ES2323755T3

ES2323755T3 - Tratamiento termico por induccion de piezas de trabajo de formas complejas.

Info

Publication number: ES2323755T3
Application number: ES01910409T
Authority: ES
Inventors: Don L. Loveless; Valery I. Rudnev; Loran A. Lankford; Glenville C. Desmier
Original assignee: Inductoheat Inc
Current assignee: Inductoheat Inc
Priority date: 2000-02-10
Filing date: 2001-02-02
Publication date: 2009-07-24
Anticipated expiration: 2021-02-02
Also published as: KR20010112938A; CA2366577C; CN1184857C; BR0104454A; BRPI0104454B1; JP2003522395A; US6274857B1; MXPA01010261A; WO2001060122A1; AU773307B2; CA2366577A1; DE60138785D1; KR100742438B1; JP4918205B2; CN1366786A; ATE432604T1; EP1177709A4; EP1177709A1; AU3801801A; EP1177709B1

Abstract

Un sistema de tratamiento térmico por inducción para el tratamiento térmico de componentes preseleccionados de una pieza de trabajo metálica que tiene un eje longitudinal central, cuya pieza de trabajo consiste en dos o más primeros componentes sustancialmente cilíndricos dispuestos coaxialmente a lo largo de dicho eje longitudinal central, uno o más segundos componentes sustancialmente cilíndricos interpuestos entre dichos dos o más primeros componentes sustancialmente cilíndricos, teniendo cada uno de dichos uno o más segundos componentes sustancialmente cilíndricos un eje independiente descentrado de -y en paralelo con- dicho eje longitudinal central, estando cada uno de dichos primeros y segundos componentes sustancialmente cilíndricos unido a un componente adyacente no tratado térmicamente conformado irregularmente, cuyo sistema de tratamiento térmico por inducción comprende: al menos una fuente de alimentación (20) de energía eléctrica en corriente alterna de alta frecuencia; una o más estaciones (30, 31, 33) para el tratamiento térmico por inducción de uno o más primeros y segundos componentes preseleccionados sustancialmente cilíndricos en cada una de dichas una o más estaciones que comprenden: un primer conjunto (400) de plataforma que comprende: un al menos un primer segmento inductor (107. 107a) formado de material eléctricamente conductor teniendo cada uno de dichos al menos un primer segmento inductor una superficie enfrentada (115a) y una abertura pasante interior (117a), cuya abertura pasante interior forma un primer segmento de bobina y un segundo segmento de bobina en lados opuestos de dicha abertura pasante interior, teniendo al menos uno de dicho primer segmento de bobina o de dicho segundo segmento de bobina una superficie de bobina generalmente arqueada, cada uno de dichos al menos un primer segmento inductor teniendo medios (122) para conectar dicho primer segmento inductor a la salida de uno de dichas al menos una fuente de alimentación de energía eléctrica de alta frecuencia en corriente alterna, y un al menos un primer segmento concentrador (103a) de flujo magnético que tiene al menos dos superficies enfrentadas (104a, 106a), estando cada uno de dichos al menos un primer segmento concentrador de flujo magnético dispuesto parcialmente alrededor de un área de concentrador de flujo (119a) de dicho al menos un primer segmento inductor; un segundo conjunto (500) de plataforma que comprende: al menos un segundo segmento inductor (109, 109a) formado de material eléctricamente conductor, teniendo cada uno de de dichos al menos un segundo segmento inductor una superficie enfrentada (115b) y una abertura pasante interior (117b), cuya abertura pasante interior forma un tercer segmento de bobina y un cuarto segmento de bobina en lados opuestos de dicha abertura pasante interior, teniendo al menos uno de dichos tercero o cuarto segmentos de bobina una segunda abertura parcial (121b) de componente, cuya segunda abertura parcial de componente tiene una superficie de bobina generalmente arqueada, cuya superficie enfrentada y cuya abertura pasante interior de cada uno de dichos al menos un segundo segmento inductor tienen una superficie enfrentada opuesta y una abertura pasante interior correspondientes en uno de dichos al menos un primer segmento inductor, teniendo cada una de dicha segunda abertura parcial opuesta de componente una correspondiente primera abertura parcial de componente en uno de dichos al menos un primer segmento inductor; un -al menos uno- segundo segmento (103b) concentrador de flujo magnético que tiene al menos dos superficies enfrentadas (104b, 106b), estando cada uno de dichos al menos un segundo segmento concentrador de flujo magnético dispuesto parcialmente alrededor de un área concentradora de flujo (119a) de dicho al menos un segundo segmento inductor; teniendo cada una de dichas al menos dos superficies enfrentadas una superficie opuesta correspondiente de dichas al menos dos superficies enfrentadas en uno de dichos al menos un primer segmento concentrador de flujo magnético, y un material dieléctrico (410) dispuesto sobre la superficie enfrentada de cada uno de dicho al menos un primer segmento inductor o de dicho al menos un segundo segmento inductor; un sistema (40) de transporte de piezas de trabajo para desplazar dicha pieza de trabajo metálica entre una o varias estaciones y asentar dicha pieza de trabajo metálica en cada una de dichas una de dichas una o más estaciones; un sistema de posicionamiento de piezas de trabajo para orientar a rotación a dichos uno o más segundos componentes preseleccionados sustancialmente cilíndricos y para orientar axialmente dicha pieza de trabajo metálica para el tratamiento térmico de dichos uno o más primeros y segundos preseleccionados sustancialmente cilíndricos en cada una de dichas una o más estaciones; y unos medios (750, 755, 765) para desplazar selectivamente dicho segundo conjunto de plataforma adyacente a dicho primer conjunto de plataforma, por lo que la superficie enfrentada de cada uno de dichos al menos un segundo segmento inductor y cada una de las al menos dos superficies enfrentadas de dicho al menos un segundo segmento concentrador de flujo magnético son adyacentes a dichas correspondientes superficies enfrentadas opuestas de cada uno de dichos al menos un primer segmento inductor y de cada una de dichas correspondientes superficies opuestas de dichos al menos un primer segmento concentrador de flujo magnético, respectivamente, y cada una de dichas segundas aberturas parciales de componente y de la correspondiente primera abertura parcial de componente forman un inductor sustancialmente cerrado dentro del cual uno de dichos componentes primero y segundo preseleccionados sustancialmente cilíndricos se calienta mediante un campo magnético generado por al menos una fuente de alimentación de energía eléctrica en corriente alterna de alta frecuencia.

Description

Tratamiento térmico por inducción de piezas de trabajo de formas complejas.

Campo de aplicación del invento

El presente invento se refiere al tratamiento térmico por inducción de piezas de trabajo metálicas de formas complejas que incluyen múltiples componentes generalmente cilíndricos cuyos ejes son paralelos a -y están descentrados con respecto a- un eje común de pieza de trabajo, y de un modo más específico, al tratamiento térmico por inducción de un cigüeñal.

Antecedentes del invento

Una pieza de trabajo metálica cilíndrica se somete a un tratamiento por inducción mediante la rotación axial de la pieza de trabajo alrededor de una bobina de inductancia curva y estacionaria que tiene una curvatura un poco mayor que la curvatura radial exterior de la pieza de trabajo. Las piezas de trabajo metálicas que incluyen componentes no concéntricos, sustancialmente cilíndricos, tales como cigüeñales utilizados en motores de combustión interna, bombas, compresores y equipos similares, son más difíciles de endurecer y templar eficazmente mediante el tratamiento por inducción. Un cigüeñal, típicamente fundido o forjado en una sola pieza, comprende una serie de bulones de cigüeñal (en adelante bulones) y muñones principales (en adelante codos) interconectados por nervios. Aunque todos los bulones (y los codos) son de la forma de cilindros circulares sustancialmente rectos, cada nervio está conformado individualmente para servir como un contrapeso para un diseño particular de cigüeñal. En configuraciones alternativas de cigüeñal, se podrían usar bulones de doble ancho (comunes), que tienen una longitud axial que es el doble de la del bulón estándar. Se podrían también unir entre sí dos bulones (en lugar de estar separados por un nervio) con ejes de bulón descentrados en una configuración conocida como pasador partido. Por consiguiente, la forma de cada nervio se puede apartar sustancialmente de la de un cilindro circular recto macizo. Las superficies cilíndricas de los bulones y codos son las superficies de asiento para los cojinetes de biela y cojinetes principales, respectivamente, y a ellas se hará referencia como las superficies de bulón y de cojinete principal, respectivamente. Todos los codos tienen un eje de rotación común, al que se hace referencia como eje de codo. El eje de cada bulón, o eje de bulón, está descentrado radialmente del eje de codo. A través de codos, nervios y bulones adyacentes se han taladrado conductos oblicuos, para proporcionar un camino de fluido lubricante desde las superficies de cojinete de codo hasta las superficies de cojinete de bulón. Los conductos terminan en unos orificios oblicuos practicados en la superficie de cojinete de los codos y bulones. Adicionalmente, típicamente se fijan a cualquiera de los dos extremos del cigüeñal uno o más componentes de terminación del cigüeñal, tañes como obturadores de aceite, fijaciones de volante y morros de cigüeñal. El área de transición definida por el límite circunferencial entre cada bulón y codo y sus nervios adyacentes se denomina típicamente filete o curva de acuerdo. Las superficies de cojinete de bulón y de codo se endurecen y templan por tratamiento térmico para obtener una superficie con gran resistencia al desgaste y al agarrotamiento. Los filetes se endurecen y templan mediante un endurecimiento por tratamiento térmico o por laminación mecánica para mejorar las características de funcionamiento, dado que los filetes están sometidos a tensiones elevadas debidas a los momentos flectores durante el uso del cigüeñal El tratamiento térmico de solamente las superficies de cojinete de bulón y de codo, o de las superficies a lo largo de los filetes en relación de asociación con las superficies, se selecciona basándose en un diseño particular de cigüeñal.

