos, tais como eixos de manívelas usadas em motores dc combustão interna, bombas, compressores e semelhantes, são mais difíceis de eficientemente temperar e revenir por aquecimento por indução. Um eixo de manivelas, tipicamente fundida ou forjada em uma só peça, compreende uma série dc pinos de mani vela e moentes interligados por braços. Embora todos os pinos e moentes sejam na forma de cilindros substancial mente retos, cada braço é individualmente configurado para servir como um contrapeso para uma construção de eixo de mani velas específica. Em configurações de eixo de mani velas alternativas, pinos de dupla largura, que tem duas vezes o comprimento axial de um pino padrão podem ser usados. Também dois pinos podem ser interligados (mais exatamente do que separados por um braço) com eixos geométricos de pino excêntricos numa configuração conhecida como contra-pinos fendidos. Consequentemente, a configuração de cada braço pode desviar-se substancialmente daquela de um cilindro reto maciço. As superfícies cilíndricas dos pinos e moentes são as superfícies de sede para as bronzinas (capas de chumaceira) de biela e mancais principais, respectivamente, e são designadas de superfícies de pino e mancai principal. Todos os moentes têm um eixo geométrico de rotação comum, que é designado de eixo geométrico principal. O eixo geométrico de cada pino, ou eixo de pino, é decalado radialmente do eixo geométrico principal. Passagens oblíquas são perfuradas através das bronzinas adjacentes, braços e pinos para proporcionar um trajeto de fluido lubrificante das superfícies de mancai principal para as superfícies de moente de biela. As passagens terminam em aberturas oblíquas na superfície de apoio dos moentes e pinos. Adicionalmente, um ou mais componentes de terminação do eixo de manivelas, tais como vedações a óleo, acessórios de volante e narizes de manivela, são tipicamente afixados a uma e outra extremidade do eixo de manivela. A área de transição definida pela linha limite circunferente entre cada pino e moente e seus braços adjacentes é tipicamente designada de filete. As superfícies de pino e de mancai principal são endurecidas e temperadas por tratamento térmico para obter uma superfície altamente resistente a emperramento e desgaste. Os filetes são endurecidos e temperados por tratamento térmico ou endurecimento mecânico a rolo para aperfeiçoar o desempenho do eixo de manivelas uma vez que os filetes são submetidos a elevadas tensões devido aos momentos fletores durante o uso do eixo de manivelas. O tratamento térmico de somente o pino e das superfícies de mancai principal ou daquelas superfícies juntamente com os filetes associados com as superfícies, é selecionado baseado sobre um estilo de eixo de manivelas específico.

Cada pino e moente podem ser termicamente tratados por indução dispondo um indutor em ‘U’ genericamente amoldável próximo ao pino ou superfície de mancai principal enquanto o eixo de manivelas é girado em tomo de seu eixo geométrico principal. Uma vez que o eixo geométrico do pino é radialmente deslocado do eixo geométrico principal, o pino descreve uma órbita em tomo do eixo geométrico principal. Consequentemente, o indutor em forma de ‘U’ tem de se propagar com o movimento orbital do pino para tratamento de 360° do pino. As patentes USS 3 188 40 e 5 680 693 apresentam um indutor e processo para este tipo de tratamento térmico. A principal desvantagem dessa abordagem é a exigência de que o indutor se desloque em um plano perpendicular à direção do eixo geométrico do pino durante o processo de tratamento térmico. Consequentemente, componentes complexos e maciços para o conjunto de indutor, controle do movimento do indutor, e das fontes de alimentação de energia é requerido para coordenar a rotação do pino com o indutor. A preservação de uma relação espacial ideal entre o pino e indutor é intrinsecamente difícil devido ao movimento duplo do pino e indutor durante o processo de tratamento térmico. Guias de carboneto se estendendo além da face do indutor em forma de ‘U’ deslizam sobre o pino enquanto este é termicamente tratado. O carboneto se desgaste durante o processo de tratamento térmico e resulta em desvios do entreferro ideal entre a face da bobina (indutor) e o pino ou moente. O desvio do entreferro ideal resulta em aquecimento desigual. Essencialmente, o desgaste das guias de carboneto resulta em falha prematura do indutor. Uma vez que os conjuntos de indutor em ‘U’ tem de se deslocar durante o processo de tratamento térmico de preferência são de peso leve e pequenos. Todavia, estas limitações de construção comprometem a resistência e robustez do processo e do conjunto de bobina. Variação circunferente dos perfis de braço, e a existência de orifícios nos pinos e moentes, exigem um sistema de controle complexo que aplica níveis de potência de indução variáveis através de um ciclo de tratamento térmico. Outrossim, a rotação do eixo de manivelas (e dos orifícios e braços associados) durante o tratamento térmico torna o controle de níveis de potência de indução em torno daquelas características vi rtualmente í mpossívef Por conseguinte, existe necessidade de um processo relativamente simples de tratamento térmico de eixos de manivelas e de outras peças metálicas que incluem múltiplos componentes genericamente cilíndricos os eixos geométricos dos quais são paralelos a e excêntricos em relação a um eixo geométrico de peça comum, e de aparelhos compactos para realizar um endurecimento e têmpera aperfeiçoada das peças metálicas em questão.

Na presente invenção, durante o tratamento térmico, o eixo de manivelas e o indutor são estacionários em uma ou mais estações de tratamento térmico durante os processos de endurecimento e têmpera. O eixo de manivelas é transferida entre cada estação com um sistema de transporte da peça e corretamente posicionada em cada estação para aquecer um número pré-seleeionado de componentes de peça. O aparelho e processo resultam em uma significativa redução na complexidade do processo de tratamento térmico que pode ser realizado com componentes compactos e unificados enquanto mantendo taxas de produção comparáveis obtidas com a rotação do eixo de manivelas durante o tratamento térmico. O eixo de manivelas é mais corretameme endurecida e temperada com propriedades mecânicas aperfeiçoadas.

Sumário da Invenção Em um aspecto, a presente invenção é uma estação de tratamento térmico por indução para o tratamento térmico de uma peça de trabalho metálica, tal como um eixo de manivelas, que tem um ou mais componentes substancialmente cilíndricos axialmente deslocados e paralelos com o eixo geométrico principal da peça e dois ou mais componentes de peça substancialmente cilíndricos axialmente alinhados com o eixo principal da peça. Cada componente de peça axialmente alinhado e axialmente excêntrico é conectado com um componente de formato irregular não termicamente tratado contíguo. O sistema pode ser instalado sobre uma estrutura de fundação integrada e tem pelo menos uma fonte de alimentação de energia de alta freqüência de CA. O sistema tem pelo menos uma estação ara tratamento térmico por indução de componentes de peça pré-selecionados. Cada estação inclui um primeiro e segundo conjunto de palete. O primeiro conjunto de palete tem pelo menos um primeiro segmento concentrador de fluxo magnético e pelo menos um primeiro segmento indutor. O primeiro segmento de indutor tem uma abertura atravessante interior que forma primeiro e segundo segmentos de bobina de indução em lados opostos da abertura interior. Quer um quer ambos os primeiro e segundo segmentos de bobina de indução tem uma primeira abertura componente parcial. O primeiro segmento de bobina de indução (indutor) tem uma primeira abertura componente parcial. O primeiro segmento indutor também tem um meio para sua conexão com a fonte de alimentação e dispositivos para aplicar o primeiro segmento concentrador de fluxo magnético parcialmente em tomo de uma área concentradora de fluxo do segmento. Um transformador de adaptação de carga em separado ode ser provido entre a fonte de alimentação e os dispositivos de conexão da fonte de alimentação para o primeiro segmento indutor. O segundo conjunto de palete tem pelo menos um segundo segmento concentrador de fluxo magnético e pelo menos um segundo segmento indutor. O segundo segmento indutor tem uma abertura atravessante interior que forma terceiro e quarto segmentos de bobina de indução em lados opostos da abertura interior. Cada um ou ambos os terceiro e quarto segmentos de bobina tem uma segunda abertura de componente parcial. O segundo segmento indutor também tem dispositivos para aplicar o segundo segmento concentrador de fluxo magnético parcialmente em tomo de uma área concentradora de fluxo do segmento. Um material dielétrico é aplicado sobre a superfície confrontante quer do primeiro quer do segundo segmento indutor. Um sistema de transporte para peças é previsto para transportar a peça de trabalho metálica para e de cada estação de tratamento térmico. Dispositivos são providos para seletivamente mover o segundo conjunto de palete afastando o mesmo de ou o colocando adjacente ao primeiro conjunto de palete. Quando o segundo conjunto de palete está adjacente ao primeiro conjunto de palete, as superfícies confrontantes dos primeiro e segundo segmentos de indutor estão adjacentes entre si de modo que as correspondentes primeira e segunda aberturas para componente parciais formam um indutor substancialmente fechado dentro do qual um dos componentes de peça pré-selecionados está situado. As superfícies confrontantes dos primeiro e segundo segmentos concentradores de fluxo magnético estão também adjacentes entre si quando o segundo conjunto de palete está adjacente ao primeiro conjunto de palete. O componente de peça pré-selecionado em cada indutor substancialmente fechado é termicamente tratado por um campo magnético gerado pelo indutor fechado em resposta à excitação pela corrente C.A. de alta freqüência da fonte de alimentação. O indutor substancialmente fechado pode ter uma forma substancialmente circular ou ovóide, juntamente com o perfilamento do indutor, para modelar o campo magnético de uma maneira que acomode vazios, tais com orifícios, no componente de peça pré-selecionado a ser termicamente tratado no indutor fechado. Várias configurações são possíveis para o primeiro e segundo segmentos concentradores de fluxo magnético. Cada estação pode incluir um sistema posicionador de peça para orientar corretamente a peça de trabalho metálica quando está assentada em uma estação. Caso resfriamento brusco seja requerido para um componente de peça pré-selecionado, o sistema de tratamento térmico pode incluir um sistema de choque térmico. Os primeiro e segundo segmentos de indutor podem ser fabricados de um bloco de cobre maciço. Se um bloco de cobre maciço é usado e um agente de têmpera é requerido, passagens internas no bloco de cobre podem ser providas para alimentar o agente de têmpera ao componente de peça pré-selecionado. Elementos de proteção laterais laminados podem ser usados sobre um ou mais lados dos primeiro e segundo segmentos de bobina de indução na região adjacente a uma primeira ou segunda abertura de componente parcial. Cada par de primeira e segunda aberturas de peça parciais podem ser formadas em uma superfície de bobina arqueada que tem um orifício que define um par de rebordos de bobina. Os rebordos de bobina podem ser perfilados para regular a distribuição do campo magnético gerado em relação às características no componente de peça pré-selecionado, tal como um orifício, ou características nos componentes de peça adjacentes ao componente de peça selecionado.

Sob outro aspecto, a presente invenção é um processo de tratar termicamente componentes pré-selecionados de uma peça de trabalho metálica que tem pelo menos dois primeiros componentes substancialmente cilíndricos coaxialmente dispostos ao longo do eixo geométrico principal da peça de trabalho, e um ou mais segundos componentes substancialmente cilíndricos interpostos entre os primeiros componentes substancialmente cilíndricos. Cada um dos segundos componentes substancial mente cilíndricos tem um eixo geométrico independente decalado de e em paralelo com o eixo geométrico principal. Cada um dos primeiro e segundo componentes substancialmente cilíndricos está conectado com um componente de formato irregular não termicamente tratado adjacente. A peça de trabalho metálica é engatada com e transportada parta uma estação de tratamento térmico por indução. A peça é girada para orientar angularmente cada um dos segundos componentes substancialmente cilíndricos pré-selecionados para assentamento no interior de cada uma das aberturas de indutor parciais estacionárias na estação de tratamento térmico por indução. A peça é transladada para orientar axialmente cada um dos primeiro e segundo componentes substancialmente cilíndricos para assentamento no interior de cada uma de aberturas de indutor parciais estacionárias, na estação de tratamento térmico por indução. A peça é assentada na estação de tratamento térmico por indução e um indutor parcial não estacionário é disposto adjacente a cada uma das aberturas de indutor parcial estacionária para formar um indutor substancialmente fechado em tomo de cada um dos primeiro e segundo componentes substancialmente cilíndricos pré-selecionados. Corrente C.A. de alta freqüência é aplicada a cada um dos indutores parciais estacionárias. A corrente C.A. de alta freqüência é indutivamente acoplada com cada um dos indutores parciais não-estacionários. Os primeiro e segundo componentes substancialmente cilíndricos pré-selecionados são indutivamente aquecidos aplicando um campo magnético estabelecido pela corrente C.A. de alta freqüência sobre os componentes pré-selecionados. Os indutores parciais não estacionários são posicionados afastados dos indutores parciais estacionários e a peça de trabalho metálica é transportada da estação de tratamento térmico por indução.

Sob outro aspecto, a presente invenção é um indutor para tratar termicamente pelo menos um componente substancialmente cilindro de uma peça de trabalho metálica no qual o componente substancialmente cilíndrico é afixado pelo menos num lado a um componente de formato irregular para formar um filete entre o componente de formato irregular e o componente substancialmente cilíndrico. O indutor é formado de primeiro e segundo segmentos de indutor e o segundo segmento de indutor é magneticamente acoplado com o primeiro segmento de indutor. O primeiro segmento de indutor é conectado com uma fonte de alimentação de C.A. de alta freqüência. Uma abertura substancialmente fechada é formada parcialmente no primeiro segmento indutor e parcialmente no segundo segmento indutor para colocação do componente substancialmente cilíndrico para aquecimento pela aplicação de um campo magnético gerado pelo indutor formado pelos primeiro e segundo segmentos de indutor em resposta à excitação pela corrente C.A. de alta freqüência da fonte de alimentação de C.A. de alta freqüência. O primeiro segmento de indutor é formado de um material eletricamente condutivo maciço. O primeiro segmento indutor tem uma primeira superfície confrontante e uma abertura atravessante formando primeiro e segundo segmentos de bobina dispostos em lados contrários da abertura atravessante. Uma primeira abertura parcial quer no primeiro quer no segundo segmento de bobina tem uma superfície de bobina arqueada dividida por um orifício para formar um primeiro de par de rebordos de bobina. O primeiro par de rebordos de bobina forma regiões de interface com a primeira superfície confrontante adjacente. O primeiro par de rebordos de bobina é perfilado para seletivamente compensar a massa irregular do componente de formato irregular, uma abertura sobre a superfície do componente substancialmente cilíndrico, ou seletivo aquecimento do filete. O segundo segmento de indutor é formado de um material eletricamente condutivo maciço. O segundo segmento de indutor tem uma segunda superfície confrontante disposta substancialmente adjacente a e eletricamente isolada da primeira superfície confrontante. Uma abertura atravessante no segundo segmento indutor forma terceiro e segundo segmentos de bobina dispostos em lados opostos da abertura atravessante. Uma segunda abertura parcial quer no terceiro quer no quarto segmento de bobina tem uma superfície de bobina arqueada dividida por um orifício para formar um segundo par de rebordos de bobina. O segundo par de rebordos de bobina forma regiões de interface com a segunda superfície confrontante contígua. O segundo par de rebordos de bobina é perfilado para seletivamente compensar a massa irregular do componente de formato irregular, uma abertura sobre a superfície do componente substancialmente cilíndrico, ou aquecimento seletivo do filete.