Cada bulón y codo se pueden tratar térmicamente por inducción llevando a una bobina de inductancia generalmente en forma de U a un punto muy próximo a la superficie de cojinete de bulón o de codo al mismo tiempo que se hace rotar el cigüeñal alrededor de su eje de codo. Como el eje de bulón está descentrado radialmente del eje de codo, el bulón orbitará alrededor del eje de codo. Por consiguiente, el inductor de forma de U debe desplazarse con el movimiento orbital del codo para un tratamiento térmico de 360 grados del bulón. Los documentos US-A-3188440 y US-A-5680693 describen un inductor y un proceso para este tipo de tratamiento. El principal inconveniente de esta solución es el requisito de que el inductor se mueva en un plano perpendicular a la dirección del eje del bulón durante el proceso del tratamiento térmico. Por consiguiente, se requieren componentes complejos y masivos para el ensamblaje del inductor, el control del movimiento del inductor, y las fuentes de alimentación de energía eléctrica con el fin de coordinar la rotación del bulón con el inductor. Es difícil inherentemente mantener una relación espacial óptima entre el bulón y el inductor debido al doble movimiento del bulón y del inductor durante el proceso de tratamiento térmico. Unas guías de carburo que se extienden más allá de la cara frontal del inductor de forma de U cabalgan sobre el bulón cuando éste está experimentando el tratamiento térmico. El carburo se desgasta durante el proceso del tratamiento térmico y resulta en desviaciones con respecto al entrehierro óptimo entre la cara frontal de la bobina de inductancia y el bulón o codo. La desviación con relación al entrehierro óptimo da lugar a un calentamiento desigual. Esencialmente, el desgaste de las guías de carburo resulta en un fallo prematuro de bobina. Dado que los conjuntos de inductor de forma de U deben moverse durante el proceso de tratamiento térmico, se prefiere que sean livianos y pequeños. Sin embargo, estas restricciones de diseño comprometen la resistencia mecánica y la robustez del proceso y del ensamblaje de la bobina. La variación circunferencial de las formas de nervio, y la existencia de agujeros en los bulones y codos, requieren un sistema complejo de control que aplique unos niveles variables de alimentación de energía eléctrica sobre un ciclo de tratamiento térmico. Además, la rotación del cigüeñal (de los orificios y nervios en relación de asociación) durante el tratamiento térmico hace que el control de niveles de alimentación de energía eléctrica de inducción alrededor de estas características sea virtualmente imposible.

\newpage

Son conocidos sistemas y métodos para el calentamiento por inducción de cigüeñales por los documentos US-A-5451749, US-A-5157232, US-A-4123644, EP-A-52620, DE-A-29723156, EP-A-759477, US-A-4459451, US-A-5680693, US-A-6013904.

Por tanto, existe la necesidad de un método relativamente sencillo para tratar térmicamente cigüeñales y otras piezas de trabajo metálicas que incluyan múltiples componentes generalmente cilíndricos cuyos ejes sean paralelos a -y estén descentrados con respecto a- un eje común de simetría de pieza de trabajo, y de un aparato compacto que consiga un endurecimiento y un temple perfeccionados de dichas piezas de trabajo metálicas.

En el presente invento, durante el tratamiento térmico, el cigüeñal y el inductor se encuentran estacionarios en una o más estaciones de tratamiento térmico durante los procesos de endurecimiento y temple. El cigüeñal se transfiere en cada estación para calentar un número preseleccionado de componentes de pieza de trabajo. El aparato y el proceso resultan en una significativa reducción en la complejidad del proceso de tratamiento térmico que se puede llevar a cabo con componentes compactos y unitarios al mismo tiempo que se mantienen unos ritmos de producción comparables obtenidos con la rotación del cigüeñal durante el tratamiento térmico. El cigüeñal se endurece y templa con más precisión con mejores propiedades mecánicas.

Sumario del invento

El presente invento se refiere a un sistema de acuerdo con la reivindicación 1 y a un método de acuerdo con la reivindicación 13. Las realizaciones ventajosas del invento se han incluido en las reivindicaciones subordinadas.

En la presente memoria se describe una estación de tratamiento térmico por inducción para realizar el tratamiento térmico de una pieza de trabajo metálica, tal como un cigüeñal, que tiene uno o más componentes de pieza de trabajo sustancialmente cilíndricos descentrados en dirección axial y paralelos al eje principal de la pieza de trabajo y dos o más componentes de pieza de trabajo sustancialmente cilíndricos alineados en dirección axial con el eje principal de la pieza de trabajo Cada componente de pieza de trabajo alineado axialmente y descentrado axialmente está unido a un componente contiguo de forma irregular y no tratado térmicamente. El sistema se puede instalar sobre una estructura de cimentación unitaria (construida en forma de unidad normalizada) y tiene al menos una fuente de alimentación de energía eléctrica en corriente alterna de alta frecuencia. El sistema dispone al menos de una estación para el tratamiento técnico por inducción de componentes preseleccionados de pieza de trabajo. Cada estación incluye un primer conjunto y un segundo conjunto de plataformas. El primer conjunto de plataformas tiene al menos un primer segmento concentrador de flujo magnético y al menos un primer segmento inductor. El primer segmento inductor tiene una abertura pasante interior que forma unos segmentos inductores primero y segundo en los lados opuestos de la abertura interior. Cualquiera de los dos o ambos segmentos inductores primero y segundo tiene una primera abertura parcial de componente. El primer segmento inductor tiene también unos medios para conectarlo a una fuente de alimentación de energía eléctrica y unos medios para colocar al primer segmento concentrador de flujo magnético alrededor de un área de concentración de flujo del segmento. Se podría proveer un transformador separado de adaptación de impedancia de la carga entre la fuente de alimentación y los medios de conexión de la fuente de alimentación para el primer segmento inductor. El segundo conjunto de plataformas tiene al menos un segundo segmento concentrador de flujo magnético y al menos un segundo segmento inductor. El segundo segmento inductor tiene una abertura pasante interior que forma unos segmentos inductores tercero y cuarto en los lados opuestos de la abertura interior. Cada uno o ambos de los segmentos de bobina tercero y cuarto tienen una segunda abertura parcial de componente. El segundo segmento inductor tiene también unos medios para situar al segundo concentrador de flujo magnético parcialmente alrededor de un área de concentración de flujo magnético del segmento. En la superficie que mira a cualquiera de los dos segmentos inductores primero y segundo se ha instalado un material dieléctrico. Se ha provisto un sistema de transporte de pieza de trabajo para transportar la pieza de trabajo metálica hasta y desde cada estación de tratamiento térmico. Se han provisto medios para mover selectivamente el segundo conjunto de plataformas en el sentido de alejarlo del -o de situarlo adyacente al- primer conjunto de plataformas. Cuando el segundo conjunto de plataforma se encuentra adyacente al primer conjunto de plataforma, las superficies enfrentadas de los segmentos inductores primero y segundo son adyacentes entre sí, de tal manera que las correspondientes aberturas parciales de los componentes primero y segundo forman un inductor sustancialmente cerrado dentro del cual está instalado uno de los componentes de pieza de trabajo preseleccionado. Las superficies enfrentadas de los segmentos concentradores primero y segundo de flujo magnético son también adyacentes entre sí cuando el segundo conjunto de plataforma es adyacente al primer conjunto de plataforma. El componente de pieza de trabajo preseleccionado situado en cada inductor sustancialmente cerrado se somete a un tratamiento térmico mediante un campo magnético generado por el inductor cerrado en respuesta a una excitación de corriente alterna de alta frecuencia procedente de la fuente de alimentación. El inductor sustancialmente cerrado puede tener una forma sustancialmente circular u ovoide, a lo largo del perfil del inductor, para conformar el campo magnético de tal manera que acomode espacios vacíos, tales como poros, en el componente de pieza de trabajo preseleccionado que se va a tratar térmicamente en el inductor cerrado. Son posibles diversas configuraciones para los segmentos concentradores primero y segundo de flujo magnético. Cada estación puede incluir un sistema de posicionamiento de pieza de trabajo para orientar adecuadamente la pieza de trabajo metálica cuando están asentada en una estación. Si se requiere un temple para un componente de pieza de trabajo preseleccionado, el sistema de tratamiento térmico puede incluir un sistema de temple. Los segmentos inductores primero y segundo se pueden fabricar a partir de un bloque macizo de cobre. Si se usa un bloque macizo de cobre y se requiere un agente de temple, se pueden practicar unos conductos internos en el bloque de cobre para suministrar agente de temple al componente de pieza de trabajo preseleccionado. Se pueden usar blindajes laterales laminados en uno o más lados de los segmentos inductores primero y segundo en la región adyacente a una primera abertura parcial de componente. Cada par de primeras y segundas aberturas parciales de componente se puede practicar en una superpie de bobina arqueada que tiene un orificio que define un par de labios de bobina. Los labios de bobina pueden tener un perfil para controlar la distribución del campo magnético generado con respecto a las características del componente de pieza de trabajo seleccionado, tal como un agujero o las características de los componentes de pieza de trabajo contiguo al componente de pieza de trabajo preseleccionado.

Se describe también en la presente memoria un método para el tratamiento térmico de componentes seleccionados de una pieza de trabajo metálica que tiene al menos dos primeros componentes sustancialmente cilíndricos dispuestos coaxialmente a lo largo del eje principal de la pieza de trabajo, y uno o más segundos componentes sustancialmente cilíndricos interpuestos entre los primeros componentes sustancialmente cilíndricos. Cada uno de los segundos componentes sustancialmente cilíndricos tiene un eje de simetría independiente descentrado con respecto al -y paralelo con el- eje principal de simetría. Cada uno de los primeros y segundos componentes sustancialmente cilíndricos está unido a un componente adyacente no tratado térmicamente y de forma irregular. La pieza de trabajo metálica se engancha y transporta hasta una estación de tratamiento térmico por inducción. La pieza de trabajo se rota hasta orientar angularmente a cada uno de los segundos componentes sustancialmente cilíndricos preseleccionados para situarlo dentro de cada una de las aberturas parciales estacionarias de inductor en la estación de tratamiento térmico por inducción. La pieza de trabajo se asienta en la estación de tratamiento térmico por inducción y un inductor parcial no estacionario se lleva junto a cada una de las aberturas parciales de inductor l estacionaria para formar un inductor sustancialmente cerrado alrededor de cada uno de los primeros y segundos componentes preseleccionados sustancialmente cilíndricos. Se aplica una corriente alterna de alta frecuencia a cada uno de los inductores parciales estacionarios. La corriente alterna de alta frecuencia se acopla por inducción a cada uno de los inductores parciales no estacionarios Los componentes preseleccionados primeros y segundos sustancialmente cilíndricos se calientan por inducción mediante la aplicación de un campo magnético establecido por la corriente alterna de alta frecuencia sobre los componentes preseleccionados. Los inductores parciales no estacionaros se sitúan lejos de los inductores parciales estacionarios y la pieza de trabajo metálica se transporta desde la estación de tratamiento térmico por inducción.