Estes e outros aspectos da invenção se evidenciarão da seguinte descrição e das reivindicações apensas.

Descrição dos Desenhos Para o fim de ilustrar a invenção é ilustrada nos desenhos uma forma que tem atualmente preferência; sendo entendido, todavia, que a presente invenção não está limitada às disposições e recursos exatos ilustrados. A fig, 1 (a) é uma vista em planta de uma concretização do sistema de tratamento térmico por indução da presente invenção; A fig. I(b) é uma vista em alçado confrontante parcial do sistema de tratamento térmico por indução da fig. 1 (a) conforme indicado pela linha de seção A-A na fig. 1 (a); A fig. Mc) é uma vista em alçado lateral do sistema de tratamento térmico por indução da fig. 1 (a) conforme indicado pela linha de seção B-B na fig. 1 (a); A fig. 2(a) é uma vista em perspectiva de um primeiro segmento ou inferior típico do indutor da presente invenção que é usado para tratar termicamente um ou dois componentes de peças, os eixos geométricos dos quais são paralelos com e deca lados de um eixo geométrico de peça comum. A fig. 2(c) é uma vista em perspectiva de um conjunto de palete parcial para uma estação de tratamento térmico mostrando um par de segmentos de indutor inferior e superior para tratamento térmico de componentes de peça cujos eixos geométricos são paralelos com e decalados de um eixo geométrico de peça comum, e um par de segmentos indutores inferior e superior para tratamento de componentes de peça cujos eixos geométricos são comuns ao eixo geométrico de peça comum, com ambos os segmentos de indutor superiores na posição fechada; A fig. 2(d) é um espaçador típico para um segmento de indutor; A fig. 3(a) é uma vista em perspectiva de uma concretização de um concentrador de fluxo para uso com a estação de tratamento térmico da presente invenção; A fig. 3(b) é uma vista em alçado lateral de uma concretização de um concentrador de fluxo para uso com a estação de tratamento térmico da presente invenção; A fig. 3(c) é uma vista em alçado lateral de outra concretização de um concentrador de fluxo para uso com a estação de tratamento térmico da presente invenção; A fig. 3(d) é uma vista em alçado lateral de outra concretização de um concentrador de fluxo para uso com a estação de tratamento térmico da presente invenção; A fig. 4(a) é uma vista lateral em seção transversal parcial das primeira e segunda aberturas de peça parciais dos segmentos de bobina para um par de segmentos de indutor inferior e superior; A fig. 4(b) é uma vista em seção transversal parcial de uma superfície de bobina arqueada e região de interface conforme indicada pela linha de seção A-A na fig. 4(a); A fig. 4(c) é uma vista em seção transversal parcial de uma superfície de bobina arqueada e região de interface como indicada pela linha de seção A-A na fig. 4(a) ilustrando o perfilamento de bobina para tratamento térmico de um componente de peça munido de um orifício; A fig. 4(d) é uma vista em seção transversal parcial de uma superfície de bobina arqueada e região de interface conforme indicada pela linha de seção A-A na fig. 4(a) ilustrando o perfilamento de bobina para tratamento térmico de um componente de peça tendo um orifício que é axialmente oblíquo; A fig. 4(e) é uma vista em seção transversal parcial de uma superfície de bobina arqueada e região de interface como indicada pela linha de seção A-A na fig. 4(a) ilustrando o uso de blindagens laterais interna e externa para compensar vazios ou massas variáveis em componentes de peça confinando com o componente de peça a ser termicamente tratado; A fig. 4(f) é uma vista em seção transversal parcial de uma superfície de bobina arqueada e região de interface como indicada pela linha de seção A-A na fig. 4(a) ilustrando o uso de blindagens laterais interna e externa para compensar pela presença de um orifício ou de outro vazio no componente de peça a ser termicamente tratado. A fig. 5(a) é uma vista lateral de uma blindagem lateral para uso com um segmento de bobina da presente invenção; A fig. 5(b) é um detalhe em vista lateral, numa escala ampliada, de uma blindagem lateral para uso com um segmento de bobina da presente invenção. A fig. 5(c) é uma vista lateral de uma blindagem lateral externa para uso com um segmento de bobina da presente invenção que é usado para tratar termicamente um componente de peça munido de um orifício; A fig. 5(d) é uma vista lateral de uma blindagem lateral interna para uso comum segmento de bobina da presente invenção que é usado para tratar termicamente um componente de peça munido de um orifício; A fig. 6(a) é uma vista em seção transversal parcial de um componente de peça situado nas primeira e segunda aberturas de peça parcial dos segmentos de bobina para um par de segmentos de indutor inferior e superior. A fig. 6(b) é uma vista em seção transversal parcial de um componente de artigo situado em uma abertura de peça parcial juntamente com seus componentes contíguos e bobina de indução com blindagens laterais, como indicado pela linha seccional A-A na fig. 6(a), para tratar termicamente somente a superfície do componente da peça. A fig. 6(c) é uma vista em seção transversal parcial de um componente de peça situado em uma abertura de peça parcial juntamente com seus componentes contíguos e bobina de indução com múltiplas blindagens laterais, como indicado pela linha seccional B-B na fig. 6(a), para tratar termicamente somente a superfície do componente da peça. A fig. 6(d) é uma vista em seção transversal parcial de um componente de peça situado em uma abertura de peça parcial juntamente com seus componentes contíguos e bobina de indução configurado para tratar termicamente um componente de peça munido de um orifício, ou vazios resultantes de pequenos componentes contíguos, ou de ambos, conforme indicado pela linha seccional C-C na fig. 6(a), enquanto tratando termicamente somente a superfície do componente de peça. A fig. 7(a) é uma vista em seção transversal parcial de um componente de peça situado em uma abertura de peça parcial juntamente com seus componentes contíguos e bobina de indução com blindagens laterais, como indicado pela linha seccional A-A na fig. 6(a), para tratamento térmico da superfície e filetes do componente de peça. A fig. 7(b) é uma vista em seção transversal parcial de um componente de peça situado em uma abertura de peça parcial juntamente com seus componentes contíguos e bobina de indução com múltiplas blindagens laterais, conforme indicado pela linha seccional B-B na fig. 6(a) para tratamento térmico da superfície e filetes do componente de peça. A fig. 7(c) é uma vista em seção transversal parcial de um componente de peça situado em uma abertura de peça parcial juntamente com seus componentes contíguos e bobina de indução configurada para tratamento térmico de um componente de peça provido de um furo, ou vazios resultantes de pequenos componentes contíguos, ou ambos, conforme indicado pela linha seccional C-C na fig. 6(a), para tratamento térmico da superfície e filetes do componente de peça. A fig. 8(a) é uma vista em seção transversal parcial de um componente de peça situado nas primeira e segundas aberturas para peça parciais dos segmentos de bobina para um par de segmentos de indutor inferior e superior no qual as primeira e segunda aberturas para peça parciais formam um formato ovóide. A fig. 8(b) é uma vista em seção transversal parcial de um componente de peça situado em um par de aberturas para peça parciais juntamente com seus componentes contíguos e bobinas de indução com blindagens laterais posicionadas niveladas com as bordas das superfícies de bobina arqueada conforme indicado pela linha seccional A-A na fig. 8(a). A fig. 8(c) é uma vista em seção transversal parcial de um componente de peça situado em um par de aberturas para peça parciais juntamente com seus componentes contíguos e bobinas de indução com blindagens laterais posicionadas abaixo (reentrantes de) as bordas das superfícies de bobina arqueadas que são perfiladas para acomodar um orifício no componente para peça como indicado pela linha seccional A-A na fig. 8(a). A fig. 8(d) é uma vista em seção transversal parcial de um componente de peça situado em um par d e aberturas para peça parciais juntamente com seus componentes contíguos e bobinas de indução perfiladas para acomodar um orifício, ou vazios resultantes de pequenos componentes adjacentes, ou ambos, conforme indicado pela linha A-A na fig. 8(a). A fig. 9(a) é uma vista em perspectiva de um conjunto de palete de uma estação de tratamento térmico típica na posição aberta sem uma peça situada no conjunto de palete inferior. A fig. 9(b) é uma vista em perspectiva de um conjunto de palete de uma estação de tratamento térmico típica com uma peça típica situada no conjunto de palete inferior. A fig. 10(a) é uma vista superior em perspectiva de um conjunto de palete superior para o sistema de tratamento térmico da presente invenção da presente invenção ilustrando uma concretização de levantamento e abaixamento do conjunto de palete superior. A fig. 10(b) é uma vista em perspectiva de uma contra-placa para um conjunto de palete superior ilustrando o uso de contrapesos e passagens para fluido resfriador. A fig. 11 é uma vista em perspectiva de uma concretização de elementos de montagem para um conjunto de palete inferior e superior em uma estação do sistema de tratamento térmico da presente invenção. A fig. 12(a) é uma vista em perspectiva de um sistema de posicionamento de estação para peça opcional em combinação com o guindaste de um sistema de transporte de peça para o sistema de tratamento térmico da presente invenção. A fig. 12(b) é uma vista em perspectiva de um sistema de posicionamento de estação para peça opcional localizado em uma estação de tratamento térmico. A fig. 13 é uma vista em perspectiva do aparelho para remoção e instalação de um conjunto de palete inferior e superior. A fig. 14 é uma vista em alçado lateral de uma peça compreendendo um eixo de manivela de seis pinos que ilustra a relação espacial angular entre os pinos. A fig. 15(a) é uma vista em perspectiva do eixo de manivelas com seis pinos da fig. 14 corretamente posicionada em uma primeira estação de tratamento térmico da presente invenção. A fig. 15(b) é uma vista em perspectiva do eixo de manivelas com seis pinos da fig. 14 corretamente posicionada em uma segunda estação de tratamento térmico da presente invenção. A fig. 15(c) é uma vista em perspectiva do eixo de manivelas com seis pinos da fig. 14 corretamente posicionada em uma terceira estação de tratamento térmico da presente invenção. A fig. 16(a) é uma vista em perspectiva de um primeiro ou segmento indutor inferior da presente invenção que é usado para tratar termicamente um componente de peça extremo onde a extremidade da peça não tem um elemento extremo não termicamente tratado protuberante. A fig. I6(h) é uma vista em perspectiva de um segmento indutor superior da presente invenção que é usado para tratar termicamente um componente de peça extremo onde a extremidade da peça tem um elemento extremo não termicamente tratado. A fig, 16© é uma vista em perspectiva de um primeiro segmento indutor ou inferior da presente invenção que é usado para tratar termicamente um componente de peça extremo onde a extremidade da peça tem um elemento extremo não termicamente tratado protuberante.

Descrição Detalhada da Invenção Reportando-se a seguir aos desenhos, nos quais numerais idênticos indicam elementos idênticos, é mostrada nas figs. 1 (a) a fig. l(c) de acordo com a presente invenção, uma concretização de um sistema de tratamento térmico por indução 10 para o tratamento térmico dc uma peça de trabalho metálica tendo um ou mais componentes, os eixos geométricos dos quais são paralelos a e decalados de um eixo geométrico de peça em comum, O sistema de tratamento térmico por indução 10 incluí uma estrutura de fundação (não mostrada nos desenhos) na qual são instalados os componentes do sistema de tratamento térmico. Em uma concretização preferencial, vigas interligadas, placas e outros elementos estruturais são usados para formar uma estrutura de fundação unitária para o sistema de tratamento térmico por indução. A vantagem de proporcionar uma estrutura de fundação unitária reside no fato de que o sistema de tratamento térmico por indução 10 pode ser expedido e de outro modo transportado de uma maneira conveniente. Em outras concretizações do sistema de tratamento térmico, estruturas de fundação separadas podem ser providas para os vários componentes do sistema.

Um ou mais fontes de alimentação de indutor 20 são alojadas em um recinto elétrico 25. As fontes de alimentação são fontes de energia elétrica de alta freqüência de C.A. genericamente conhecidas da técnica e podem ser energizadas pela rede de distribuição de energia pública. As potências nominais típicas para as fontes estão na faixa de 100 a 500 kW com uma freqüência operacional de 3 kHz a 60 kHz. A saída de dois condutores, monofásica, de cada fonte de alimentação é conectada com os terminais de enrolamento primário de um transformador de adaptação de carga 22. Os condutores elétricos 29a e 29b, tais como barras coletoras, fornecem corrente dos terminais de enrolamento secundário de cada transformador a seu segmento indutor inferior associado como mostrado para os segmentos indutores inferiores 107 e 107a na fig. 2(c) e ainda descrito abaixo. Embora fontes de alimentação dedicadas sejam mostradas para cada segmento indutor inferior, em concretizações alternativas uma única fonte de alimentação, ou combinação de fontes de alimentação, pode ser usada com um ou mais barramentos de saída de comutação (mecânica ou eletrônica) para fornecer corrente a mais de um segmento indutor inferior a partir de uma única fonte de alimentação. Altemativamente, um transformador e conjunto de barra coletora (de corrente) pode ser previsto para transferência entre as estações. O transformador de adaptação de carga 22 também pode ser incorporado à fonte de alimentação 20.