Se describe también en la presente memoria un inductor para el tratamiento térmico de al menos un componente sustancialmente cilíndrico de una pieza de trabajo metálica en la que el componente sustancialmente cilíndrico se fija sobre al menos un lado a un componente de forma irregular para formar un filete entre el componente de forma irregular y el componente sustancialmente cilíndrico. El inductor se ha formado a partir de unos segmentos inductores primero y segundo, y el segundo segmento inductor está acoplado magnéticamente al primer segmento inductor. El primer segmento inductor está conectado a una fuente de alimentación de energía eléctrica de corriente alterna de alta frecuencia. Una abertura sustancialmente cerrada se forma parcialmente en el primer segmento inductor y en parte en el segundo segmento inductor para la colocación del componente sustancialmente cilíndrico con el fin de calentarlo mediante la aplicación de un campo magnético generado por el inductor formada a partir de los segmentos inductores primero y segundo en respuesta a la excitación por la corriente alterna de alta frecuencia de la fuente de alimentación de energía eléctrica con corriente alterna de alta frecuencia El primer segmento inductor está formado de un material sólido eléctricamente conductor. El primer segmento inductor tiene una primera superficie enfrentada y una abertura pasante formando los segmentos primero y segundo de bobina dispuestos en los lados opuestos de la abertura pasante. Una primera abertura parcial practicada en cualquiera de los dos entre el primero y el segundo segmento de bobina tiene una superficie arqueada de bobina dividida por un orificio para formar un primer par de labios de bobina. El primer par de labios de bobina forma unas regiones de interfaz con la primera superficie enfrentada colindante. El primer par de labios de bobina se ha perfilado para compensar selectivamente por la masa irregular del componente de forma irregular, por una abertura practicada en la superficie del componente sustancialmente cilíndrico, o por el calentamiento selectivo del filete. El segundo segmento inductor está formado de un material sólido eléctricamente conductor. Dicho segundo segmento inductor tiene una segunda superficie enfrentada dispuesta sustancialmente adyacente a - y eléctricamente aislada de la primera superficie enfrentada. Una abertura pasante practicada en el segundo segmento inductor forma unos segmentos tercero y cuarto de bobina dispuestos en los lados opuestos de la abertura pasante. Una segunda abertura parcial practicada en cualquiera de los dos entre los segmentos tercero y cuarto de bobina tiene una superficie arqueada de bobina dividida por un orificio para formar un segundo par de labios de bobina. El segundo par de labios de bobina forma regiones de interfaz con la segunda superficie enfrentada vecina. El segundo par de labios de bobina está perfilado para compensar selectivamente por la masa irregular del componente de forma irregular, por una abertura practicada en la superficie del componente sustancialmente cilíndrico, o por el calentamiento selectivo del filete.

Los anteriores y otros aspectos del invento resultarán evidentes a partir de la descripción que sigue y de las reivindicaciones que se adjuntan como apéndice.

Descripción de los dibujos

Con el fin de ilustrar el invento, en los dibujos se presenta una modalidad que se prefiere actualmente; sin embargo, se entiende que el invento no se limita a las disposiciones e instrumentaciones precias mostradas.

La Figura 1(a) es una vista en planta de una realización del sistema de tratamiento térmico por inducción del presente invento.

La Figura 1(b) es una vista parcial en alzado frontal del sistema de tratamiento térmico por inducción de la Figura 1(a) según se ha indicado por la línea de corte en la Figura 1(a).

\global\parskip0.900000\baselineskip

La Figura 1(c) es una vista en alzado lateral del sistema de tratamiento térmico por inducción de la Figura 1(a) según se ha indicado por la línea de corte B-B en la Figura 1(a).

La Figura 2(a) es una vista en perspectiva de un típico primer segmento inductor, o segmento inferior, del presente invento que se usa para el tratamiento térmico de uno o dos componentes de pieza de trabajo cuyos ejes son paralelos y están descentrados con respecto a un eje común de simetría de pieza de trabajo.

La Figura 2(b) es una vista en perspectiva de un típico segundo segmento inductor, o segmento superior, del presente invento que se usa para el tratamiento térmico de uno o dos componentes de pieza de trabajo cuyos ejes son paralelos y están descentrados con respecto s un eje común de simetría de un eje de pieza de trabajo común.

La Figura 2(c) es una vista en perspectiva de un conjunto parcial de plataforma para una estación de tratamiento térmico que muestra un par de segmentos inductores inferior y superior para el tratamiento térmico de piezas de trabajo cuyos ejes son paralelos a y están descentrados con respecto a un eje de simetría común de pieza de trabajo, y un par de segmentos inductores inferior y superior cuyos ejes son comunes al eje de simetría común de pieza de trabajo, con ambos segmentos inductores superiores en la posición cerrada.

La Figura 2(d) es un espaciador típico para para un segmento inductor.

La Figura 3(a) es una vista en perspectiva de una realización de un concentrador de flujo para uso con la estación de tratamiento térmico del presente invento.

La Figura 3(b) es una vista en alzado lateral de una realización de un concentrador de flujo para uso con la estación de tratamiento térmico del presente invento.

La Figura 3(c) es una vista en alzado lateral de una realización de un concentrador de flujo para uso con la estación de tratamiento térmico del presente invento.

La Figura 3(d) es una vista en alzado lateral de otra realización de un concentrador de flujo para uso con la estación de tratamiento térmico del presente invento.

La Figura 4(a) es una vista lateral parcial en corte transversal de la primera y segunda aberturas parciales de pieza de trabajo de los segmentos de bobina para un par de segmentos inductores inferior y superior.

La Figura 4(b) es una vista parcial en corte transversal de una superficie arqueada de bobina y de la región de interfaz tal como se indica por la línea de corte A-A en la Figura 4(a).

La Figura 4(c) es una vista parcial en corte transversal de una superficie arqueada de bobina y de la región de interfaz tal como se indica por la línea de corte A-A en la Figura 4(a) que ilustra el perfil de la bobina para el tratamiento térmico de un componente de pieza de trabajo que tiene un agujero.

La Figura 4(d) es una vista parcial en corte transversal de una superficie arqueada de bobina y de la región de interfaz tal como se indica por la línea de corte A-A en la Figura 4(a) que ilustra el perfil de la bobina para el tratamiento térmico de un componente de pieza de trabajo que tiene un agujero que está sesgado axialmente.

La Figura 4(e) es una vista parcial en corte transversal de una superficie arqueada de bobina y de la región de interfaz tal como se indica por la línea de corte A-A en la Figura 4(a) que ilustra el uso de unos blindajes laterales interior y exterior para compensar por los espacios vacíos o por las masas variables en componentes de pieza de trabajo contiguos al componente de pieza de trabajo que se va tratar térmicamente.

La Figura 4(f) es una vista parcial en corte transversal de una superficie arqueada de bobina y de la región de interfaz tal como se indica por la línea de corte A-A en la Figura 4(a) que ilustra el uso de unos blindajes laterales interior y exterior para compensar por un agujero u otro espacio vacío en el componente de pieza de trabajo que se va a someter a tratamiento térmico.

La Figura 5(a) es una vista lateral de un blindaje lateral para uso con un segmento inductor del presente invento.

La Figura 5(b) es un detalle de vista lateral, a escala ampliada, de un blindaje lateral para uso con un segmento inductor del presente invento.

La Figura 5(c) es una vista lateral de un blindaje lateral exterior para uso con un segmento inductor del presente invento que se usa para tratar térmicamente un componente de pieza de trabajo que tiene un agujero.

La Figura 5(d) es una vista lateral de un blindaje lateral interior para uso con un segmento inductor del presente invento que se usa para tratar térmicamente un componente de pieza de trabajo que tiene un agujero.

La Figura 6(a) es una vista parcial en corte transversal de un componente de pieza de trabajo situado en las aberturas parciales primera y segunda de pieza de trabajo de los segmentos inductores para un par de segmentos inductores inferior y superior.

\global\parskip1.000000\baselineskip

La Figura 6(b) es una vista parcial en corte transversal de un componente de pieza de trabajo situado en una abertura parcial de pieza de trabajo junto con sus componentes contiguos y bobina de inductancia con blindajes laterales, según se ha indicado por la línea de corte A-A en la Figura 6(a), para tratar térmicamente sólo la superficie del componente de pieza de trabajo.

La Figura 6(c) es una vista parcial en corte transversal de un componente de pieza de trabajo situado en una abertura parcial de pieza de trabajo junto con sus componentes contiguos y bobina de inductancia con múltiples blindajes laterales, según se ha indicado por la línea de corte B-B en la Figura 6(a), para tratar térmicamente sólo la superficie del componente de pieza de trabajo.

La Figura 6(d) es una vista parcial en corte transversal de un componente de pieza de trabajo situado en una abertura parcial de pieza de trabajo junto con sus componentes contiguos y bobina de inductancia conformada para tratar térmicamente un componente de pieza de trabajo que tiene un agujero, o espacios vacíos resultantes de pequeños componentes contiguos, o ambos, según se ha indicado por la línea de corte C-C en la Figura 6(a), mientras se trata térmicamente sólo la superficie del componente de pieza de trabajo.

La Figura 7(a) es una vista parcial en corte transversal de un componente de pieza de trabajo situado en una abertura parcial de pieza de trabajo junto con sus componentes contiguos y bobina de inductancia con blindajes laterales, según se ha indicado por la línea de corte A-A en la Figura 6(a), para tratar térmicamente la superficie y los filetes del componente de pieza de trabajo.

La Figura 7(b) es una vista parcial en corte transversal de un componente de pieza de trabajo situado en una abertura parcial de pieza de trabajo junto con sus componentes contiguos y bobina de inductancia con blindajes laterales, según se ha indicado por la línea de corte B-B en la Figura 6(a), para tratar térmicamente la superficie y los filetes del componente de pieza de trabajo.

La Figura 7(c) es una vista parcial en corte transversal de un componente de pieza de trabajo situado en una abertura parcial de pieza de trabajo junto con sus componentes contiguos y bobina de inductancia conformada para tratar térmicamente un componente de pieza de trabajo que tiene un agujero, o espacios vacíos resultantes de pequeños componentes contiguos, o ambos, según se ha indicado por la línea de corte C-C en la Figura 6(a), para tratar térmicamente la superficie y los filetes del componente de pieza de trabajo.

La Figura 8(a) es una vista parcial en corte transversal de un componente de pieza de trabajo situado en las aberturas parciales primera y segunda de pieza de trabajo de los segmentos de bobina para un par de segmentos inductores inferior y superior en donde las aberturas parciales primera y segunda de pieza de trabajo tienen una forma ovoide.

La Figura 8(b) es una vista parcial en corte transversal de un componente de pieza de trabajo situado en un par de aberturas parciales de pieza de trabajo en unión de sus componentes contiguos y bobinas de inductancia con blindajes laterales posicionados a paño con los bordes de las superficies arqueadas de bobina según se ha indicado por la línea de corte A-A en la Figura 8(a).

La Figura 8(c) es una vista parcial en corte transversal de un componente de pieza de trabajo situado en un par de aberturas parciales de pieza de trabajo en unión de sus componentes contiguos y bobinas de inductancia con blindajes laterales posicionados por debajo (alejándose de) los bordes de las superficies arqueadas de bobina que se han perfilado para acomodar un agujero en el componente de pieza de trabajo según se ha indicado por la línea de corte A-A en la Figura 8(a).

La Figura 8(d) es una vista parcial en corte transversal de un componente de pieza de trabajo situado en un par de aberturas parciales de pieza de trabajo en unión de sus componentes contiguos y bobinas de inductancia que se han perfilado para acomodar un agujero, o espacios vacíos resultantes de pequeños componentes contiguos, o de ambos, según se ha indicado por la línea de corte A-A en la Figura 8(a).

La Figura 9(a) es una vista en perspectiva de un conjunto típico de plataforma para estación de tratamiento térmico en la posición abierta sin una pieza de trabajo situada en el conjunto de plataforma inferior.

La Figura 9(b) es una vista en perspectiva de un conjunto típico de plataforma para estación de tratamiento térmico en la posición abierta con una pieza de trabajo situada en el fondo del conjunto de plataforma inferior.

La Figura 10(a) es una vista en perspectiva desde arriba de un conjunto de plataforma superior para el sistema de tratamiento térmico del presente invento que ilustra una realización para elevar y bajar el conjunto de plataforma superior.

La Figura 10(b) es una vista en perspectiva de una placa posterior para un conjunto de plataforma superior que ilustra el uso de contrapesos y conductos de fluido para temple.

La Figura 11 es una vista en perspectiva de una realización de elementos de montaje para un conjunto de plataforma inferior y superior en una estación del sistema de tratamiento térmico del presente invento.

La Figura 12(a) es una vista en perspectiva de un sistema opcional de posicionamiento de estación de pieza de trabajo en combinación con la grúa de un sistema de transporte de pieza de trabajo para el sistema de tratamiento térmico del presente invento.

La Figura 12(b) es una vista en perspectiva de un sistema opcional de posicionamiento de estación de pieza de trabajo situado en una estación de tratamiento térmico.

La Figura 13 es una vista en perspectiva de un aparato para la retirada e instalación de un conjunto de plataforma inferior y superior.

La Figura 14 es una vista lateral en alzado de una pieza de trabajo que comprende de cigüeñal de seis bulones que ilustra la relación angular espacial entre los bulones.

La Figura 15(a) es una vista en perspectiva del cigüeñal de seis bulones de la Figura 14 posicionado adecuadamente en una primera estación de tratamiento térmico del presente invento.

La Figura 15(b) es una vista en perspectiva del cigüeñal de seis bulones de la Figura 14 posicionado adecuadamente en una segunda estación de tratamiento térmico del presente invento.

La Figura 15(c) es una vista en perspectiva del cigüeñal de seis bulones de la Figura 14 posicionado adecuadamente en una tercera estación de tratamiento térmico del presente invento.

La Figura 16(a) es una vista en perspectiva de un segmento inductor primero o inferior del presente invento que se usa para el tratamiento térmico de un componente de pieza de trabajo de extremo en el que el extremo de la pieza de trabajo no tiene un elemento de extremo sobresaliente no tratado térmicamente.

La Figura 16(b) es una vista en perspectiva de un segmento inductor segundo o superior del presente invento que se usa para el tratamiento térmico de un componente de pieza de trabajo de extremo en el que el extremo de la pieza de trabajo tiene un elemento de extremo sobresaliente no tratado térmicamente.

La Figura 16(c) es una vista en perspectiva de un segmento inductor primero o inferior del presente invento que se usa para el tratamiento térmico de un componente de pieza de trabajo de extremo en el que el extremo de la pieza de trabajo tiene un elemento de extremo sobresaliente no tratado térmicamente.

Descripción detallada del invento

Refiriéndose ahora a los dibujos, en donde los números similares indican elementos similares, en las Figura 1(a) hasta 1(c) se muestra, de acuerdo con el presente invento, una realización de un sistema 10 de tratamiento térmico por inducción para el tratamiento térmico de una pieza de trabajo metálica que tiene uno o más componentes cuyos ejes son paralelos a -y están descentrados con respecto a- un eje de simetría común de pieza de trabajo.

El sistema 10 de tratamiento térmico por inducción incluye una estructura de cimentación (que no aparece en los dibujos) a la que están instalados los componentes del sistema de tratamiento térmico. En una realización preferida, se usan viguetas, placas y otros elementos estructurales interconectados para formar una estructura de cimentación unitaria para el sistema de tratamiento térmico por inducción. La ventaja de proporcionar una estructura de cimentación unitaria estriba en que el sistema 10 de tratamiento térmico por inducción se puede transportar por barco y en otro medio de transporte de una forma cómoda. En otras realizaciones del sistema de tratamiento térmico, se podrían proveer estructuras de cimentación discretas para los diversos componentes del sistema.

Una o más fuentes de alimentación de energía eléctrica 24 para inductor están alojadas en el recinto eléctrico 25. Las fuentes de alimentación son unas fuentes de alimentación de alta frecuencia generalmente conocidas en la técnica y pueden alimentarse de la energía de la fábrica. Las características nominales típicas para las fuentes de alimentación están en el intervalo de 100 a 500 kw con una frecuencia de operación de 3 kHz a 60 kHz. La salida monofásica en dos conductores de cada fuente de alimentación se conecta a los terminales de devanado primario de un transformador 22 de adaptación de cargas. Unos conductores eléctricos 29a y 29b, tales como barras colectoras, proporcionan energía desde los terminales del devanado secundario de cada transformador a su correspondiente segmento inductor como se ha mostrado para los segmentos inductores inferiores 107 y 107a en la Figura 3(c) y se describe adicionalmente más adelante. Aunque se han mostrado fuentes de alimentación exclusivas para cada segmento inferior de bobina, en realizaciones alternativas se podrían usar una fuente de alimentación única, o una combinación de fuentes de alimentación, con una o más barras colectoras de salida para conmutación (mecánicas o electrónicas) para suministrar energía a más de un segmento inductor inferior desde una sola fuente de alimentación. Como alternativa, se puede instalar un conjunto de transformador y barra colectora para transferencias entre estaciones. Con el sistema 10 de tratamiento térmico se puede proveer un sistema de temple para facilitar unos medios de temple con el fin de endurecer componentes preseleccionados de pieza de trabajo que se hayan tratado térmicamente. Un agente de temple, que comprenda generalmente una mezcla de agua, polímeros orgánicos e inhibidores de corrosión, se hace circular y acondiciona a través de un sistema de distribución de fluido. El agente de temple se bombea a través de tuberías y otros conductos, como se describe más adelante con mayor detalle, para rociar sobre - y enfriar rápidamente componentes calientes de pieza de trabajo preseleccionados asentados en un conjunto de plataforma de estación de tratamiento térmico. El agente liberado fluye por alimentación por gravedad al tanque 50 de depósito de agente de enfriado rápido contaminante situado bajo las estaciones de tratamiento térmico. Aunque no se ha mostrado en los dibujos, el sistema de temple incluirá típicamente una bomba con accionamiento eléctrico para bombear el agente de temple gastado desde el tanque 50 a través de filtros, intercambiadores de calor y válvulas de control de caudal para descargar el agente de temple durante el temple.

El sistema 10 de tratamiento térmico por inducción incluye un sistema de transporte de pieza de trabajo, mostrado en una realización como una grúa 40 accionada eléctricamente con unos ejes X-Z sobre una grúa de pórtico (que no se ha mostrado en las figuras). La grúa de pórtico se puede soportar de la pared 12 del recinto eléctrico 25 y montarse en voladizo hacia fuera y hacia el centro de las estaciones de tratamiento térmico. Con respecto al sistema de tratamiento térmico mostrado en las figuras, el movimiento de traslación en el eje X se refiere al desplazamiento lateral de la pieza de trabajo, y el movimiento de traslación en eje Z se refiere al desplazamiento vertical de la pieza de trabajo según se ha ilustrado mediante las flechas en la Figura 1(a) y Figura 1(b). Aunque los detalles adicionales del sistema 10 de tratamiento térmico se describen más adelante, el proceso en su conjunto se describe en relación con el funcionamiento del sistema de transporte de pieza de trabajo. En una operación típica, la grúa 40 engancha una pieza de trabajo a tratar térmicamente en una estación de carga (que no se ha mostrado en los dibujos) que típicamente está situada adyacente a la primera estación 31 de tratamiento térmico, y la traslada a una posición predeterminada sobre la estación 31. La grúa 40 baja una pieza de trabajo a la estación 31 e interactúa con un sistema de posicionamiento de pieza de trabajo (que se describe más adelante) para asentar adecuadamente la pieza de trabajo en la estación 31. La grúa 40 desengancha la pieza de trabajo asentada y sube para liberar al conjunto de plataforma superior 500 de la estación de tratamiento térmico. El conjunto de plataforma superior 500 pivota hacia el conjunto de plataforma inferior 400 del conjunto de plataforma de tratamiento técnico hasta una `posición cerrada. Para mayor claridad, en las Figuras 1(a) a 1(c), no se han mostrado los conjuntos completos de plataforma superior e inferior. Sin embargo, para referencia a los conjuntos, se han mostrado la placa posterior 505, que forma una parte del conjunto de plataforma superior, y la placa base 405, que forma una parte del conjunto de plataforma inferior. En la posición cerrada, se forma un inductor sustancialmente cerrado alrededor de uno o más componentes preseleccionados de pieza de trabajo que se van a tratar térmicamente en la estación 31. La preselección de componentes para tratamiento térmico en cada estación se basa en una disposición y configuración particulares de las estaciones de tratamiento térmico con el fin de facilitar tratamiento térmico de todos los componentes requeridos de pieza de trabajo en las estaciones provistas. La energía eléctrica se aplica a cada segmento inductor inferior por medio de los conductores eléctricos 29a y 29b, tales como barras colectoras, del adecuado transformador de adaptación de carga 22 de la fuente de alimentación. Después del calentamiento y del temple, (si se desea), el conjunto de plataforma superior 500 pivota alejándose del conjunto de plataforma inferior 400 hasta una posición abierta que permita a la grúa 40 bajar y enganchar la pieza de trabajo asentada en la estación 31. Después del enganche, la grúa 40 levanta la pieza de trabajo y la traslada a la estación 32 para el tratamiento térmico de componentes preseleccionados de una manera similar a la realizada para la estación 31. Este proceso repetitivo de movimiento de desplazamiento entre estaciones de tratamiento térmico y el tratamiento térmico de los componentes de pieza de trabajo preseleccionados en cada estación se realiza hasta que la pieza de trabajo llega a la estación de tratamiento térmico final, que, en el caso de la realización mostrada en la Figura 1(a), es la estación 33. Tras el tratamiento térmico en la estación 33, la grúa 40 eleva y traslada la pieza de trabajo a una estación de descarga (que no se ha mostrado en los dibujos) donde la grúa 40 deposita la pieza de trabajo tratada térmicamente. Los expertos en la técnica observarán que la grúa y el pórtico se pueden configurar alternativamente sin desviarse del invento. Por ejemplo, se podrían proveer múltiples grúas para que las piezas de trabajo se asentasen en múltiples estaciones al mismo tiempo. El sistema de transporte de piezas de trabajo según los ejes X-Z se optimiza para la disposición general de los componentes del sistema de tratamiento térmico mostrado en la Figura 1(a). Los expertos en la técnica observarán que se pueden usar variaciones en el sistema de transporte de piezas de trabajo, incluyendo sistemas de grúa independientes, para otras disposiciones generales de componentes.