Um sistema de resfriamento brusco pode ser fornecido com o sistema de tratamento térmico 10 para proporcionar um meio de resfriamento rápido para têmpera de componentes de peças termicamente tratadas pré-selecionados. Um agente de resfriamento, genericamente constituído de uma mistura de água, polímeros orgânicos e inibidores de corrosão, é circulado e condicionado através de um sistema de fluido distribuído. O agente de resfriamento é bombeado através de canalizações e outras passagens, como descrito em maior detalhe abaixo, para pulverizar e rapidamente resfriar componentes de peças aquecidos pré-selecionados assentados em um conjunto de palete da estação de tratamento térmico. O agente de resfriamento liberado se escoa por gravidade para o tanque reservatório de líquido de resfriamento contaminado 50 posicionado sob as estações de tratamento térmico. Embora não mostrado nos desenhos, o sistema de resfriamento brusco tipicamente incluirá uma bomba elétrica para bombear o liquido resfriador esgotado do tanque 50 através de filtração, roçador de calor e válvulas de controle de fluxo para descarga do liquido resfriador durante o resfriamento. O sistema de tratamento térmico por indução 10 inclui um sistema de transporte para as peças, mostrado numa concretização como um guindaste eletricamente acionados se deslocando ao longo dos eixos geométricos X-Z 40 viajando sobre uma ponte rolante-pórtico (não mostrada nas figuras). A ponte rolante-pórtico pode ser suportada pela parede 12 do recinto elétrico 25 e em balanço para o exterior e no sentido do centro das estações de tratamento térmico. Em relação ao sistema de tratamento térmico mostrado nas figuras, a translação pelo eixo geométrico X refere-se ao deslocamento lateral das peças a tratar e a translação ao longo do eixo geométrico Z refere-se ao deslocamento vertical das peças a tratar conforme ilustrado pelas setas na fig. l(a) e fig. l(b).Embora maiores detalhes do sistema de tratamento térmico 10 sejam descritos abaixo, o processo geral é descrito em relação à operação do sistema para transporte das peças. Em uma operação típica, o guindaste 40 se engata com uma peça a ser termicamente tratada em uma estação de carregar (não mostrada nos desenhos) que está tipicamente localizada adjacente à primeira estação de tratamento térmico 31, e a transfere para uma posição predeterminada sobre a estação 31. O guindaste 40 baixa uma peça na estação 31 e coopera com um sistema de posicionamento de peça (descrito abaixo) para assentar corretamente a peça na estação 31.0 guinaste 40 se desengata da peça assentada e se eleva para transpor o conjunto de palete superior 500 da estação para tratamento térmico. O conjunto de palete superior 500 pivota no sentido do conjunto de palete inferior 400 do conjunto de palete de tratamento térmico para uma posição fechada. Para maior clareza, nas figs. l(a) à l(c), os conjuntos de palete superior e inferior completos não são mostrados. Todavia, com referência aos conjuntos, a contra-placa 505, que forma parte do conjunto de palete superior, e a placa-base 405, que forma parte do conjunto de palete inferior, são mostradas. Na posição fechada, um indutor substancialmente fechado é formado em tomo de um ou mais componentes de peça pré-selecionados a serem termicamente tratados na estação 31. A pré-seleção de componentes para tratamento térmico em cada estação é baseada sobre uma distribuição e configuração específica de estações de tratamento térmico para proporcionar tratamento térmico de todos os componentes de peça requeridos nas estações fornecidas. Potência é aplicada a cada segmento indutor inferior através dos condutores elétricos 29a e 29b, tais como barras coletoras, a partir do transformador de adaptação de carga 22 da fonte de alimentação apropriada. Após o aquecimento e resfriamento (se desejado), o conjunto de palete superior 500 pivota para fora do conjunto de palete inferior 400 para uma posição aberta que permitirá o guindaste 40 a baixar e se engatar com a peça assentada na estação 31. Após o engate, o guindaste 40 levanta a peça e a translada para a estação 32 para tratamento térmico de componentes pré-selecionados de uma maneira similar àquela para a estação 31. Este processo repetitivo de deslocamento entre estações de tratamento térmico e tratamento térmico de componentes de peças pré-selecionados em cada estação é efetuado até a peça chegar na estação de tratamento térmico final, que no caso da concretização mostrada na fig. l(a), é a estação 33. Após o tratamento térmico na estação 33 o guindaste 40 levanta e transfere a peça para uma estação de descarga (não mostrada nos desenhos) onde o guindaste 40 deposita a peça termicamente tratada. Um especialista apreciará que o guindaste e ponte rolante-pórtico podem ser altemativamente configurados sem se afastar da invenção. Por exemplo, múltiplos guindastes 40 podem ser providos para que as peças possam ser assentadas em múltiplas estações ao mesmo tempo. O sistema de transporte de peças ao longo dos eixos geométricos X-Z é otimizado para o leiaute de componentes do sistema de tratamento térmico mostrado na figura l(a). O especialista apreciará que variações no sistema de transporte das peças, inclusive sistemas de guindaste independentes podem ser usados para outros leiautes de componentes.

Em uma concretização da invenção, componentes de controle para o sistema de tratamento térmico 10 são genericamente centralizados em uma seção de controle 27. Em uma instalação típica, os componentes de controle incluirão um ou mais dispositivos de processamento por computador, tais como controladores lógicos programáveis, que se interconectam com dispositivos de entrada e de saída para componentes de sistema de tratamento térmico por indução 10. Em uma concretização, os controles incluem dispositivos de controle para os seguintes: fontes de alimentação, sistema de resfriamento brusco, sistema de transporte de peças, e sistema de posicionamento de peças. O painel de controle 28 proporciona componentes de interface de entrada/saída entre os componentes de controle e um operador humano.

Cada estação de tratamento térmico 31, 32 ou 33, inclui um conjunto de palete de tratamento térmico que é constituído de conjuntos de palete inferior e superior. Cada conjunto de palete inferior 400 inclui um ou mais primeiros segmentos de indutor (inferior) como representativamente ilustrado pelos segmentos de indutor inferior 107 e 107a na fig. 9(a). O segmento de indutor inferior 107 é representativo de um segmento de indutor inferior que pode tratar termicamente até dois componentes de peça, os eixos geométricos dos quais são paralelos com e decalados em relação ao eixo geométrico de peça comum. O segmento de indutor inferior 107a é representativo de um segmento de indutor inferior que pode tratar termicamente até dois componentes de peça cujos eixos geométricos são paralelos com e coincidentes com o eixo geométrico de peça comum. Cada conjunto de palete superior 500 inclui um ou mais segundos segmentos de indutor (superior) como representativamente mostrado pelos segmentos de indutor superior 109 e 109a na fig. 9(a). O segmento indutor superior 109 é representativo de um segmento indutor superior que pode tratar termicamente até dois componentes de peças cujos eixos geométricos são paralelos com e decalados do eixo geométrico de peça comum. O segmento indutor superior 109a é representativo de um segmento indutor superior que pode tratar termicamente até dois componentes de peça cujos eixos geométricos são paralelos com e coincidentes com o eixo geométrico de peça comum. Material dielétrico 410 separa as superfícies confrontantes opostas dos segmentos de indutor inferior e superior, como mostrado na fig. 2(c). Embora o ar não seja o material dielétrico de preferência, em concretizações alternativas da invenção um entreferro pode servir como um dielétrico suficiente. O material dielétrico 410 pode ser aplicado à superfície confrontante de um segmento de indutor quer inferior quer superior. Embora a orientação de inferior e superior seja usada para se referir aos componentes de uma estação de tratamento térmico, os termos não são propostos para serem uma limitação sobre a orientação funcional do primeiro e segundo conjuntos de indutor. Como adicionalmente descrito abaixo, quando o conjunto de palete 100 para a estação de tratamento térmico da fig. 9(a) (mostrado na posição aberta) é movido para a posição fechada, os segmentos de indutor superior 109 e 109a casam com os segmentos de indutor inferior 107 e 107a, respectivamente, para formar indutores substancialmente fechados em tomo de componentes pré-selecionados de uma peça. A posição fechada para o par de segmentos de indutor superior e inferior 107 e 109, e 107a e 109a, é mostrada na fig. 2(c). Os conjuntos indutores superior e inferior mostrados nas figuras representam configurações selecionadas de estações de tratamento térmico que podem aquecer um máximo de dois componentes de peças cujos eixos geométricos são paralelos e decalados do eixo geométrico da peça central, e dois componentes de peça cujos eixos geométricos são comuns com o eixo geométrico de peça. Em configurações alternativas, os segmentos de indutor superior e inferior substancialmente fechados podem tratar termicamente uma peça constituída de qualquer combinação de componentes de peça cujos eixos geométricos são paralelos com e decalados do eixo geométrico de peça central e cujos eixos geométricos são comuns com o eixo geométrico da peça, inclusive um único ou número ímpar de componentes de peças de um e de outro tipo. O número de estações de tratamento térmico de peça e configurações das estações dependerá das configurações específicas de uma peça. Embora uma única espira de bobina seja usada para os segmentos de indutor superior e inferior mostrado nos desenhos, o especialista apreciará que duas ou mais espiras podem ser providas para a têmpera ou endurecimento de componentes de peça individuais relativamente grandes sem se afastar do âmbito da invenção.

Um segmento de indutor inferior ou superior pode ser fabricado de um bloco de cobre maciço. Uma abertura atravessante interior é provida em cada segmento de indutor. As figs. 2(a) e 2(b) mostram aberturas atravessantes interiores 117a e 117b em segmentos de indutor inferior e superior, 107 e 109, respectivamente. Cada abertura atravessante forma primeiro e segundo segmentos de bobina que substancialmente circundam uma abertura atravessante. As aberturas atravessantes também são usadas para aplicar um segmento concentrador de fluxo em tomo dos segmentos de indutor como adicionalmente descrito abaixo. Os primeiro e segundo segmentos de bobina servem como trajetos de corrente de alimentação e retomo através de um segmento de indutor inferior. Em um segmento de indutor superior, os primeiro e segundo segmentos de bobina formam um trajeto de corrente induzida genericamente circular. Quando a corrente no segmento indutor inferior e genericamente na direção indicada pelas setas na fig. 2(a), a corrente induzida no segmento indutor superior é genericamente na direção oposta conforme indicado pelas setas na fig. 2(b). Dependendo do componente de peça que está sendo aquecido em uma estação de tratamento térmico específica, as aberturas atravessantes também podem servir como o sítio (residência) para um componente de peça não termicamente tratado que liga-se com um ou dois componentes de peça a serem termicamente tratados em um par de segmentos de indutor superior e inferior. Genericamente, a largura das aberturas atravessantes nos segmentos de indutor inferior e superior será ligeiramente maior que a largura do componente de peça não tratado termicamente. Na concretização preferencial da invenção, cada um dos primeiro e segundo componentes de bobina tem uma abertura parcial como ilustrado pelas aberturas 121a e 121b nas figs. 2(a) e 2(b), respectivamente. A abertura parcial em um segmento indutor inferior é posicionada como uma imagem refletida em relação à sua correspondente abertura parcial no segmento de indutor superior. Por exemplo, para o segmento de indutor inferior 107 mostrado na fig. 2(a) a abertura parcial para peça 121a no segmento indutor inferior é posicionada a imagem refletida em relação à abertura para peça 121b no segmento indutor superior mostrado na fig. 2(b). Quando um conjunto de palete superior está na posição fechada, aquele um ou mais segmentos de indutor superior no conjunto de paleta superior tem suas superfícies confrontantes posicionadas adjacentes a (porém eletricamente isoladas de) os correspondentes um ou mais segmentos de indutor inferiores no conjunto de paleta inferior. Uma ou mais regiões de acoplamento de concentrador de fluxo magnético são providas sobre correspondentes segmentos de indutor superior e inferior como ilustrado pelas regiões de acoplamento de concentrador de fluxo magnético 119a e 119b nas figs. 2(a) e 2(b), respectivamente. Cada segmento de indutor inferior tem dispositivos para conexão com uma fonte de energia como ilustrado na fig. 2(c) onde dois conectores elétricos 29a e 29b são afixados no segmento de indutor inferior 107 na região de terminação elétrica 122. Um material dielétrico 411 isola eletricamente os dois condutores um do outro. Como previamente exposto os condutores 29a e 29b conectam cada segmento indutor inferior com uma fonte de alimentação 20 via um transformador de adaptação de carga 22. Em configurações alternativas, o transformador de adaptação de carga é eliminado incluindo a função do transformador na fonte de alimentação.

Como ilustrado nas figs. 2(c) e 3 (a), os segmentos concentradores de fluxo magnético 103aa e 103b formam um concentrador de fluxo magnético que acopla o fluxo magnético proveniente de um segmento indutor inferior ativado com um segmento de indutor superior quando o conjunto de palete superior está na posição fechada e corrente é aplicada a um ou mais segmentos de indutor inferiores. Cada concentrador de fluxo é mantido em posição em tomo de seu segmento indutor associado por retentores 105. Cada segmento concentrador compreende um material magnético de alta permeabilidade tal como uma pluralidade de chapas de aço laminadas. Quando o conjunto de palete superior está na posição fechada, as superfícies 104a e 106a de segmento concentrador 103 a são aproximadas ou colocadas em contato com as superfícies opostas 104b e 106b, respectivamente, de segmento concentrador 103b. Idealmente, as superfícies concentradoras de fluxo opostas devem entrar mutuamente em contato para máximo acoplamento de fluxo magnético quando o conjunto de palete superior está na posição fechada. Todavia, na concretização preferencial, um entreferro mínimo é mantido para compensar tolerâncias mecânicas que poderíam causar as superfícies confrontantes opostas a se chocarem quando o conjunto de palete superior 500 é movido para a posição fechada.

Embora um único p ar de concentradores de fluxo em forma de ‘U’ seja mostrado em tomo do par de segmentos indutores inferior e superior na fig. 2(c), múltiplos pares de concentradores de fluxo podem ser igualmente dispostos em tomo de múltiplas regiões concentradoras de fluxo correspondentes dos segmentos de indutor inferior e superior para aumentar o acoplamento de fluxo magnético. Configurações alternativas para os pares de segmento concentrador de fluxo magnético são mostradas nas figs. 3(b) a 3(d) inclusive. A configuração ilustrada na fig. 3 (b) é particularmente útil pelo fato do peso do segmento concentrador 103b’ associado com o segmento indutor superior ser minimizado, o que auxilia a minimizar o peso do conjunto de palete superior móvel.

As aberturas parciais nos segmentos de bobina são genericamente semicirculares em forma com modificações de perfilamento opcionais como exposto abaixo. Quando um segmento indutor superior é corretamente alinhado sobre o topo de um segmento indutor inferior (com separação dielétrica), as correspondentes aberturas parciais formam uma abertura de bobina ou indutor completo que substancialmente circunda o componente de peça pré-selecionado a ser termicamente tratado quando corretamente assentado em uma estação e corrente é aplicada ao indutor inferior. Quando os segmentos de indutor superior e inferior são usados para tratar termicamente componentes de peça substancialmente cilíndricos que não são concêntricos com o eixo geométrico principal da peça, os eixos geométricos das aberturas parciais são decalados do eixo geométrico principal da peça como mostrado representativamente nas figs. 2(a) e 2(b).

Quando os componentes de peça substancialmente cilíndricos têm eixos geométricos comuns com o eixo geométrico central da peça, as aberturas parciais são coaxiais com o eixo geométrico principal da peça. As larguras e diâmetros das aberturas parciais e aberturas atravessantes dependerão das larguras e diâmetros dos componentes de peça de uma peça específica. Outrossim, os diâmetros das aberturas parciais são selecionados para satisfazer um número de requisitos, inclusive um entreferro apropriado entre suas superfícies e um componente de peça assentado nas aberturas, suficiente fluxo de fluido de resfriamento no entreferro, e expansão térmica de componentes de peça durante o tratamento térmico. Cada abertura parcial forma uma superfície de bobina genericamente arqueada. Particularmente quando resfriamento é provido, a superfície de bobina genericamente arqueada de um segmento de indutor é separada por um orifício de resfriamento. Nesta concretização, o orifício de resfriamento separa a superfície de bobina genericamente arqueada em “rebordos” de bobina interno e externo como representativamente mostrado na fig. 2(a) para o segmento de indutor inferior 107 com orifício de resfriamento 131 e rebordos de bobina externo e interno 123a e 123b, respectivamente. Em concretizações alternativas, o orifício 131 dispensa ser uma abertura singular. Por exemplo, uma pluralidade de perfurações discretas genericamente na região ocupada pelo orifício 131 também pode ser usada. Uma região de interface em rabo de peixe é definida pela interface dos rebordos de bobina formados com sua superfície confrontante com bobina associada conforme representativamente mostrado na fig. 2(a) para as regiões de interface de bobina 127 formadas pelos rebordos de bobina 123a e 123b na sua superfície confrontante com a bobina 115a. A região de um par de rebordos de bobina na penetração mais profunda no conjunto indutor superior ou inferior (em outras palavras, cerca de 90° decalado das regiões de interface) é designada de região base e é representativamente mostrada pelo elemento 129 para uma abertura do segmento indutor inferior 107. Os rebordos de bobina têm uma largura axial (isto é, largura de um rebordo de bobina na direção axial de um componente de peça situado dentro da abertura parcial formada pela superfície arqueada com rebordos de bobina) nas regiões de interface 127 que é maior que sua largura axial próximo à área base 129. Embora isto possa ser realizado pelo inclinar as paredes dos rebordos, as paredes também podem ser chanfradas como representativamente mostrado na fig. 2(a) para realizar o efeito de estreitamento.

Em uma concretização alternativa, as aberturas parciais em um par de segmentos indutores inferior e superior associado, 107b e 109b, respectivamente, formam uma abertura substancialmente ovóide como mostrado na fig. 8(a). Com esta configuração o menor entreferro radial será nas regiões de interface 127 e o entreferro Máximo será na região onde existe uma carência de massas adjacentes em componentes de peça adjacentes ao componente de peça sendo termicamente tratado e/ou na região de um orifício no componente de peça termicamente tratado conforme mostrado representativamente pela região de entreferro 128 na fig. 8(a). Para esta configuração, a região base 129b para o segmento indutor inferior 107b terá um entreferro menor que o máximo entreferro, porém maior que os entreferros mínimos. Esta configuração é particularmente útil para compensar a forma assimétrica de um componente de peça não termicamente tratado situado em aberturas atravessantes adjacente ao componente de peça que está sendo termicamente tratado ou quando o componente de peça sendo termicamente tratado tem um orifício, ou outro vazio no seu interior.

Em uma concretização alternativa o indutor parcial energizado (ou ativo) inferior pode consistir de uma bobina de uma única espira como mostrado na fig. 2(a) ao passo que o indutor parcial superior (ou passivo) consiste em uma bobina de espira dupla. Uma bobina de espira dupla é similar às duas bobinas de espira única mostradas na fig. 2(b) com uma das bobinas de espira única colocada dentro da outra bobina de espira única (na sua abertura atravessante). Um par de concentradores de fluxo magnético pode ser usado para acoplar magneticamente o indutor parcial ativo com as duas bobinas de espira única que perfazem um indutor parcial passivo. Nesta configuração as das bobinas de espira única são eletricamente mutuamente isoladas assim como do indutor parcial ativo. Um par de aberturas para peça parciais passivas formado em segmentos de bobina contíguos dos dois indutores parciais passivos será oposto em combinação por uma única abertura para peça parcial no indutor parcial ativo. Cada uma do par de aberturas para peça parciais passivas pode ser perfilada com um par de rebordos de bobina como exposto acima ou altemativamente perfilados de maneira que o par combinado de aberturas para peça parciais passivas forme um único par de rebordos de bobina. Nesta segunda configuração, o orifício separando os rebordos de bobina é formado pela separação entre os segmentos de bobina contíguos eletricamente isolados.

Cada orifício de resfriamento 131, é conectado com uma ou mais passagens para fluido resfriador 133 através dos segmentos de indutor superior e inferior. As passagens para fluido de resfriamento egressam em uma ou mais aberturas de admissão de fluido resfriador 135 providas nos segmentos de indutor inferior e superior. Em concretizações alternativas da invenção, as passagens e encaminhamento de fluido resfriador podem ser via tubos ou canalização externa aos segmentos de indutor.

Uma ou mais blindagens laterais fendidas como representativamente mostradas nas figs. 5(a) a 5(d) inclusive, fig. 6(b) e 6(c); e fig.7(b) e 7(c) são opcionalmente providas sobre um ou ambos os lados de um segmento indutor em tomo da região de bobina arqueada de um segmento indutor 109a. Uma blindagem lateral serve tanto como um concentrador de fluxo magnético (para o componente de peça sendo termicamente tratado) como uma blindagem de campo magnético (para componentes de peça contíguos com o componente termicamente tratado). Uma blindagem lateral é formada de um material magnético de alta permeabilidade apropriado tal como um aço magnético. A blindagem lateral afeta a forma do campo magnético criado pelo fluxo de corrente no segmento indutor a que está afixado, que afetará o endurecimento de regiões selecionadas no componente de peça que está sendo termicamente tratado. Além disso, uma blindagem lateral também protege o componente de peça que não está sendo termicamente tratado no conjunto indutor (situado em aberturas atravessantes 117a e 117b ou extemamente adjacente a um segmento indutor) contra aquecimento parasítico indesejável. As figs. 5(a) e 5(b) ainda ilustram a concretização preferencial de uma blindagem lateral. A relação de passo entre uma fenda 136 e dente adjacente 139 para uma blindagem lateral pode ser controlada para afetar o grau de blindagem proporcionado pela blindagem lateral. Se a relação de largura de fenda (wi) para largura de dente adjacente (W2) é maior que 5, a eficácia da blindagem lateral como um concentrador de fluxo magnético e blindagem de campo magnético será diminuída. Consequentemente, concentração e blindagem mínima serão proporcionadas com uma relação maior que 5. Reciprocamente, quando a relação de passo é tomada menor, a concentração e blindagem magnética se aperfeiçoam. A fig. 5(c) e a fig. 5(d) ilustram blindagens laterais laminadas externa 137a e interna 137b típicas que aperfeiçoariam o tratamento térmico de um componente de peça com uma abertura ou áreas vazias na região adjacente às grandes fendas 138a e 138b. Sua colocação em relação aos segmentos de bobina é representativamente mostrada na fig. 4(e) e fig. 4(f). O proporcionar as grandes fendas (alongadas) adjacente à abertura decresce o aquecimento em tomo da abertura e decresce a probabilidade de fissuração na região da abertura e áreas de orifício devido a superaquecimento e fadiga calorífica. Genericamente a largura da fenda alongada é limitada a menos de três vezes o diâmetro da abertura adjacente. Além disso as blindagens podem ser individualmente perfiladas em formato para acomodar uma configuração de campo desejada em tomo de um componente de peça específico a ser termicamente tratado. A espessura de uma blindagem é crítica para desempenho. Para aplicações práticas, uma espessura de cada blindagem lateral individual genericamente não deve ser maior que 3 mm. De outro modo, a blindagem lateral será aquecida durante o tratamento térmico de uma peça, o que constitui um fenômeno indesejável. Em algumas aplicações, a superfície de uma blindagem lateral voltada em sentido oposto a um segmento indutor pode fazer contato com um componente de peça adjacente para formar um trajeto para um curto circuito elétrico. Em casos como este, a blindagem lateral deve ser eletricamente isolada do indutor com um material dielétrico ou assentada embutida dentro da superfície delimitadora do segmento indutor.

Para realizar um tratamento térmico ideal de componentes de peça específicos no sistema de tratamento térmico por indução 10, os segmentos de bobina individuais (ou rebordos de bobina) podem ser “perfilados” pelo variar a largura de regiões de segmento indutor na direção axial do componente de peça para acomodar vários requisitos de endurecimento das peças. O perfilamento corrige anomalias no aquecimento à indução devido à separação dielétrica entre correspondentes segmentos de indutor inferior e superior, o perfil irregular variável de componentes de peças não termicamente tratados ligados com componentes de peça termicamente tratados e irregularidades nos componentes termicamente tratados, tais como aberturas, orifícios para óleo e outros vazios, que podem afetar o campo magnético e distribuição de corrente na peça. Em termos mais genéricos, perfilamento é a inclusão de uma característica em um segmento indutor (ou rebordo de bobina) que altera a abertura parcial de uma superfície de bobina arqueada semicircular genericamente lisa. A fig. 4(b) ilustra uma abordagem de perfilamento genérico para um segmento de bobina.

Genericamente, a extensão circunferente, ch, adjacente à região de interface 127 é inferior a duas vezes a largura axial do componente de peça a ser termicamente tratado dentro do segmento de bobina, e a largura de transição axial do segmento de bobina, di, é selecionada para ser inferior a 0,3 vezes a largura axial do mesmo componente de peça. O tomar a bobina mais larga na região de interface 127 compensa a separação dielétrica entre as superfícies confrontantes dos segmentos de indutor inferior e superior. Como mostrado na fig. 4(c), na região próxima de uma abertura 201 (projetada em traçado descontínuo sobre a superfície arqueada do segmento de bobina) na superfície do componente de peça sendo termicamente tratado, as faces interna e externa do segmento de bobina adjacente à abertura são ainda perfiladas para compensar a abertura na superfície do componente de peça. Genericamente a largura axial do corte de perfil, (d3) é inferior a 3 vezes o diâmetro externo da abertura 201. No caso de um orifício oblíquo ou inclinado 202 (projetado em traçado descontínuo sobre a superfície arqueada do segmento de bobina), a largura do perfilamento (<±0 é aumentada no lado mais próximo da abertura oblíqua como mostrado na fig. 4(d). Em alguns casos, o efeito de separação dielétrica entre as superfícies confrontantes dos segmentos de indutor inferior e superior pode ser compensado pela combinação de uma bobina alargada e menor entreferro de “bobina para peça” na região das superfícies confrontantes como ilustrado na fig. 6(a). A figura 4(e) e a fig. 4(f) ilustram a aplicação de blindagem laterais duplas ou “em sanduíche” de cada lado de um segmento de indutor além das características de perfilamento da fig4. 4(b) e fig. 4(c), respectivamente.

Como mostrado melhor nas figuras 6(d) e 7(c), o raio da região de bobina arqueada pode ser variado baseado sobre os requisitos de uma peça específica a ser termicamente tratada. A introdução desta modificação variará a extensão radial do entreferro entre a superfície do componente de peça e a superfície de indutor arqueada. Genericamente, um entreferro menor é mantido nas áreas de interface 127 para compensar o intervalo dielétrico criado entre superfícies opostas dos segmentos de bobina de indutor superior e inferior.

Em algumas aplicações, é preferível limitar o tratamento térmico à área superficial de um componente de peça pré-selecionado. Em aplicações alternativas, o tratamento térmico da área superficial do componente de peça e de suas áreas de filete tem preferência.

As figs. 6(b) a fig. 6(d) inclusive ilustram aplicações típicas de blindagens laterais e perfilamento de bobina para obter um endurecimento da superfície de peça desejada sem endurecimento do filete. Com referência à linha seccional A-A na fig. 6(a), a fig. 6(b) ilustra o uso de blindagens laterais interna e externa (designado de blindagem lateral do “tipo em sanduíche”) que tem uma de suas margens nivelada com as margens dos rebordos 124a e 124b do segmento de indutor para realizar o endurecimento da superfície do componente de peça 207 sem endurecer as áreas de filete 207a e 207b delimitadoras de componentes de peça contíguos 206 e 208, respectivamente. A fig. 6(c) (que se reporta à linha seccional B-B na fig. 6(a)) ilustra variações onde duas blindagens laterais, 137 e 137’, são usadas em uma configuração em sanduíche para proporcionar controle de campo magnético mais fino no segmento de bobina. A fig. 4(e) e a fig. 4(f) também ilustram aplicações de blindagens laterais em uma configuração em sanduíche. Isto resulta em melhor repetibilidade do padrão de endurecimento. Além disso, permite aperfeiçoar as características protetoras de blindagens laterais e reduz significativamente a sensibilidade do segmento de bobina a componentes de peça adjacentes de configuração irregular 206 e 208. Em concretizações alternativas, mais de duas blindagens laterais podem ser providas em uma configuração em sanduíche para controle de campo mais exato. A fig. 6(d) ilustra uma aplicação de tratamento térmico sem blindagens laterais quando o componente de peça pré-selecionado 207 a receber endurecimento tem um orifício 202 ou outra abertura e; ou componentes de peça adjacentes 206 e 207 tem vazios adjacentes ou carência de massa. Como mostrado na fig. 6(a) o segmento de indutor 109 foi perfilado de maneira reentrante na direção radial na linha seccional C-C para modificar o campo da bobina na vizinhança da abertura 202. Quando o segmento de indutor é radialmente perfilado como indicado pela linha seccional C-C na fig. 6(a) a largura preferencial, ai, do corte radialmente perfilado, é inferior a três vezes o diâmetro interno do orifício adjacente.