En una realización del invento, los componentes de control para el sistema 10 de tratamiento térmico se generalizan centralmente en una sección 27 de control. En una instalación típica, los componentes de control incluirán uno o más dispositivos de tratamiento por ordenador, tales como controladores de lógica programable que forme una interfaz con dispositivos de entrada y salida para los componentes del sistema 10 de tratamiento térmico por inducción. En una realización, los controles incluyen medios de control para los siguientes equipos y/o sistemas: fuentes de alimentación, sistema de temple, sistema de transporte de pieza de trabajo, y sistema de posicionamiento de pieza de trabajo. El panel 28 de control proporciona componentes de interfaz entrada/salida entre los componentes de control y un operario.

Cada estación de tratamiento térmico, 31, 32 ó 33, incluye un conjunto de plataforma de tratamiento térmico que está constituido por unos conjuntos inferior y superior de plataforma. Cada conjunto inferior 400 de plataforma incluye uno o más primeros segmentos (inferiores) inductores según se ha mostrado a título representativo mediante los segmentos inductores inferiores 107 y 107a en la Figura 9(a). El segmento inductor inferior 107 es representativo de un segmento inductor inferior que puede tratar térmicamente hasta dos componentes de pieza de trabajo cuyos ejes sean paralelos a -y coincidan con- el eje de pieza de trabajo común. Cada conjunto superior 500 de plataforma incluye uno o más segundos segmentos inductores (superiores) como se ha mostrado a título representativo mediante los segmentos superiores inductores 109 y 109a en la Figura 9(a). El segmento inductor superior 109 es representativo de un segmento inductor superior que puede tratar térmicamente hasta dos componentes de pieza de trabajo cuyos ejes sean paralelos a -y coincidan con- el eje de pieza de trabajo común. Un material dieléctrico 410 separa las caras opuestas que se enfrentan de los segmentos inductores inferior y superior, como se muestra en la Figura 2(c), Aunque el aire no es el material eléctrico preferido, en realizaciones alternativas del invento un entrehierro puede servir como un dieléctrico suficiente. El material dieléctrico 410 se puede aplicar a la superficie enfrentada de cualquiera de los dos segmentos inferior o superior. Aunque la orientación de las partes inferior y superior se usa para referirse a los componentes de una estación de tratamiento térmico, las denominaciones no están destinadas a ser una limitación en la orientación funcional de los conjuntos inductores primero y segundo. Como se describe después con más detalle cuando el conjunto de plataforma 100 para la estación para la estación de tratamiento térmico de la Figura 9)a) (mostrado en la posición abierta) se desplaza hasta la posición cerrada, los segmentos inductores superiores 109 y 109a encajan con los segmentos inductores inferiores 107 y 107a, respectivamente para formar unos inductores sustancialmente cerrados alrededor de componentes preseleccionados de una pieza de trabajo La posición cerrada para el par de segmentos inductores 107 y 109, y 107a y 109a, se ha mostrado en la Figura 2c.

Los conjuntos inductores superior e inferior mostrados en las figuras representan configuraciones seleccionadas de estaciones de tratamiento térmico que pueden calentar un máximo de dos componentes de pieza de trabajo cuyos ejes sean paralelos al -y están descentrados con respecto al- eje central de pieza de trabajo, y dos componentes de pieza de trabajo cuyos ejes sean comunes con el eje de simetría de pieza de trabajo. En configuraciones alternativas, los segmentos inductores superior e inferior sustancialmente cerrados pueden tratar térmicamente una pieza de trabajo constituida por cualquier combinación de componentes de pieza de trabajo cuyos ejes sean paralelos al -y estén descentrados con respecto al- eje central de simetría común de pieza de trabajo, y cuyos ejes sean comunes al eje de simetría de la pieza de trabajo, incluyendo uno solo o un número par de componentes de pieza de trabajo de cualquiera de los dos tipos. El número de estaciones de tratamiento térmico de pieza de trabajo y de configuraciones de las estaciones dependerá de las configuraciones particulares de una pieza de trabajo. Aunque se usa una bobina de una sola espira para los segmentos inductores superior e inferior mostrados en los dibujos, los expertos en la técnica apreciarán que se pueden proveer dos o más espiras para endurecer componentes individuales de pieza de trabajo relativamente grandes sin apartarse del alcance del invento.

Un segmento inductor inferior o superior se puede fabricar de un bloque macizo de cobre En cada segmento inductor se ha practicado una abertura pasante interior. La Figura 2(a) y la Figura 2(b) muestran aberturas pasantes interiores 117a y 117b practicadas en los segmentos inductores inferior y superior 107 y 109, respectivamente. Cada abertura pasante forma unos segmentos de bobina primero y segundo que rodean sustancialmente una abertura pasante. Las aberturas pasantes se usan también para situar un segmento concentrador de flujo alrededor de segmentos inductores según se describe más adelante. Los segmentos de bobina primero y segundo sirven como caminos de alimentación y retorno de corriente a través de un segmento inductor inferior. En un segmento inductor superior, los segmentos de bobina primero y segundo forman un camino de corriente inducida generalmente circular. Cuando la corriente que circula por el segmento inductor inferior es generalmente del sentido indicado por las flechas en la Figura 2(a), la corriente inducida en el segmento inductor superior es generalmente de sentido contrario según se ha indicado por las flechas en la Figura 2(b). Dependiendo del componente de pieza de trabajo que se esté calentando en una estación de tratamiento térmico en particular, las aberturas pasantes pueden servir también como el sitio (residencia) para un componente de pieza de trabajo no tratado térmicamente que se une a uno o dos componentes de pieza de trabajo para ser tratado térmicamente en un par de segmentos inductores superior e inferior. En general, la anchura de las aberturas pasantes en los segmentos inductores inferior y superior será un poco mayor que la anchura del componente de pieza de trabajo no tratado. En la realización preferida del invento, cada uno de los segmentos de bobina primero y segundo tiene una abertura parcial como se ha ilustrado mediante las aberturas 121a y 121b en la Figura 2(a) y Figura 2(b), respectivamente. La abertura parcial practicada en un segmento inductor inferior está situada como imagen especular con respecto a su correspondiente abertura parcial del segmento inductor superior. Por ejemplo, para el segmento inductor inferior 107 mostrado en la Figura 2(a) la abertura parcial 121 a del segmento inductor inferior está situada como una imagen especular con respecto a la abertura 121b de pieza de trabajo del segmento inductor superior mostrado en la Figura 2(b). Cuando un conjunto de plataforma superior está en la posición cerrada, los uno o más segmentos inductores superiores del conjunto de plataforma superior tiene sus superficies enfrentadas situadas adyacentes a (perro eléctricamente aisladas de) los correspondientes uno o más segmentos inductores inferiores del conjunto de plataforma inferior. En los correspondientes segmentos inductores superior e inferior se han provisto una o más regiones de acoplamiento de concentrador de flujo magnético según se ha ilustrado por las regiones de acoplamiento de concentrador de flujo magnético 119a y 119b en las Figuras 2(A) Y 2(B), respectivamente. Cada segmento inductor inferior tiene medios para conectar una fuente de alimentación como se ha ilustrado en la Figura 2(c), en donde dos conductores eléctricos 29a y 29b están fijados al segmento inductor inferior 107 y a la región 122 de terminación de alimentación. Un material dieléctrico 411 aísla eléctricamente a los dos conductores entre sí. Como se ha indicado anteriormente, los conductores 29a y 29b conectan cada segmento inductor inferior a una fuente de alimentación 20 a través de un transformador 22 de adaptación de carga. En configuraciones alternativas, se elimina el transformador de adaptación de carga mediante la inclusión de la función del transformador en la fuente de alimentación.

Como se ilustra en la Figura 2(c) y en la Figura 3(a), los segmentos de concentrador 103a y 103b de flujo magnético forman un concentrador de flujo magnético que acopla el flujo magnético de un segmento inductor inferior alimentado con energía eléctrica a un segmento inductor superior cuando el conjunto de plataforma superior está en la posición cerrada y se aplica alimentación a los uno o más segmentos inductores inferiores. Cada concentrador de flujo magnético se sujeta en posición alrededor de su correspondiente segmento inductor mediante unos retenes 105. Cada segmento concentrador comprende un material de elevada permeabilidad magnética tal como una pluralidad de láminas de acero estratificadas. Cuando el conjunto de plataforma superior está en la posición cerrada, las superficies 104a y 106a del segmento concentrador 103a se llevan a un punto muy próximo o a establecer contacto con las superficies opuestas 104b y 106b, respectivamente, del segmento concentrador 103b. En condiciones ideales, las superficies opuestas concentradoras de flujo deberían tocarse entre sí para lograr un acoplamiento máximo de flujo magnético cuando el conjunto de plataforma superior esté en la posición cerrada. Sin embargo, en la realización preferida, se mantiene un entrehierro mínimo para tener en cuenta las tolerancias mecánicas que podrían dar lugar a que las superficies enfrentadas opuestas chocasen entre sí cuando el conjunto 500 de plataforma superior se desplazase a la posición cerrada.