Altemativamente, as figs. 7 (a) a 7(c) inclusive ilustram disposições alternativas onde as áreas de filete 207aa e 207b assim como a superfície do componente de peça pré-selecionado 207 são termicamente tratadas. As figs. 6(d), fig. 7(c) e figs. 8(b) a 8(d) inclusive apresentam perfilamento de bobina radial onde existe um orifício para óleo inclinado 202 no componente de peça 207 sendo termicamente tratado.

Um conjunto de palete inferior de uma estação para tratamento térmico inclui uma placa base com a qual um ou mais segmentos de indutor inferior estão conectados. A fig.9(a) mostra um conjunto de palete inferior representativo 400 tendo uma placa base 405. Os segmentos de indutor inferiores 107 e 107a são conectados com a placa base 405. Genericamente, um espaçador 415, ilustrativamente mostrado na fig. 2(d), é usado para proporcionar isolamento elétrico entre cada segmento de indutor inferior e a placa base. Os espaçadores também funcionam como reguladores de altura para os segmentos de indutor inferior para acomodar o correto assentamento da peça no conjunto de palete inferior. Os espaçadores podem ser fabricados de um material isolante apropriado tal como um material de epóxi/vidro NEMA Grade G-10 ou um material compósito de náilon/KEVLAR ou outros tipos similares de material. Se fluido de resfriamento é requerido para o tratamento térmico de componentes de peça na estação, os espaçadores 415 e a placa inferior 405 podem ser munidos de uma ou mais passagens para facilitar o fornecimento de fluido de resfriamento às passagens nos segmentos de indutor inferiores. Além disso, o fornecimento de uma abertura no interior dos espaçadores 415 permite que o fluido de resfriamento drene para o interior do tanque reservatório de contaminante de fluido de resfriamento 50. Blocos de suporte para eixo 430 são afixados à placa base 405.

Caso resfriamento brusco seja efetuado em uma estação de tratamento térmico, o fluido de resfriamento descarregado é usualmente suficiente para resfriar os segmentos de indutor superior e inferior. Todavia, se resfriamento não é efetuado na estação, ou resfriamento adicional dos segmentos de indutor superior e inferior é desejado, tubos de cobre podem ser soldados nos segmentos de indutor para proporcionar transferência de calor aperfeiçoada dos segmentos de indutor para um fluido de resfriamento circulando através dos tubos de cobre.

Dependendo das características de aplicação e da geometria das peças a serem tratadas, um ou mais compensadores podem ser incorporados à construção da bobina de tratamento térmico por indução. Os compensadores devem ser construídos de material eletricamente condutivo, inclusive, porém estar limitados a ferro, aço-carbono, e aço inoxidável. Compensadores podem ser afixados a um segmento de bobina. Altemativamente, pelo utilizar um acesso fixo especial, compensadores podem ser localizados em vazios adjacente a um segmento de indutor criado por componentes de peça não simétricos adjacentes (ou a ausência dos mesmos). Um compensador compensa a carência de massa de metal em áreas adjacentes a um segmento de bobina de indução devido a componentes de peça contíguos que apresentem formas singulares ou estranha. Um compensador também redistribui o campo magnético em regiões selecionadas do componente de peça termicamente tratado, por exemplo, para compensar o excedente de densidade de potência nas áreas onde existe uma carência de massas adjacentes (isto é, devido à geometria de componente de peça contíguo). De maneira similar às blindagens laterais e dependendo da aplicação e da geometria da peça, os compensadores poderíam ter algumas áreas “abertas” ou vazias. Por exemplo, no caso de orifícios inclinados, um compensador localizado no lado “não maciço” do orifício inclinado podería não ter quaisquer áreas “abertas”. Ao mesmo tempo, um compensador localizado no lado “maciço” podería ter áreas “abertas”.

Um conjunto de palete superior para uma estação de tratamento térmico inclui uma contraplaca com a qual um ou mais segmentos de indutor superiores estão conectados. A fig. 9(a) mostra um conjunto de palete superior representativo 500 com segmentos de indutor superiores 109 e 109aa conectados com a contraplaca 505. Os segmentos de indutor superiores são posicionados sobre a contraplaca de forma que quando o conjunto de palete superior está na posição fechada as superfícies confrontantes e aberturas para peça parciais sobre cada segmento indutor superior são alinhadas com as superfícies confrontantes aberturas para peça parciais sobre cada segmento de indutor inferior correspondente. Uma vez que na concretização ilustrada o conjunto de palete superior é girado entre uma posição aberta e fechada, um metal rígido e de peso leve, tal como alumínio, é um material apropriado para a contraplaca. Genericamente, como com o conjunto de palete inferior, um espaçador 415 é previsto entre a contraplaca 505 e cada segmento de indutor superior. Chumaceiras de mancai 431 são afixadas à contraplaca 505. O conjunto de palete superior 500 é girantemente conectado com o conjunto de palete inferior 400 por eixos 432 para que o conjunto de palete superior possa ser recuado do conjunto de palete inferior para uma posição aberta quando o sistema posicionador de peça quer remove quer insere u ma peça em relação ao conjunto de palete inferior. Após a peça ser inserida no conjunto de palete inferior, o conjunto de palete superior 500 é girado para a posição fechada de modo que os componentes de peça situados nas aberturas substancialmente cilíndricas formadas pelo correspondente par de aberturas parciais para peça podem ser termicamente tratados pela aplicação de energia aos segmentos de indutor inferiores e resfriados, se desejado. O especialista apreciará que outros meios para seletivamente recuar o conjunto de palete superior e/ou aproximar o mesmo do conjunto de palete inferior podem ser usados sem se afastar do âmbito da invenção. Por exemplo, o conjunto de palete superior pode ser levantado diretamente na direção vertical caso um tipo lateral de sistema transportador seja usado para transladar as peças entre as estações. Em outra configuração alternativa, os conjuntos de palete inferior (ou primeiro) e superior (ou segundo) podem ser girados em 90 graus de forma que o segundo conjunto de palete podería simplesmente deslizar entre as posições aberta ou fechada. Esta disposição específica permite que a peça seja assentada sobre componentes que não são afixados ao primeiro conjunto de palete.

Como mostrado na fig. 10(a), a alavanca pivotante 750 se estende para o interior de uma fenda na contraplaca 505. Se o conjunto de palete superior está na posição fechada, a unidade de transmissão de rotação 755 pode girar a alavanca 750, e o conjunto de palete superior no qual é inserida, na direção indicada pela seta para levantar o conjunto de palete superior, e componentes afixados para a posição aberta. Quando o conjunto de palete superior está na posição aberta, a unidade de transmissão de rotação 755 pode girar a alavanca 750 e o conjunto de palete superior na direção oposta àquela indicada pela seta para baixar o conjunto de paleta superior para a posição fechada. A unidade de transmissão de rotação 755 é fixada na fundação estrutural da estação de tratamento térmico e pode ser um rolete de carne acionado por ar comprimido ou elemento de sujeição articulado hidráulico. A alavanca de sujeição pivotavelmente montada e o conjunto de bobina articulado são coaxiais. O conjunto de palete superior ode ser contrabalançado quer mecanicamente com contrapesos ou pela utilização de um dispositivo de amortecimento opcional. Como mostrado na fig. 10(a), a função amortecedora pode ser provida por um atuador elástico pneumaticamente acionado 765, que aciona o conjunto de palete superior 500 para a posição aberta no caso de falha do sistema hidráulico. Uma extremidade do atuador 765 é conectada com o conjunto de palete superior 500 ao passo que a extremidade oposta pode ser afixada à placa base 405. A contraplaca 505a mostrada na fig. 10(b) inclui contrapesos 760. Também ilustrado na fig. 10(b) é o uso de passagens internas 767 (mostradas em linhas descontínuas) para proporcionar um trajeto de fluido resfriador para os segmentos de indutor superiores conectados com a contraplaca. Uma abertura de admissão de fluido resfriador 769 prevista em cada contrapeso 760 permite o ingresso de fluido resfriador no interior das passagens internas. Cada abertura de admissão pode ser conectada com uma fonte de alimentação de fluido resfriado com uma junta rotativa e um acoplamento rápido.

Quando a unidade de transmissão de rotação 755 pivota um conjunto de palete superior no sentido da posição fechada, um ou más pés guias localizadores 720 no conjunto de palete superior assentam-se sobre correspondentes localizadores 721 sobre o conjunto de palete inferior para assegurar o correto alinhamento dos segmentos de indutor superior e inferior. Os localizadores 721 podem ser munidos de um dispositivo de altura regulável para permitir o ajuste fino do assentamento das superfícies de indutor superior sobre as superfícies confrontantes de indutor inferior (com a separação de um dielétrico). O ajuste lateral dos segmentos de indutor superior em relação aos segmentos de indutor inferior pode ser efetuado pelo proporcionar dois colares roscados ajustáveis concêntricos sobre um lado de cada chumaceira 431 afixada ao conjunto de palete superior.

Na concretização da estação de tratamento térmico mostrada na fig. 11a placa base 405 é afixada a uma placa de fixação 705. Detalhes dos conjuntos de palete inferior e superior não são incluídos na fig. 11 porém são expostos alhures no relatório descritivo. A placa de fixação 705 tem mancais lineares 710 que permitem à placa base 4405 e seus conjuntos de palete inferior e superior conectados a se deslocarem sobre trilhos guias 711. Os trilhos 711 são fixados à placa de trilho 706, que é amovivelmente afixada à fundação estrutural 707 para a estação de tratamento térmico. Como mostrado na fig. 13, a zorra para troca de bobina 800 proporciona um meio eficiente de remover e instalar um conjunto de palete completo consistindo em conjuntos de palete superior e inferior. A zorra inclui trilhos guias 712 que se alinham com trilhos guias 711 quando a zorra é posicionada adjacente à estação de tratamento térmico. Um sistema de macaco elevador apropriado, ilustrado como uma bomba manual hidráulica 810 e cilindro 811 na fig. 13 pode transferir o conjunto de palete completo do sistema de tratamento térmico. O mecanismo de pivotamento afixado ao conjunto de palete superior, isto é, a alavanca pivô 750 deslizará para fora da contraplaca 505 quando o conjunto de palete completo é removido. O dente de engate 815, afixado ao cilindro 811 se engata com a lingüeta de engate 816 convenientemente afixada à placa de fixação 705 ou outro componente do conjunto de paleta inferior ou superior. Uma vez que um conjunto de palete completo tenha sido removido, um conjunto de palete substituto pode ser instalado pela zorra na seqüência inversa pelo empurrar o conjunto de palete substituto para fora dos trilhos de zorra 712 e para sobre os trilhos da estação 711. Este sistema proporciona um significativo aperfeiçoamento em relação às concretizações alternativas nas quais os componentes de um conjunto de palete inferior e superior são fixamente montados na fundação da estação de tratamento térmico. Neste último caso, se um componente tal como um segmento indutor inferior requer substituição, o sistema de tratamento térmico tem de ser desativado enquanto o segmento indutor inferior é removido e substituído. Pela utilização do aparelho e processo apresentados da presente invenção, o conjunto de palete inferior e superior afixado contendo o segmento indutor inferior defeituoso pode ser removido e imediatamente substituído por um conjunto de palete perfeito enquanto o segmento indutor inferior defeituoso é descartado do sistema de tratamento térmico. Além disso, um sistema de tratamento térmico deste tipo pode ser econômico uma vez que o tratamento térmico de peças diferentemente configuradas que podem ser termicamente tratados no mesmo número de estações pode ser realizado pela troca dos conjuntos de palete completos mais exatamente do que pelo substituir o sistema de tratamento térmico completo. Quando um conjunto de palete é colocado em posição, dispositivos de ajuste apropriados são providos para correto posicionamento do conjunto de palete em relação ao sistema posicionador da peça a ser tratada de forma que uma peça baixada no interior do conjunto de palete inferior será corretamente assentada no conjunto de palete inferior. Na fig. 11 dispositivos de ajuste ilustrativos são mostrados como um batente limitador regulável por parafuso ajustador 820 que ajusta a posição da placa base 405, juntamente com os conjuntos de palete inferior e superior associados, em relação à fundação estrutural 707 na direção do eixo geométrico Y. Adicionalmente dispositivos de ajuste representativos são providos na fig. 11 para assegurar o ajuste rotativo da placa base 405 no plano X-Y. O elemento prendedor 822 pode ser pivotado e travado em uma posição selecionada em relação à fundação estrutural 707.

Cada estação de tratamento térmico, além de um ou mais segmentos indutores inferior e superior para tratamento térmico de componentes de peça pré-selecionados, tem um sistema posicionador da peça a ser tratada. O sistema posicionador da peça orienta a peça de forma que componentes de peça pré-selecionados se assentem corretamente nas aberturas para peça parciais das bobinas indutoras inferiores, e nas aberturas atravessantes nos segmentos de indutor inferior. O correto assentamento da peça nos componentes de conjunto de palete inferior pode exigir a rotação ou translação na direção axial (ou tanto rotação como translação) da peça em cada estação. O sistema posicionador de peça pode consistir de componentes associados com o guindaste 40 ou componentes localizados em cada estação de tratamento térmico, ou uma combinação destes dois, para assegurar que uma peça seja corretamente assentada em uma estação.

Um sistema posicionador de peça típico associado com o sistema de transporte de peça é mostrado na fig. 12(a). O guindaste 40 tem dois eixos 680 e 682 montados sobre braços independentemente móveis 41 e 42, respectivamente, que podem se deslocar nas direções laterais indicadas pelas setas. A caixa de controle 685 controla o curso lateral dos dois braços por dispositivos de conexão 681. O eixo principal 682 é montado sobre o rotor 683. O rotor 683 é conectado com o eixo de rotação 686, por exemplo, por uma transmissão de correia e polia com uma caixa de engrenagens de desmultiplicação 688 e eixo acionado 689, para girar o eixo 686 e o rotor 683. Os eixos principais 680 e 682 se engatam com uma peça para transportar a mesma para, de e entre as estações de tratamento térmico pelo deslocar lateralmente ambos os eixos 680 e 682 no sentido um do outro para agarrar firmemente ambas as extremidades da peça a tratar. Ao mesmo tempo, pinos posicionadores 684 se engatam com correspondentes orifícios posicionados providos na extremidade da peça. Quando um guindaste inicialmente levanta uma peça para receber tratamento térmico, por exemplo, numa estação de carregar, a peça será orientada numa posição em que o sistema posicionador de peça identifica como a posição angular inicial do eixo geométrico da peça. Desta maneira, o sistema pode realizar todas as rotações da peça em cada estação de tratamento térmico em relação à esta posição angular inicial. A fig. 12(b) ilustra um sistema posicionador de peça opcional que pode ser localizado em cada estação de tratamento térmico. Como acima mencionado, cada conjunto de palete inferior 400 inclui uma placa base 405.

Blocos de assentamento 610a e 610b são afixados à placa base e são posicionados para assentar componentes selecionados da peça a ser tratados. Embora ilustrados como blocos em V, outros dispositivos de assentamento apropriados, tais como suportes em ‘U’ podem ser usados. O assentamento da peça a tratar nos blocos pode não ser suficiente para posicionar corretamente a peça na estação para aquecimento. Por conseguinte, dispositivos de ajuste de eixo geométrico X e dispositivos de ajuste rotativo também podem ser providos em cada estação. Como mostrado na fig. 12(b), o cilindro 650 serve como um dispositivo de ajuste do eixo geométrico X pelo exercer uma força numa direção substancialmente paralela ao eixo geométrico central da peça na extremidade da peça assentada sobre o bloco 610b. A estrutura 665 serve como uma estrutura de montagem e posicionamento para o cilindro 650. O cilindro 650 pode ser manualmente ou mecanicamente acionado (p.ex. por um acionamento elétrico ou hidráulico não mostrado nas figuras) numa direção quer positiva quer negativa (indicada pelas setas mostradas na fig. 12(b) com o deslocamento na direção positiva sendo no sentido do bloco 610a) quer para empurrar a peça na direção-x quer para recuar da relação de contato com a peça. O pino 655 é montado sobre um disco girante 660 para proporcionar um meio para girar a peça enquanto assentada nos dispositivos de assentamento. A extremidade do pino 655 pode ser relativamente posicionada com a extremidade do cilindro 650 de forma que quando a extremidade do cilindro 650 contata a peça a ser tratada, a extremidade do pino 655 entra em contato com a peça. A rotação do disco 660 levará a peça também a girar pelo contato com o pino 655. A estrutura 665 serve como estrutura de montagem e posicionamento para o disco girante 660 e também pode ser usada para encerrar os dispositivos de transmissão de rotação para o disco. A transmissão de rotação, como para o cilindro 650, pode ser manual ou mecânica. Altemativamente ou em concerto com os dispositivos de ajuste acima, dispositivos de ajuste de rotação tais como blocos de ajuste em altura 670aa e 670b que atuam sobre componentes de peça fora do eixo geométrico principal pré-selecionados para assegurar que os componentes de peça fora do eixo geométrico principal sejam termicamente tratados pelos indutores da estação e estejam corretamente posicionados, podem ser usados.

Em uma concretização da invenção, o sistema de tratamento térmico por indução 10 é usado para tratar termicamente o eixo de manivelas 210 mostrada na fig. 14 e nas figs. 15(a) a 15(c) inclusive. Os pinos 1, 2, 3, 4, 5 e 6 do eixo de manivelas são axialmente decalados de e paralelos com o eixo geométrico dos componentes axiais principais do eixo de manivelas, e são identificados como elementos 211, 212, 213, 214, 215 e 216, respectivamente. Os componentes axiais principais axialmente coincidentes com o eixo geométrico do eixo de manivelas consistem em moentes 1, 2, 3, e 4 identificados como elementos 221, 222, 223 e 224, e vedação 225. Os braços 231 a 239 inclusive interligam pinos e moentes como mostrado nas figs. 15(a) a 15(c) inclusive. Os braços servem como contrapesos, e por conseguinte assumem formas irregulares e assimétricas. O elemento de afixação de volante 227 é provido na mesma extremidade do eixo de manivelas que o elemento de vedação 225. Na extremidade oposta do eixo de manivelas, o nariz 226 é afixado ao moente 1 (221) e é tipicamente usado como um suporte para a roda dentada motriz do eixo de manivelas, polia e/ou suporte amortecedor de vibração. O especialista apreciará que os componentes terminais de eixo de manivela, isto é, os elementos 25, 226 e 227 podem variar em quantidade e uso, dependendo da aplicação específica do eixo de manivelas 210 sem se afastar do âmbito da invenção. Outrossim, as configurações de pino podem ser variadas e misturas com configurações de pino de largura dupla (comum) e de pinos fendidos. As aberturas 260 no elemento de vedação 225 podem ser usadas como orifícios de posicionamento de referência para o sistema posicionador de eixo de manivelas. A fig. 15(a) mostra a configuração do eixo de manivelas 210 após ter sido assentada na primeira estação de tratamento térmico 31 pelo sistema posicionador das peças a serem tratadas. Os pinos 211 e 214 e moentes 223 e 224 são aquecidos na primeira estação. A fig. 9(b) mostra o eixo de manivelas 210 assentada na primeira estação de tratamento térmico 31. O eixo de manivelas é assentada na estação 31 sobre blocos de suporte 610a (não mostrados nas figs. 9(b) e 610b. A correta orientação para o tratamento térmico por indução dos pinos 211 e214na estação 31 é realizada pelo uso de blocos de ajuste em altura 612a e 612b nos pinos 212 e 216 respectivamente. Na fig. 9(b) o bloco 612b não é visível, porém é montado na placa base 405 dentro do espaçador 415 associado com o segmento indutor inferior 107a. O bloco 612a (não visível na fig. 9(b)) é montado na placa-base 405 entre os segmentos de indutor inferior 107 e 107a e tem membros laterais estendidos 612. Quando o sistema de transporte de peça baixa o eixo de manivelas na estação 31 os membros 613 atuarão como um gabarito de contorno para prevenir que os componentes de eixo de manivelas colidam com os segmentos de indutor inferior no caso de um desalinhamento do eixo de manivelas. Após assentar o eixo de manivelas na estação, os membros 613 podem ser usados como batentes limitadores fixos contra o braço 234 quando o sistema de transporte da peça empurra o eixo de manivela na sua direção axial da extremidade de nariz do eixo de manivelas para a extremidade de vedação de óleo. A fig. 15(b) mostra a configuração do eixo de manivelas 210 após ter sido assentada na segunda estação de tratamento térmico 32 pelo sistema posicionador de peça. Os pinos 213 e 216, e os moentes 221 e 222 são termicamente tratados na segunda estação. O eixo de manivelas é assentada na estação 32 sobre os blocos de apoio 610c e 610d. A correta orientação para o tratamento térmico por indução dos pinos 213 e 216 na estação 32 é realizada pelo emprego de blocos de ajuste em altura 612c e 612d nos pinos 215 e 211 respectivamente. A montagem dos blocos de apoio e de ajuste em altura na placa base 405 é similar àquela para a estação 31 com as alterações em orientação apropriadas para compensar a disposição diferente de segmentos de indutor para aquecer os pinos 213 e 216, e moentes 221e 222.

A fig. 15(c) mostra a configuração do eixo de manivelas 210 após ter sido assentada na terceira estação de tratamento térmico 33 pelo sistema posicionador de peça. Os pinos 212 e 215 e a vedação de óleo 225 são aquecidos na terceira estação. O eixo de manivelas é assentada na estação 33 sobre os blocos de apoio 610e e 610f. A correta orientação para o tratamento térmico por indução dos pinos 212 e 215 na estação 33 é realizada pelo emprego de blocos de ajuste em altura 612e e 612f para os pinos 314 e 213 respectivamente. A montagem dos blocos de apoio e de ajuste em altura para a placa base 405 é similar aquela para a estação 31 com as alterações em orientação apropriadas para compensar a disposição diferente dos segmentos de indutor para aquecer os pinos 212 e 215, e a vedação de óleo 225. A estação 33 difere das estações 31 e 32 pelo f ato de somente um componente axial principal, isto é, a vedação 225, ser termicamente tratada na estação. Em uma configuração deste tipo, duas aberturas para peça parciais podem ainda ser providas nos segmentos de indutor duplos superior e inferior, muito embora um deles não seja usado. De qualquer modo, algum tipo de segmento de bobina perfilado deve ser provido nos pares de segmento não usado para balancear a passagem de corrente através dos segmentos de indutor. Uma passagem atravessante pode ser requerida para a peça no par de segmento não usado e configurações de bobina alternativas que preservam um satisfatório acoplamento magnético entre os segmentos superior e inferior podem ser usadas. A fig. 16(a) ilustra um segmento de indutor inferior típico 600 que podería ser usado para tratamento térmico da vedação de óleo 225 na abertura parcial 601. Nesta configuração o segmento de bobina 602 não é usado. O segmento indutor superior correspondente genericamente seria uma imagem especular do segmento indutor inferior sem regiões de terminação de corrente 122. Para um elemento extremo termicamente tratado com um elemento extremo não termicamente tratado axialmente protuberante, tal como um moente 221 e nariz de manivela 226, respectivamente, os segmentos indutores superior e inferior típicos 605 e 605’ mostrados nas figs. 16(b) e 16(c) respectivamente, poderíam ser usados para tratamento térmico somente do moente 221 nas aberturas parciais 606 e 606’. Os segundos segmentos de bobina 607 e 607’ consistem em um elemento semicircular e uma abertura semicircular dentro da qual o elemento semicircular se assenta.

Como mostrado nas figs. 15(a) a 15(c) inclusive, em todas as estações de tratamento térmico, a distância axial entre características emparelhadas adjacentes é maximizada para prevenir interferência mecânica potencial de seus conjuntos de barra coletora de bobina e núcleo. Adicionalmente, as bobinas para pinos ou moentes não operar dentro ou entre outros conjuntos de bobina paralelos. O emprego de blindagens laterais e perfilamento conforme exposto acima é aplicado ao eixo de manivelas 210 particularmente com respeito às passagens de óleo oblíquas tipicamente perfuradas através de um moente e pino adjacentes e o braço de junção conforme representativamente mostrado pela passagem 240 para o pino 213, braço 237 e moente 223 na fig. 15(a). Adicionalmente, o par de segmento único de concentradores de fluxo em ‘U’ usados com cada um dos segmentos de indutor inferior e superior mostrados na fig. 3(a), o comprimento de cada segmento concentrador, xi, que é genericamente igual ao comprimento das regiões concentradores de fluxo dos segmentos de indutor, deve ser pelo menos maior que 0,5 vezes a largura, X5, das aberturas atravessantes para componentes de peça nos segmentos de indutor inferior e superior quando o componente de peça sendo tratado é um pino ou moente convencional. Quando o componente de peça é um pino de largura dupla (comum) ou pino dividido, o comprimento de cada segmento concentrador deve ser pelo menos maior que 0,25 vezes a largura das aberturas atravessantes nos segmentos de indutor. Caso múltiplos pares de concentradores de fluxo são usados, a soma das larguras individuais de todos os concentradores deve satisfazer o requisito dimensional xi. As dimensões X2, X3, X4 e X5 de um segmento concentrador de fluxo como mostrado na fig. 3(a) são selecionados para evitar saturação magnética no concentrador de fluxo. Em alguns casos, tal como aquele mostrado para os segmentos de indutor superior e inferior na fig. 2(a) e fig. 2(b), respectivamente, a largura da abertura atravessante tem de ser aumentada na extremidade dos segmentos de indutor onde o indutor de fluxo os circunda para satisfazer este requisito.

De preferência, a largura ativa, X5, do segmento de indutor circundado pelo concentrador de fluxo deve ser maior que 0,75 vezes a largura axial das aberturas atravessantes nos segmentos de indutor inferior e superior quando o componente de peça sendo tratado é um pino ou moente convencional, e 0,45 vezes a largura ativa, X5, das aberturas atravessantes nos segmentos de indutor inferior e superior quando o componente de peça é um pino dupla largura (comum) ou pino dividido.

As concretizações precedentes não limitam o âmbito da invenção apresentada. O âmbito da invenção apresentada é coberto nas reivindicações apensas.