Aunque se ha mostrado un solo par de concentradores de flujo de forma de U alrededor de un par de segmentos inductores inferior y superior en la Figura 2(c), se podrían disponer similarmente múltiples pares de concentradores de flujo alrededor de múltiples regiones concentradoras de flujo correspondientes de los segmentos inductores inferior y superior para aumentar el acoplamiento de flujo magnético. En las Figuras 3(b) hasta 3(d) se presentan configuraciones alternativas para pares de concentradores de flujo magnético. La configuración mostrada en la Figura 3(b) es particularmente útil en el sentido de que se minimiza el peso del segmento concentrador 103b en relación de asociación con el segmento inductor superior, lo cual ayuda a minimizar el peso del conjunto desplazable de plataforma superior.

Las aberturas parciales de los segmentos de bobina son generalmente de forma semicircular con las modificaciones opcionales de sus perfiles según se indica más adelante. Cuando un segmento inductor superior está alineado adecuadamente sobre la parte superior de un segmento inductor inferior (con separación por dieléctrico), las aberturas parciales correspondientes forman una abertura completa de bobina inductora que rodea sustancialmente al componente de pieza de trabajo preseleccionado que se va a tratar térmicamente cuando está asentado de forma adecuada en una estación y se aplica alimentación de energía eléctrica a la bobina inductora inferior. Cuando los segmentos inductores superior e inferior se usan para el tratamiento térmico de componentes de pieza de trabajo sustancialmente cilíndricos que no son concéntricos con el eje principal de simetría de la pieza de trabajo, los ejes de las aberturas parciales se descentran con respecto al eje principal de simetría de la pieza de trabajo según se ha mostrado a título representativo en la Figura 2(a) y en la Figura 2(b). Cuando los componentes de pieza de trabajo sustancialmente cilíndricos tienen ejes comunes con el eje central de simetría de la pieza de trabajo, las aberturas parciales son coaxiales con el eje principal de simetría de la pieza de trabajo.. Las anchuras y los diámetros de las aberturas parciales y aberturas pasantes dependen de las anchuras y diámetros de los componentes de pieza de trabajo de una pieza de trabajo específica. Además, los diámetros de las aberturas parciales se seleccionan de manera que cumplan una serie de requisitos, que incluyen un entrehierro mínimo entre sus superficies y un componente de pieza de trabajo asentado en las aberturas; suficiente flujo de enfriamiento rápido en el entrehierro; y dilatación térmica de los componentes de pieza de trabajo durante el tratamiento térmico. Cada abertura parcial forma una superficie de bobina generalmente arqueada. En particular cuando se provee temple, la superficie de bobina generalmente arqueada de un segmento inductor se separa por un orificio para temple. En esta realización, el orificio para temple separa la superficie de bobina generalmente arqueada en unos "labios" de bobina interior y exterior como se muestra a título representativo en la Figura 2(a) para el segmento inductor inferior 107 con un orificio 131 para temple y unos labios exterior e interior 123a y 123b de bobina, respectivamente. En realizaciones alternativas el orificio 131 no necesita ser una abertura singular. Por ejemplo, se pueden usar también una pluralidad de perforaciones discretas en la región ocupada por el orificio 131. Se define una región de interfaz de cola de pescado por la interfaz de los labios de bobina formados con su superficie enfrentada de bobina en relación de asociación según se ha mostrado a título representativo en la figura 2(a) para las regiones 127 de interfaz de bobina formadas por los labios 123a y 123b de bobina en sus superficie enfrentada 115a de bobina. A la región de un par de labios de bobina situada en la penetración más profunda en el interior del conjunto indoctor superior o inferior (en otras palabras, aproximadamente descentrada 90 grados de las regiones de interfaz) se hace referencia como la región base y se muestra a título representativo por el elemento 129 para una abertura de segmento inductor inferior 197. Los labios de bobina tienen generalmente una anchura axial (es decir, la anchura de un labio de bobina en la dirección axial de un componente de pieza de trabajo situado dentro de la abertura parcial formada por la superficie arqueada con labios de bobina) en las regiones 127 de interfaz es mayor que su anchura axial cerca del área base 129. Aunque esta condición se puede cumplir desviando las paredes de los labios, las paredes podrían también ser biseladas, como se muestra a título representativo en la Figura 2(a) para cumplir el efecto de estrechamiento.

En una realización alternativa, las aberturas parciales practicadas en un par de segmentos inductores inferior y superior en relación de asociación, 107b y 109b, respectivamente, forman una abertura sustancialmente ovoide como se muestra en la Figura 8(a). Con esta configuración el mínimo entrehierro radial estará en las regiones 127 de interfaz y el máximo entrehierro estará en la región donde exista una carencia de masas adyacentes en los componentes de pieza de trabajo contiguos al componente de pieza de trabajo que se esté tratando térmicamente y/o en la región de un agujero en el componente de pieza de trabajo tratado térmicamente, como se ha mostrado a título representativo por la región 128 de entrehierro en la Figura 8(a). Para esta configuración, la región base 129b para el segmento inductor inferior 107b tendrá un espacio intermedio de aire menor que el máximo entrehierro pero mayor que los mínimos entrehierros. Esta configuración es particularmente útil para compensar por la forma no simétrica de un componente de pieza de trabajo no tratado térmicamente situado en las aberturas pasantes junto al componente de pieza de trabajo que se está tratando térmicamente o cuando el componente de pieza de trabajo que se esté tratando térmicamente tiene una abertura, tal como un agujero, u otro espacio vacío dentro de él.

En una realización alternativa, el inductor inferior parcial (o activo) alimentado con energía eléctrica puede consistir en una bobina de una sola espira como se muestra en la Figura 2(a), mientras que el inductor superior parcial (o pasivo) consiste en una bobina de doble espira. Una bobina de doble espira es similar a dos bobinas de una sola espira mostradas en la Figura 2(b) con una de las bobinas de una sola espira colocada instalada dentro de la otra bobina de una sola espira (en su abertura pasante). Se puede usar u par de concentradores de flujo magnético para acoplar magnéticamente el inductor parcial activo a las bobinas de dos espiras simples que constituyen el inductor parcial activo. En esta configuración, las dos bobinas de una sola espira están aisladas eléctricamente entre sí, así como del inductor parcial activo. Un par de aberturas parciales pasivas de pieza de trabajo formadas en segmentos contiguos de bobina de los dos inductores parciales pasivos estarán opuestas en combinación por una sola abertura parcial de pieza de trabajo del inductor parcial activo, Cada una del par de aberturas parciales pasivas de pieza de trabajo se puede perfilar con un par labios de bobina como se ha indicado anteriormente, o bien alternativamente perfilarse de tal manera que el par combinado de aberturas pasivas parcial forme un par único de labios de bobina, En esta segunda configuración, el orificio que separa los labios de bobina se forma a partir de la separación entre los segmentos contiguos de bobina eléctricamente aislados

Cada orificio 131 para temple, está unido a uno o más conductos de agente de temple 133 a través de los segmentos inductores superior e inferior. Los conductos de agente de temple descargan en una o más aberturas 135 de entrada de agente de temple practicadas en los segmentos inductores inferior y superior. En realizaciones alternativas del invento, los conductos de agente de temple y el recorrido de éste podrían ser a través de tubos o tuberías externos a los segmentos inductores.

Uno o más blindajes laterales ranurados según se han mostrado a título representativo en la Figura 5(a) a Figura 5(d); Figuras 6(b) y 6(c); y Figuras 7(b) Y 7(c) se han provisto opcionalmente en uno o en ambos lados de un segmento inductor alrededor de la región arqueada de bobina de un segmento inductor. La Figura 2(c) ilustra la aplicación general de un blindaje lateral exterior 137 al segmento inductor superior 109. Un blindaje lateral sirve tanto como un concentrador de flujo magnético (para el componente de pieza de trabajo que se esté tratando térmicamente) como de blindaje de campo magnético (para componentes de pieza de trabajo contiguos al componente tratado térmicamente). Un blindaje lateral se forma de material magnético adecuado de gran permeabilidad tal como un acero magnético. El blindaje lateral afecta a la forma del campo magnético creado por la corriente al circular en el segmento inductor que esté fijado al mismo, lo cual afectará al endurecimiento de regiones seleccionadas en el componente de pieza de trabajo que se esté tratando térmicamente. Adicionalmente, un blindaje lateral protege también al componente de pieza. de trabajo que no se esté tratando térmicamente del conjunto inductor (situado en las aberturas pasantes 117a y 117b o externamente adyacente a un segmento inductor) contra el calentamiento no deseable por corrientes parásitas. Las Figuras 5(a) y 5(c) ilustran además la realización preferida de un blindaje lateral. Se puede controlar la relación de paso entre una ranura 136 y el diente adyacente 139 para un blindaje lateral para afectar al grado de blindaje provisto por el blindaje lateral, Si la relación entre la anchura de ranura (w_{1}) y la anchura de diente adyacente (w_{2}) es mayor de 5, se disminuirá la eficacia del blindaje lateral como un concentrador de flujo magnético y un blindaje de campo magnético. Por consiguiente, una concentración y un blindaje mínimos se proveerán con una relación mayor de 5. Recíprocamente, a medida que disminuye la relación de paso, mejoran la concentración magnética y el blindaje. Las Figuras 5(c) y 5(d) ilustran típicos blindajes estratificados exterior 137a e interior 137b que mejorarían el tratamiento térmico del componente de pieza de trabajo con una abertura o áreas de espacios vacíos en la región adyacente a las ranuras grandes 138a y 138b. Su situación con respecto a los segmentos de bobina se ha mostrado a título representativo en las Figuras 4(e) y 4(f). La provisión de ranuras grandes (alargadas) junto a la abertura disminuye el calentamiento alrededor de la abertura y reduce la probabilidad de fisuración en la región de la abertura y áreas de agujeros debido al sobrecalentamiento y a tensiones térmicas. En general, la anchura de la ranura alargada está limitada a menos del triple del diámetro de la abertura adyacente. Adicionalmente, los blindajes se podrían perfilar individualmente en cuanto a su forma con el fin de acomodarse a una configuración de campo conveniente alrededor de un componente particular de pieza de trabajo que se va a tratar térmicamente. Un espesor de blindaje es un valor crítico para las características de funcionamiento. Para las aplicaciones prácticas, un espesor de cada blindaje lateral individual no debería ser generalmente mayor de 2 mm. De lo contrario, el blindaje lateral se calienta durante el tratamiento térmico de una pieza de trabajo, lo cual es un fenómeno indeseable, En algunas aplicaciones, la superficie de un blindaje lateral que mire alejándose de un segmento inductor podría hacer contacto con un componente contiguo de pieza de trabajo para formar un camino para el cortocircutio eléctrico. En tales casos, el blindaje lateral debería aislarse eléctricamente del inductor con un material dieléctrico o asentarse a paño dentro de la superficie limítrofe del segmento inductor.

Con el fin de conseguir un óptimo tratamiento térmico de componentes específicos de pieza de trabajo en el sistema 10 de tratamiento térmico por inducción se podrían "perfilar" segmentos individuales de bobina (o labios de bobina) mediante la variación de la anchura de las regiones de segmento inductor en la dirección axial del componente de pieza de trabajo para acomodarse a diversos requisitos de endurecimiento de piezas de trabajo. La realización de perfiles corrige por anomalías en el calentamiento por inducción debidas a la separación dieléctrica entre los correspondientes segmentos inductores inferior y superior, por la forma irregular variable de componentes de pieza de trabajo no tratados térmicamente que unen componentes de pieza de trabajo tratados térmicamente y por las irregularidades en los componentes tratados térmicamente, tales como aberturas, agujeros de aceite y otros espacios vacíos, que podrían afectar a la distribución del campo magnético y de la corriente en la pieza de trabajo. En los términos de máxima generalidad, perfilar es la inclusión de una característica en un segmento inductor (o labio de bobina) que altera la abertura parcial de una superficie arqueada de bobina semicircular generalmente lisa. La Figura 4(b) ilustra una solución general de perfiladura para un segmento de bobina. En general, la longitud circunferencial, d_{2}, adyacente a la región 127 de interfaz es menos del doble de la anchura axial del componte de pieza de trabajo a tratar térmicamente dentro del segmento de bobina, y la anchura de transición axial del segmento de bobina, d_{1}, se selecciona para que sea menos de 0,3 veces la anchura axial del mismo componente de pieza de trabajo. Al hacer que la bobina tenga la máxima anchura en la región 127 de interfaz se compensa por la separación dieléctrica entre las superficies enfrentadas de los segmentos inductores inferior y superior. Como se muestra en la Figura 4(c), en la región próxima a una abertura 201 (proyectada en líneas de trazos sobre la superficie arqueada del segmento de bobina) de la superficie del componente de pieza de trabajo que se está tratando térmicamente, las caras interior y exterior del segmento de bobina adyacente a la abertura se perfilan adicionalmente para compensar por la abertura de la superficie del componente de pieza de trabajo. En general, la anchura axial del perfil cortado, (d3), es menor que el triple del diámetro exterior de la abertura 201. En el caso de un agujero inclinado o angulado 202 (proyectado en líneas de trazos sobre la superficie arqueada del segmento de bobina), el ancho de perfiladura (d4) se aumenta en el lado más próximo a la abertura inclinada como se muestra en la Figura 4(d). En algunos casos, el efecto de separación dieléctrica entre las superficies enfrentadas de los segmentos inductores inferior y superior se puede compensar mediante la combinación de una bobina ensanchada y un menor entrehierro "bobina a - pieza de trabajo") en la región de las superficies enfrentadas como se ha ilustrado en la Figura 6(a). Las Figuras 4(c) y 4(f) ilustran la aplicación de blindajes laterales dobles o "sándwich" en cada lado de un segmento inductor adicionalmente a las características de perfiladura de las Figuras 4(b) y 4(c), respectivamente.

Como se ve mejor en las Figuras 6(d) y 7c), se puede variar el radio de la región arqueada de bobina basándose en los requisitos de una pieza de trabajo específica que se va a someter a tratamiento térmico. La realización de esta modificación varía la longitud radial del entrehierro entre la superficie del componente de pieza de trabajo y la superficie arqueada de inductor, En general, se mantiene un entrehierro menor en las áreas de interfaz 127 para compensar por el espacio intermedio dieléctrico creado entre las superficies opuestas de los segmentos de bobina inductora superior e inferior.

En algunas aplicaciones, se prefiere limitar el tratamiento térmico al área de superficie de un componente de pieza de trabajo preseleccionado. En aplicaciones alternativas, se prefiere el tratamiento térmico del área de superficie del componerte de pieza de trabajo y sus áreas de filete.

Las Figuras 6(b) hasta 6(d) ilustran aplicaciones típicas de perfiladura de blindajes laterales y de bobina para obtener un endurecimiento deseado de una superficie de pieza de trabajo sin endurecimiento de filete. Con referencia a la línea de corte por A-A de la Figura 6(a), la Figura 6(b) ilustra el uso de blindajes laterales interior y exterior (a los que se hace referencia como un blindaje lateral "tipo sándwich", que tienen uno de sus bordes a paño con los bordes de los labios 124a y 124b de un segmento inductor para conseguir un endurecimiento superficial del componente 207 de pieza de trabajo sin endurecer las áreas de filete 207a y 207b que limitan los componentes 206 y 208 de pieza de trabajo, respectivamente. La Figura 6(c) (referenciada a la línea de corte B-B de la Figura 6(a) ilustra una variante en la que se usan dos blindajes laterales, 137 y 137', en una configuración de sándwich para proveer un control más fino del campo magnético en el segmento de bobina. Las Figuras 4(e) y 4(f). Ilustran también aplicaciones de blindajes laterales en una configuración tipo sándwich. Ello resulta en una mejor repetibilidad del patrón de endurecimiento. Adicionalmente, permite mejorar las características de blindaje de los blindajes laterales y reduce de forma significativa la sensibilidad del segmento de bobina a componentes adyacentes 206 y 208 de pieza de trabajo 206 y 208 irregularmente conformados. En realizaciones alternativas, se pueden proveer más de dos blindajes laterales en una configuración sándwich para logar un control de campo más preciso. La Figura 4(d) ilustra una aplicación de tratamiento térmico sin blindajes laterales cuando el componente de pieza de trabajo preseleccionado 207 a endurecer tiene un agujero 202 u otra abertura y/o los componentes contiguos de pieza de trabajo 206 y 207 tienen espacios vacíos o carencia de masa. Como se ha mostrado en la Figura 6(a), el segmento inductor 109 se ha perfilado con un rebajo en la dirección radial en la línea de corte C-C para modificar el campo de la bobina en las proximidades de la abertura 202. Cuando el segmento inductor está perfilado radialmente como se ha indicado por la línea de corte C-C en la Figura 6(a), la anchura preferida, a_{1}, del corte perfilado radialmente, es menor que el triple del diámetro interior del agujero adyacente.

Alternativamente, las Figuras 7(a) hasta 7(c) ilustran disposiciones alternativas donde las áreas de filete 207a y 207b así como la superficie del componente de pieza de trabajo seleccionado 207 se tratan térmicamente. Las Figuras 6(d), 7(c), y 8(b) hasta 8(d), muestran la perfiladura radial de bobina donde existe un agüero de aceite angulado 202 en el componente 207 de pieza de trabajo que se está tratando térmicamente.

Un conjunto de plataforma inferior de estación de tratamiento térmico incluye una placa base a la que están unidos uno o más segmentos inductores inferiores. La Figura 9(a) muestra un conjunto representativo de plataforma inferior 400 que tiene una placa base 405. Los segmentos inductores inferiores 107 y 107a están conectados a la placa base 405. En general, se usa un espaciador 415, mostrado representativamente en la Figura 2(d), para proporcionar aislamiento eléctrico entre cada segmento inductor inferior y la placa base. Los espaciadores funcionan también como ajustadores de altura para los segmentos inductores inferiores con el fin de acomodar el asiento adecuado de la pieza de trabajo en el conjunto de plataforma inferior. Los espaciadores se pueden fabricar de un material aislante adecuado tal como un material de vidrio epoxílico NEMA Grado G-10 o un material compuesto de nailon/KEVLAR u otros tipos similares de material. Si se requiere un agente para temple para el tratamiento térmico de los componentes de pieza de trabajo en la estación, los espaciadores 415 y la placa inferior 405 se pueden proveer de uno o más conductos para facilitar la alimentación del agente de temple a los conductos de los segmentos inductores inferiores. Adicionalmente, la provisión de una abertura en el interior de los espaciadores 415 permite que el agente de temple liberado se drene al interior del tanque de depósito de contaminante de agente de temple, A la placa base 405 se fijan unos bloques 430 de soporte de eje.

Si se realiza el temple en una estación de tratamiento térmico, el agente de temple liberado usualmente es suficiente para enfriar los segmentos inductores superior e inferior. Sin embargo, si el temple no se realiza en la estación, o se desea un enfriamiento adicional de los segmentos inductores superior e inferior, se puede soldar tubo de cobre a los segmentos inductores para aportar una transmisión mejor de calor desde los segmentos inductores a un fluido refrigerante que circule a través del tubo de cobre.

\newpage

Dependiendo de las características de la aplicación y de la geometría de la pieza de trabajo, se pueden incorporar uno o más compensadores a un diseño de bobina de tratamiento térmico por inducción. Los compensadores deberían fabricarse de un material eléctricamente conductor, incluyendo, sin carácter limitativo, hierro, acero al carbono y acero inoxidable. Los compensadores se pueden fijar a un segmento de bobina. Alternativamente, mediante el uso de un accesorio especial, los compensadores se pueden situar en espacios vacíos adyacentes a un segmento inductor creado mediante la unión de componentes asimétricos d pieza de trabajo (o la ausencia de los mismos). Un compensador sirve para compensar por la carencia de masa de metal en las áreas adyacentes a un segmento de bobina de inducción debido a la unión de componentes de pieza de trabajo irregularmente conformados. Un compensador también redistribuye el campo magnético en regiones seleccionadas del componente de pieza de trabajo tratado térmicamente, por ejemplo, para compensar por el sobrante de densidad de potencia en las áreas donde existe una carencia de masas adyacentes (es decir, debido a la geometría de componentes de pieza de trabajo contiguos). Similarmente a los blindajes laterales y dependiendo de la aplicación y geometría de la pieza de trabajo, los compensadores podrían tener algunas áreas "abiertas" o de espacio vacío. Por ejemplo, en el caso de agujeros angulados, un compensador situado en el lado "no macizo" del agujero angulado podría no disponer de áreas "abiertas". Al mismo tiempo, un compensador situado en el lado "macizo" podría tener áreas "abiertas".