REIVINDICAÇÕES

Claims

1. Sistema de tratamento térmico por indução (10) para o tratamento térmico de componentes pré-selecionados de uma peça de trabalho metálica dotada de um eixo geométrico longitudinal central, a peça a ser tratada compreendendo dois ou mais primeiros componentes substancialmente cilíndricos coaxialmente dispostos ao longo do eixo geométrico longitudinal central, um ou mais segundos componentes substancial mente cilíndricos interpostos entre os ditos dois ou mais primeiros componentes substancialmente cilíndricos, cada um do dito um ou mais segundos componentes substancialmente cilíndricos tendo um eixo geométrico independente decalado de e em paralelo com o eixo geométrico longitudinal central, cada um dos primeiro e segundo componentes substancial mente cilíndricos conectados com um componente de configuração irregular não lermicamente tratado, o sistema de tratamento térmico por indução (10) compreendendo: pelo menos uma fonte de alimentação de corrente c.a. de alta frequência (20); uma ou mais estações (31, 32, 33) para tratamento térmico por indução de um ou mais primeiro e segundo componentes substancialmente cilíndricos pré-selecionados em cada uma das ditas uma ou mais estações (31, 32, 33); um primeiro segmento indutor (107, 107a) formado de material eletricamente condutivo, o primeiro segmento indutor (107, 107a) tendo um primeiro segmento de bobina e um segundo segmento de bobina; um segundo segmento indutor (109, 109a) formado de material eletricamente condutivo, o segundo segmento indutor (109, 109a) tendo um terceiro segmento de bobina e um quarto segmento de bobina; caracterizado pelo fato de que cada uma das ditas uma ou mais estações (31,32, 33) compreendendo: um primeiro conjunto de palete (400) compreendendo: pelo menos um do dito primeiro segmento indutor (107, 107a) tendo uma superfície confrontante (115a) e uma abertura atravessante interior (117a), a abertura atravessante interior (117a) formando o dito primeiro segmento de bobina e o dito segundo segmento de bobina em lados opostos da abertura atravessante interior (117a), pelo menos um dos primeiro ou segundo segmentos de bobina tendo uma primeira abertura componente parcial (121a), a primeira abertura componente parcial (121a) tendo uma superfície de bobina genericamente arqueada, cada um do dito pelo menos um do dito primeiro segmento indutor tendo dispositivos (122) para conectar o primeiro segmento indutor (107, 107a) com a saída da pelo menos fonte de alimentação de CA de alta freqüência (20); e pelo menos um primeiro segmento concentrador de fluxo magnético (103a) tendo pelo menos duas superfícies confrontantes (104a, 104b), cada um do pelo menos um primeiro segmento concentrador de fluxo magnético (103a) disposto parcialmente em tomo de uma área concentradora de fluxo (119a) do pelo menos um primeiro segmento indutor (107, 107a); um segundo conjunto de palete (500) compreendendo: um pelo menos um do dito segundo segmento indutor (109, 109a) tendo uma superfície confrontante (115b) e uma abertura atravessante interior (117b), a abertura atravessante interior (117b) formando o dito terceiro segmento de bobina e o dito quarto segmento de bobina em lados opostos da abertura atravessante interior (117b), pelo menos um dos ditos terceiro ou quarto segmentos de bobina tendo uma segunda abertura para componente parcial (121b), a segunda abertura para componente parcial (121b) tendo uma superfície de bobina genericamente arqueada, a superfície confrontante (115b) e a abertura atravessante interior (117b) de cada um do pelo menos um do dito segundo segmento indutor (109, 109a) tendo uma correspondente superfície confrontante (115a) oposta e abertura atravessante interior (117a) em um do dito pelo menos um do dito primeiro segmento indutor (107, 107a), e cada uma da dita segunda abertura para componente parcial (121b) tendo uma correspondente primeira abertura para componente parcial (121a) oposta em um do dito pelo menos um do dito primeiro segmento indutor (107, 107a); e pelo menos um segundo segmento concentrador de fluxo magnético (103b) tendo pelo menos duas superfícies confrontantes (106a, 106b), cada um do pelo menos um segundo segmento concentrador de fluxo magnético (103b) disposto parcialmente em tomo de uma área concentradora de fluxo (119b) do dito pelo menos um segundo segmento indutor (109, 109a), cada uma das pelo menos duas superfícies confrontantes (106a, 106b) tendo uma correspondente oposta das ditas pelo menos duas superfícies confrontantes (104a, 104b) sobre um do dito pelo menos um primeiro segmento concentrador de fluxo magnético (103a); e um material dielétrico (410) disposto sobre a superfície confrontante (115a, 115b) de cada um do dito pelo menos um primeiro segmento indutor (107, 107a) ou do dito pelo menos um segundo segmento indutor (109, 109a); um sistema de transporte para peça a tratar (40) para transferir a peça de trabalho metálica a tratar entre um ou mais estações (31, 32, 33) e assentar a peça de trabalho metálica a tratar em cada uma das uma ou mais estações (31, 32, 33); um sistema posicionador de peça a tratar (40, 680, 682) para orientar rotativamente os ditos um ou mais segundos componentes substancialmente cilíndricos pré-selecionados e orientar axialmente a peça de trabalho metálica para tratamento térmico dos ditos um ou mais primeiro e segundo componentes substancialmente cilíndricos pré-selecionados em cada uma das ditas uma ou mais estações (31, 32, 33); e dispositivos para seletivamente mover (750, 755, 765) o segundo conjunto de palete (500) adjacente ao primeiro conjunto de palete (400), com isto a superfície confrontante (115b) de cada um do dito pelo menos um segundo segmento indutor (109, 109a) e cada uma das pelo menos duas superfícies confrontantes (106a, 106b) do pelo menos um segundo segmento concentrador de fluxo magnético (103b) estão adjacentes à correspondente superfície confrontante oposta (115a) de cada um do pelo menos um primeiro segmento indutor (107, 107a) e a correspondente oposta das pelo menos duas superfícies confrontantes (104a, 104b) do pelo menos um primeiro segmento concentrador de fluxo magnético (103a), respectivamente, e cada uma da segunda abertura para componente parcial (121b) e correspondente primeira abertura para componente parcial oposta (121a) formam um indutor substancialmente fechado dentro do qual um dos primeiro ou segundo componentes substancialmente cilíndricos pré-selecionados é aquecido por um campo magnético gerado pelo indutor substancialmente fechado em resposta à excitação pela corrente c.a. de alta freqüência da pelo menos uma fonte de energia de alta freqüência de c.a. (20).

2. Sistema de tratamento térmico por indução (10) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado ainda pelo fato de compreender um sistema de resfriamento brusco para alimentar fluido de resfriamento a pelo menos um dos primeiro ou segundo componentes substancialmente cilíndricos pré-selecionados no interior do indutor substancialmente fechado.

3. Sistema de tratamento térmico por indução (10) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato da superfície de bobina arqueada quer da primeira (121a) quer da segunda (121b) abertura para componente parcial ser perfilada controlar a forma do campo magnético na vizinhança do dito um de primeiro ou segundo componentes substancialmente cilíndricos pré-selecionados a ser aquecidos no interior do indutor substancialmente fechado.

4. Sistema de tratamento térmico por indução (10) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma blindagem lateral (137) composta de um material eletricamente condutivo e magnético é provida sobre pelo menos um lado do pelo menos um dos primeiro ou segundo segmentos de bobina tendo a primeira abertura para componente parcial (121a), ou os terceiro ou quarto segmentos de bobina tendo a segunda abertura para componente parcial (121b), a blindagem lateral (137a, 137b) tendo um conjunto de dentes fendidos (139) disposto pelo menos parcialmente em tomo do perímetro da primeira ou segunda abertura para componente parcial (121a, 121b) no qual a relação da largura de cada fenda separando dentes adjacentes para a largura de cada dente é menor que 5.

5. Processo de tratamento térmico de componentes pré-selecionados de uma peça de trabalho metálica compreendendo pelo menos dois primeiros componentes substancialmente cilíndricos coaxialmente dispostos ao longo do eixo geométrico principal da peça, um ou mais segundos componentes substancialmente cilíndricos interpostos entre os ditos pelo menos dois primeiro componentes substancialmente cilíndricos, cada um do dito um ou mais segundos componentes substancialmente cilíndricos tendo um eixo geométrico independente decalado de e em paralelo com o eixo geométrico principal, cada um dos primeiro e segundo componentes substancialmente cilíndricos conectado com um componente irregularmente configurado não termicamente tratado, o processo compreendendo: posicionar cada um dos primeiro e segundo componentes substancialmente cilíndricos pré-selecionados no interior de um indutor parcial estacionário separado (107) e um indutor parcial não estacionário separado (109) para formar um indutor separado substancialmente fechado em tomo de cada um dos primeiro e segundo componentes substancialmente cilíndricos pré-selecionados; aplicar uma corrente c.a. de alta freqüência a cada um dos indutores parciais estacionários separados (107); acoplar indutivamente a corrente c.a. de alta freqüência com cada um dos indutores parciais não estacionários (109); aquecer indutivamente os primeiro e segundo componentes substancialmente cilíndricos pré-selecionados por impor um campo magnético estabelecido pela corrente c.a. de alta freqüência sobre os primeiro e segundo componentes substancialmente cilíndricos pré-selecionados; caracterizado pelo fato de: engatar a peça de trabalho metálica a ser tratada; transportar a peça de trabalho metálica a ser tratada para uma estação de tratamento térmico por indução (31, 32, 33); girar a peça de trabalho metálica para orientar angularmente cada um dos segundos componentes substancialmente cilíndricos pré-selecionados para assentamento no interior do indutor parcial estacionário separado (107) para cada um dos segundos componentes substancialmente cilíndricos pré-selecionados em uma estação de tratamento térmico por indução (31, 32, 33); transladar a peça de trabalho metálica para orientar axialmente cada um dos primeiro e segundo componentes substancialmente cilíndricos pré-selecionados para assentamento no interior do indutor parcial estacionário separado (107) para cada um dos primeiro e segundo componentes substancialmente cilíndricos pré-selecionados na estação para tratamento térmico por indução (31, 32, 33); assentar a peça de trabalho metálica na estação de tratamento térmico por indução (31, 32, 33); posicionar cada indutor parcial não estacionário separado (109) adjacente a cada um respectivo dos indutores parciais estacionários separados (107) para formar o indutor separado substancialmente fechado em tomo de cada um dos primeiro e segundo componentes substancialmente cilíndricos pré-selecionados; posicionar cada indutor parcial não estacionário separado (109) afastado de cada um respectivo dos indutores parciais estacionários separados (107); e transportar a peça de trabalho metálica da estação de tratamento térmico por indução (31, 32, 33).

6. Processo de acordo com a reivindicação 5, caracterizado ainda pelo fato de compreender o resfriamento brusco de pelo menos um dos primeiro e segundo componentes substancialmente cilíndricos pré-selecionados simultaneamente com ou em seguida à etapa de aquecimento por indução.

7. Processo de acordo com a reivindicação 5, caracterizado ainda pelo fato de que compreende a etapa de modificar o campo magnético para compensar a massa irregular de um dos ditos componentes irregularmente configurados não termicamente tratados adjacentes.

8. Processo de acordo com a reivindicação 5, caracterizado ainda pelo fato de que compreende a etapa de modificar o campo magnético para compensar por uma abertura (201, 202) em pelo menos um dos primeiro ou segundo componentes substancialmente cilíndricos pré-selecionados.

9. Indutor (107, 109) para aquecer pelo menos um componente substancialmente cilíndrico de uma peça de trabalho metálica, o componente substancialmente cilíndrico afixado sobre pelo menos um lado a um componente irregularmente configurado, um filete formado entre o componente irregularmente configurado e o componente substancialmente cilíndrico, o indutor formado de um primeiro segmento de indutor (107) e de um segundo segmento de indutor (109), dito primeiro segmento de indutor (107) formado de um material eletricamente condutivo maciço e tendo um primeiro segmento de bobina e um segundo segmento de bobina, dito segundo segmento de indutor (109) formado de um material eletricamente condutivo maciço e tendo um primeiro segmento de bobina e um segundo segmento de bobina, os primeiro e segundo segmentos de indutor (107, 109) tendo dispositivos para acoplar magneticamente com o segundo segmento indutor (109) uma corrente c.a. de alta freqüência fornecida ao primeiro segmento de indutor (107), uma abertura substancialmente fechada formada parcialmente no primeiro segmento indutor (107) e parcialmente no segundo segmento indutor (109) para colocação do componente substancialmente cilíndrico para aquecimento pela aplicação de um campo magnético gerado pelos primeiro e segundo segmentos de indutor (107, 109) em resposta à excitação pela corrente c.a. de alta-freqüência ao dito componente substancialmente cilíndrico, caracterizado pelo aperfeiçoamento que compreende: o primeiro segmento indutor (107) ainda compreendendo: uma primeira superfície confrontante (115a); uma abertura atravessante (117a) formando o dito primeiro segmento de bobina e o dito segundo segmento de bobina dispostos em lados opostos da abertura atravessante (117a); e uma primeira abertura parcial (121a) quer no primeiro quer no segundo segmento de bobina, a primeira abertura parcial (121a) tendo uma superfície de bobina arqueada dividida por um orifício (131), o orifício (131) dividindo a superfície de bobina arqueada em um primeiro par de rebordos de bobina (123a, 123b), o primeiro par de rebordos de bobina (123a, 123b) formando uma região de interface (127) com a primeira superfície confrontante contígua (115a) no qual o primeiro par de rebordos de bobina (123a, 123b) são perfilados para seletivamente compensar a massa irregular do componente de configuração irregular, uma abertura sobre a superfície do componente substancialmente cilíndrico, uma abertura sobre a superfície do componente substancialmente cilíndrico, ou aquecimento seletivo do dito filcte; e o segundo segmento de indutor ainda compreendendo: uma segunda superfície confrontante (115b), a segunda superfície confrontante (115b) disposta substancialmente adjacente a e eletricamente isolada da primeira superfície confrontante (1 15a); uma abertura atravessante formando o dito terceiro segmento de bobina e o dito quarto segmento de bobina dispostos em lados opostos da abertura atravessante (1 17b); e uma segunda abertura parcial (121b) quer no terceiro quer no quarto segmento de bobina, a segunda abertura parcial (121b) tendo uma superfície de bobina arqueada dividida por um orifício (131), o orifício (131) dividindo a superfície de bobina arqueada em um segundo par de rebordos de bobina, o segundo par de rebordos de bobina formando uma região de interface (127) com a segunda superfície confrontante contígua (115b) no qual o segundo par de rebordos de bobina são perfilados para seletivamente compensar a massa irregular do componente irregularmente configurado, uma abertura sobre a superfície do componente substancial mente cilíndrico, ou seletivo aquecimento do filcte. as primeira e segunda aberturas parciais (121a, 121b) formando a abertura substancialmente fechada,

10. Indutor (107, 109) para aquecer pelo menos um componente substancialmente cilíndrico de uma peça de trabalho metálica, o pelo menos um componente substancialmente cilíndrico afixado pelo menos num lado a um componente irregularmente configurado, um filete formado entre o componente irregularmente configurado e o pelo menos um componente substancialmente cilíndrico, o indutor compreendendo um indutor parcial ativo (107) e um indutor parcial passivo (109) formado por um primeiro indutor parcial passivo e um segundo indutor parcial passivo, o indutor parcial ativo (107) formado de um material eletricamente condutívo_e tendo um primeiro segmento de bobina ativo e um segundo segmento de bobina ativo, o primeiro parcial passivo tendo um primeiro segmento de bobina passivo e um segundo segmento de bobina passivo, o primeiro indutor parcial passivo tendo um primeiro segmento de bobina passivo e um segundo segmento de bobina passivo, e o segundo indutor parcial passivo tendo um terceiro segmento de bobina passivo e um quarto segmento de bobina passivo, dito indutor tendo dispositivos para conexão do indutor parcial ativo com uma saída de uma fonte de alimentação de c.a. de alta-freqüência (20), o indutor parcial ativo (107) a o indutor parcial passivo (109) cada um formado de um material eletricamente condutivo, caracterizado pelo fato de: o indutor parcial ativo (107) compreender ainda: uma superfície confrontante ativa (115a); uma abertura atravessante (117a) formando o dito primeiro segmento de bobina ativo e o dito segundo segmento de bobina ativo disposto em lados opostos da primeira abertura atravessante (117a); uma abertura parcial ativa (121a) quer no primeiro quer no segundo segmento de bobina ativo, a primeira abertura parcial (121a) tendo uma superfície arqueada dividida por um orifício (131), o orifício (131) dividindo a superfície de bobina ativa em um primeiro par de rebordos de bobina (123a, 123b), o primeiro par de rebordos de bobina (123a, 123b) formando uma região de interface (127) com a superfície confrontante ativa (115a) em que o primeiro par de rebordos de bobina (123a, 123b) são perfilados para seletivamente compensar a massa irregular do componente irregularmente configurado, uma abertura sobre a superfície do componente substancialmente cilíndrico, ou seletivo aquecimento do dito filete; dispositivos para conectar a saída da fonte de alimentação de c.a. de alta-freqüência (20); e pelo menos um primeiro segmento concentrador de fluxo magnético (103a) tendo duas superfícies confrontantes (104a, 104b), cada um do pelo menos um primeiro segmento concentrador de fluxo magnético (103a) disposto parcialmente em tomo de uma área concentradora de fluxo (119a) do indutor parcial ativo (107); e o dito primeiro indutor parcial passivo compreendendo ainda: uma primeira superfície confrontante passiva; uma abertura atravessante (117a) formando o dito primeiro segmento de bobina passivo e o dito segundo segmento de bobina passivo disposto em lados opostos da abertura atravessante (117a); e uma primeira abertura parcial passiva quer no primeiro quer no segundo segmento de bobina passivo, a primeira abertura parcial passiva tendo uma superfície arqueada; o segundo indutor parcial passivo disposto no interior do primeiro indutor parcial passivo e eletricamente isolado do primeiro indutor parcial passivo compreendendo: uma segunda superfície confrontante passiva, as primeira e segunda superfícies confrontantes passivas em combinação dispostas substancialmente adjacentes e eletricamente isoladas da superfície confrontante ativa; uma abertura atravessante formando o dito terceiro segmento de bobina passivo e o dito quarto segmento de bobina passivo dispostos em lados opostos da abertura atravessante; uma segunda abertura parcial passiva quer no terceiro quer no quarto segmento de bobina passivo adjacente disposto com a primeira abertura parcial passiva quer no primeiro quer no segundo segmento de bobina passivo, a primeira abertura parcial passiva tendo uma superfície arqueada, as primeira e segunda aberturas parciais passivas em combinação dispostas substancialmente adjacentes à abertura parcial ativa (117a) para formar uma abertura de bobina substancialmente fechada em tomo do dito pelo menos um componente substancialmente cilíndrico; e pelo menos um segundo segmento concentrador de fluxo magnético tendo pelo menos duas superfícies confrontantes, cada um do dito pelo menos um segundo segmento concentrador de fluxo magnético disposto parcialmente em tomo de uma área concentradora de fluxo dos primeiro e segundo indutores parciais passivos, cada uma das ditas pelo menos duas superfícies confrontantes tendo uma correspondente oposta das pelo menos duas superfícies confrontantes sobre o pelo menos um primeiro segmento concentrador de fluxo magnético (103a), com isto o indutor parcial ativo (107) é indutivamente acoplado com os primeiro e segundo indutores parciais passivos.

11. Indutor (107, 109) de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que as superfícies de bobina arqueada das primeira e segunda aberturas parciais adjacentes dispostas serem perfiladas para controlar a forma do campo magnético na vizinhança de um dos primeiro ou segundo componentes substancialmente cilíndricos pré-selecionados a ser aquecido dentro do indutor substancialmente fechado.

12. Sistema de tratamento térmico por indução (10) para o tratamento térmico de um eixo de manivelas (210) tendo um conjunto de moentes (221, 222, 223, 224) e pinos (211, 212, 213, 214, 215, 216) substancialmente cilíndricos mutuamente separados por um braço de forma irregular (231 - 239) e axialmente terminada com um ou mais elementos extremos (225, 226, 227), um filete formado entre cada um dos braços de forma irregular e moente ou pino adjacente, os moentes e elementos extremos coaxialmente dispostos ao longo do eixo geométrico principal do eixo de manivelas, e cada um dos pinos tendo um eixo geométrico independente decalado de e em paralelo com o eixo geométrico principal, o sistema de tratamento térmico compreendendo: pelo menos uma fonte de alimentação de c.a. de alta freqüência (20); uma ou mais estações (31, 32, 33) para tratamento térmico por indução de um ou mais primeiro e segundo componentes substancialmente cilíndricos pré-selecionados em cada uma das ditas uma ou mais estações (31, 32, 33); um primeiro segmento indutor (107, 107a) formado de material eletricamente condutivo, o primeiro segmento indutor (107, 107a) tendo um primeiro segmento de bobina e um segundo segmento de bobina; um segundo segmento indutor (109, 109a) formado de material eletricamente condutivo, o segundo segmento indutor (109, 109a) tendo um terceiro segmento de bobina e um quarto segmento de bobina; caracterizado pelo fato de que compreende: uma pluralidade de estações de tratamento térmico por indução (31, 32, 33), cada uma da pluralidade de estações de tratamento térmico (31, 32, 33) aquecendo por indução um ou mais moentes, pinos e elementos extremos pré-selecionados, cada uma da pluralidade de estações de tratamento térmico por indução compreendendo: um primeiro conjunto de palete (400) consistindo em: uma primeira placa base (405); pelo menos um primeiro segmento indutor (107, 107a) tendo uma primeira superfície confrontante (115a) e uma abertura atravéssante interior (117a), a abertura atravessante interior (117a) formando o dito primeiro segmento de bobina e o dito segundo segmento de bobina, o lado de cada um do dito pelo menos um primeiro segmento de indutor (107, 107a) se opondo à primeira superfície confrontante (115a) adjacente à primeira placa base (405), um dos primeiro ou segundo segmentos de bobina tendo uma primeira abertura de componente de eixo de manivelas parcial (121a), a primeira abertura de componente de eixo de manivelas parcial (121a) tendo uma superfície de bobina genericamente arqueada, cada do dito pelo menos um primeiro segmento de indutor (107, 107a) tendo dispositivos para ligar (122) o pelo menos um primeiro segmento de indutor (107, 107a) com a saída da pelo menos uma fonte de alimentação de c.a. de alta freqüência (20); pelo menos um primeiro segmento concentrador de fluxo magnético (103a) tendo pelo menos duas superfícies confrontantes (104a, 104b), cada um do pelo menos um primeiro segmento concentrador de fluxo magnético (103a) disposto parcialmente em tomo de uma área concentradora de fluxo (119a) do pelo menos um primeiro segmento indutor (107, 107a); dispositivos para localização axial positiva do eixo de manivelas; e dispositivos para assentar (610a, 610b) o eixo de manivelas no primeiro conjunto de paleta (400); um segundo conjunto de paleta (500) compreendendo: uma segunda placa base (505); pelo menos um do dito segundo segmento indutor (109, 109a) tendo uma segunda superfície confrontante (115b) e uma abertura atravessante interior (117b), a abertura atravessante interior (117b) formando o dito terceiro segmento de bobina e o dito quarto segmento de bobina, o lado de cada um do pelo menos um segundo segmento indutor (109, 109a) oposto à segunda superfície confrontante (115b) confinando com a segunda placa base (505), um dos ditos terceiro ou quarto segmentos de bobina tendo uma segunda abertura para componente de eixo de manivelas parcial (117b), a segunda superfície confrontante (115b) e a abertura atravessante interior (117b) de cada um do pelo menos um segundo segmento indutor (109, 109a) tendo uma correspondente primeira superfície confrontante (115a) oposta e abertura atravessante interior (117b) no dito pelo menos um primeiro segmento indutor (107, 107a), a segunda abertura para componente de eixo de manivelas parcial (121b) tendo uma superfície de bobina genericamente arqueada, cada um da segunda abertura para componente de eixo de manivelas parcial (121b) tendo uma correspondente primeira abertura para componente de eixo de manivela parcial (121a) oposta no pelo menos um primeiro segmento indutor (107, 107a); e pelo menos um segundo segmento concentrador de fluxo magnético (103b) tendo pelo menos duas superfícies confrontantes (106a, 106b), cada uma das pelo menos duas superfícies confrontantes (106a, 106b) tendo uma superfície confrontante (104a, 104b) oposta no pelo menos um primeiro segmento concentrador de fluxo magnético (103a), cada um do pelo menos um segundo segmento concentrador de fluxo magnético (103b) disposto parcialmente em tomo de uma área concentradora de fluxo (119b) do pelo menos um segundo segmento de indutor (109, 109a); e um material dielétrico (410) disposto sobre a superfície confrontante (115a, 115b) de cada um do pelo menos um primeiro segmento indutor (107, 107a) ou do pelo menos um segundo segmento indutor (109, 109a); e um sistema de transporte de eixo de manivelas (40) para mover o eixo de manivelas entre a pluralidade de estações de tratamento térmico (31, 32, 33), o sistema de transporte de eixo de manivela (40) cooperantemente engatando o eixo de manivelas com os dispositivos para localização axial positiva do eixo de manivelas para localizar axialmente o eixo de manivelas no primeiro conjunto de palete (400); um sistema posicionador de eixo de manivelas (40, 680, 682) para rotativamente orientar cada um dos ditos um ou mais pinos pré-selecionados para tratamento térmico; e dispositivos para seletivamente dispor (750, 755, 765) o segundo conjunto de palete (500) adjacente ao primeiro conjunto de palete (400) por intermédio dos quais a superfície confrontante (115b) do pelo menos um segundo segmento de indutor (109, 109a) e o pelo menos um segundo segmento concentrador de fluxo magnético (103b) são adjacentes à superfície confrontante (115a) oposta correspondentes do pelo menos um primeiro segmento indutor (107, 107a) e do pelo menos um primeiro segmento concentrador de fluxo magnético (103a), respectivamente, e cada uma da primeira abertura para componente de eixo de manivelas (121a) e correspondente segunda abertura para componente de eixo de manivelas parcial (121b) formam um indutor substancialmente fechado dentro do qual um dos moentes, pinos e elementos extremos pré-selecionados é aquecido por um campo magnético gerado pelo indutor substancialmente fechado em resposta à excitação por corrente c.a. de alta freqüência da saída da pelo menos uma fonte alimentadora de c.a. de alta freqüência (20).

13. Sistema para tratamento térmico por indução (10) de acordo com a reivindicação 12, caracterizado ainda pelo fato de compreender um sistema de resfriamento brusco para fornecer fluido de resfriamento a pelo menos um ou mais dos pinos, moentes ou extremos pré-selecionados dentro do indutor substancialmente fechado.

14. Sistema para tratamento térmico por indução (10) de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de quer a primeira ou quer a segunda superfície arqueada das primeira ou segunda aberturas parciais para componente de eixo de manivelas (121a, 121b), respectivamente, serem divididas por um orifício (131) para formar um par de rebordos de bobina (123a, 123b), o par de rebordos de bobina (123a, 123b) formando uma região de interface (127) com a primeira ou segunda superfície confrontante adjacente (115a, 115b), respectivamente, no qual o par de rebordos de bobina (123a, 123b) são perfilados para seletivamente compensar a massa irregular do componente de forma irregular, uma abertura sobre a superfície de um dos moentes ou pinos pré-selecionados, ou seletivo aquecimento de um filete.

15. Processo de tratamento térmico de componentes pré-selecionados de um eixo de manivelas tendo um eixo geométrico principal, o eixo de manivelas compreendendo dois ou mais moentes, dois ou mais pinos, uma pluralidade de braços não termicamente tratados tendo uma forma assimétrica e irregular, um da pluralidade de braços não termicamente tratados afixado a cada moente ou pino adjacente para formar um filete entre cada um da pluralidade de braços não termicamente tratados e afixar moente ou pino, e um ou mais elementos extremos, os moentes e elementos extremos coaxialmente dispostos ao longo do eixo geométrico principal, cada um dos pinos tendo um eixo geométrico independente decalado de e em paralelo com o eixo geométrico principal, os moentes, pinos e braços tendo uma ou mais passagens atravessantes oblíquas, cada uma das passagens terminando em uma abertura sobre a superfície de um dos moentes ou pinos, o processo caracterizado pelo fato de que compreende: engatar a peça de trabalho metálica a ser tratada; transportar o eixo de manivelas para uma estação de tratamento térmico por indução (31, 32, 33); girar o eixo de manivelas para orientar corretamente os pinos pré-selecionados para assentamento no interior das aberturas de indutor parciais estacionário (121a) na estação de tratamento térmico por indução (31, 32, 33); transladar o eixo de manivelas para orientar corretamente os moentes, pinos e elementos extremos pré-selecionados para assentamento no interior das ditas aberturas de indutor parciais estacionário (121a); assentar o eixo de manivelas na estação de tratamento térmico por indução (31, 32, 33); posicionar a abertura de indutor parcial não estacionário (121b) adjacentes às aberturas de indutor parcial estacionário (121a) para formar um indutor substancialmente fechado em tomo de cada um dos moentes, pinos e elementos extremos pré-selecionados; aplicar uma corrente c.a. de alta freqüência a cada um dos indutores parciais estacionários (107, 107a); acoplar indutivamente as correntes c.a. de alta freqüência com cada um dos indutores parciais não estacionários (109, 109a); indutivamente aquecer os moentes, pinos e elementos extremos pré-selecionados por um campo magnético estabelecido pela corrente c.a. de alta freqüência e formado para compensar a forma assimétrica e irregular de um braço adjacente a um dos moentes, pinos ou elementos extremos pré-selecionados e a abertura sobre a superfície de um dos moentes ou pinos para produzir um tratamento térmico substancialmente uniforme da superfície; posicionar indutores parciais não estacionários (109, 109a) afastados dos indutores parciais estacionários (107, 107a); e transportar o eixo de manivelas da estação de tratamento térmico por indução (31, 32, 33).