Un conjunto de plataforma superior de estación de tratamiento térmico incluye una placa posterior a la que están unidos uno o más segmentos inductores superiores. La Figura 9(a) muestra un conjunto representativo 500 de plataforma superior con segmentos inductores superiores 109 y 109a unidos a la placa posterior 505. El segmento inductor superior está situado sobre la placa posterior de tal manera que, cuando el conjunto de plataforma superior está en la posición cerrada, las superficies que se enfrentan y las aberturas parciales de pieza de trabajo sobre cada segmento inductor superior estén alineadas con las superficies que se enfrentan y las aberturas parciales de pieza de trabajo sobre cada segmento inductor correspondiente. Dado que en la realización ilustrada el conjunto de plataforma superior se rota entre unas posiciones abierta y cerrada, un metal rígido y liviano, como el aluminio, es un material adecuado para la placa posterior. En general, lo mismo que con el conjunto de plataforma inferior, se ha provisto un espaciador 415 entre la placa posterior 505 y cada segmento inductor superior. A la placa posterior 505 se han fijado unas cajas de chumacera 431. El conjunto 500 de plataforma superior está unido a rotación al conjunto 400 de plataforma inferior por unos ejes 432 de tal manera que el conjunto de plataforma superior se puede mover alejándose del conjunto de plataforma inferior hasta una posición abierta cuando el sistema de posicionamiento de pieza de trabajo retira o inserta una pieza de trabajo del conjunto de plataforma inferior. Una vez que se ha insertado una pieza de trabajo en el interior del conjunto de plataforma inferior, se rota el conjunto 500 de plataforma superior a la posición cerrada para que los componentes de pieza de trabajo situados en las aberturas sustancialmente cilíndricas formadas por el par correspondiente de aberturas parciales de pieza de trabajo se puedan tratar térmicamente mediante la aplicación de energía a los segmentos inductores inferiores y se templen, si se desea. Los expertos en la técnica apreciarán que se pueden usar otros medios para desplazar selectivamente el conjunto de plataforma superior alejándose y acercándose al conjunto de plataforma inferior sin apartarse del alcance del invento. Por ejemplo, el conjunto de plataforma superior podría elevarse directamente en la dirección vertical si se usa un tipo lateral de sistema transportador para trasladar las piezas de trabajo entre estaciones. En otra configuración alternativa, los conjuntos de plataforma inferior (o primero) y superior (o segundo) se pueden rotar 90 grados de tal manera que el segundo conjunto de plataforma simplemente se deslice entre las posiciones abierta o cerrada. Esta disposición particular permite que la pieza de trabajo se asiente sobre componentes que no estén fijados al primer conjunto de plataforma.

Como se muestra en la Figura 10(a), la palanca pivotante 750 se extiende al interior de una ranura practicada en la placa posterior 505. Si el conjunto de plataforma superior está en la posición cerrada, el dispositivo de accionamiento rotatorio 755 puede rotar la palanca 750, y el conjunto de plataforma superior en el que está insertada, en la dirección indicada por la flecha para elevar el conjunto de plataforma superior y los componentes unidos a la posición abierta. Cuando el conjunto de plataforma superior está en la posición abierta, el dispositivo de accionamiento rotatorio 755 puede rotar la palanca 750 y el conjunto de plataforma superior en la dirección contraria a la indicada por la flecha para bajar al conjunto de plataforma superior a la posición cerrada. El dispositivo de accionamiento rotatorio 755 está fijado a la cimentación estructural de la estación de tratamiento térmico y puede ser un rodillo de leva accionado por aire comprimido o por una mordaza acodada hidráulica. La palanca de mordaza pivotante y el conjunto de bobina pivotantes son coaxiales. El conjunto de plataforma superior se puede equilibrar bien mecánicamente con contrapesos o bien usando un dispositivo amortiguador opcional, Como se nuestra en la Figura 10(a), se puede proveer la función amortiguadora mediante un dispositivo de accionamiento 765 impulsado reumáticamente que impulse al conjunto de plataforma superior 500 a la posición abierta en el caso de que falle el sistema hidráulico. Un extremo del dispositivo de accionamiento 765 está unido al conjunto 500 de plataforma superior, mientras que el extremo contrario se puede fijar a la placa base 405.

La placa posterior 505a mostrada en la Figura 10(b) incluye unos contrapesos 760. Se ha ilustrado también en la Figura 10(b) el uso de conductos internos 767 (mostrados en líneas de trazos) para proveer un camino de agente de temple a los segmentos inductores superiores unidos a la placa posterior. Una entrada 769 de agente de temple provista en cada contrapeso 760 permite la admisión de agente de temple a los conductos internos. Cada entrada se puede conectar a una alimentación de agente de temple con una unión a rotación y un acoplamiento de conexión rápida.

Cuando el dispositivo de accionamiento rotatorio 755 pivota a un conjunto de plataforma superior hacia la posición cerrada, una o más patas portapiezas localizadoras 720 del conjunto de plataforma superior asientan sobre correspondientes localizadores 721 sobre el conjunto de plataforma inferior para asegurar la alineación apropiada de los segmentos inductores superior e inferior. Los localizadores 721 pueden estar provistos de medios de altura ajustable para permitir el ajuste fino del asentamiento de las superficies que se enfrentan del inductor superior sobre las superficies que se enfrentan del inductor inferior (con separación de un dieléctrico). El ajuste lateral de los segmentos inductores superiores con respecto a los segmentos inductores inferiores se puede realizar mediante la provisión de dos collarines roscados ajustables y concéntricos en un lado de cada caja de chumacera 431 fijado al conjunto de plataforma superior.

En la realización de la estación de tratamiento térmico mostrada en la Figura 11, la placa base 405 está fijada a una placa de accesorio 705. Los detalles de los conjuntos fijados de plataforma inferior y superior no se han incluido en la Figura 11, pero se describen en otra parte en la memoria descriptiva. La placa de accesorio 705 tiene unos cojinetes lineales 710 que permiten que la placa base 405 y sus conjuntos unidos de plataforma inferior y superior se muevan sobre los carriles 711. Los carriles 711 están fijados a la placa 706 de carril, que está unida de forma retirable a la cimentación estructural 707 para la estación de tratamiento térmico. Como se muestra en la Figura 13, la plataforma rodante 88 de conmutación de bobina provee un medio eficaz de retirar e instalar un conjunto de plataforma completo consistente en conjuntos de plataforma inferior y superior. La plataforma rodante incluye unos carriles 712 de guiado que se alinean con los carriles 711 de guiado cuando la plataforma rodante está situada junto a la estación de tratamiento térmico. Un sistema de gato hidráulico, ilustrado como una bomba hidráulica manual 810 y un cilindro 811 en la Figura 13, puede desplazar al conjunto de plataforma completo del sistema de tratamiento térmico. El mecanismo pivotante fijado al conjunto de plataforma superior, es decir, la palanca 750 de pivotamiento, se deslizará fuera de la placa posterior 505 cuando se retire el conjunto completo de plataforma. Un pestillo de enganche 815, fijado al cilindro 811, se enclava con el pestillo de enganche 816 adecuadamente sujeto a la placa de accesorio 705 o a otro componente del conjunto de plataforma inferior o superior. Una vez que se ha retirado un conjunto completo de plataforma, se puede instalar un conjunto de plataforma de repuesto desde la plataforma rodante en orden inverso empujando el conjunto de plataforma de repuesto separándolo de los carriles 712 de la plataforma rodante y colocándolo sobre los carriles 711 de estación. Esta disposición proporciona un perfeccionamiento significativo sobre realizaciones alternativas en las que los componentes de un conjunto de plataforma inferior y superior se han montado con dificultad a la cimentación de la estación de tratamiento térmico. En éste último caso, si un componente tal como un segmento inductor inferior requiere sustitución, se debe para el sistema de tratamiento térmico mientras se esté quitando y poniendo el segmento inductor inferior. Mediante el uso del aparato descrito y del método del presente invento, el conjunto de plataforma inferior y el conjunto fijado de plataforma superior que contiene el segmento inductor inferior defectuoso se pueden retirar y reemplazar inmediatamente por un conjunto de plataforma no defectuoso al mismo tiempo que el segmento inductor inferior defectuoso se sustituye y se lleva lejos del sistema de tratamiento térmico. Adicionalmente, dicho sistema de tratamiento térmico puede ser económico, puesto que el tratamiento térmico de piezas de trabajo configuradas de forma diferente que se vayan a tratar térmicamente en el mismo número de estaciones se puede llevar a cabo mediante el cambio de conjuntos completos de plataforma en lugar de reemplazar el sistema completo de tratamiento térmico. Cuando un conjunto de plataforma se mueve a su posición, se han provisto medios de ajuste para posicionar adecuadamente el conjunto de plataforma con respecto al sistema de posicionamiento de pieza de trabajo, de tal manera que una pieza de trabajo descendida en el interior del conjunto de plataforma inferior asentará adecuadamente en este conjunto de plataforma inferior. En la Figura 11 se han mostrado a título representativo unos medios de ajuste como un tope manual ajustable 820 accionado por tornillo que ajusta la posición de la placa base 405, junto con los conjuntos fijados de plataforma inferior y superior, con respecto a la cimentación estructural 707 en la dirección del eje Y. Además, en la Figura 11 se han mostrado, a título representativo, unos medios de ajuste que proporcionan ajuste rotatorio de la placa base 405 en el plano X-Y. La abrazadera 822 puede pivotarse y enclavarse en una posición seleccionada con respecto a la cimentación estructural 707.

Cada estación de tratamiento térmico, además de uno o más segmentos inductores inferior y superior para tratar térmicamente componentes de pieza de trabajo preseleccionados, tiene un sistema de posicionamiento de pieza de trabajo. El sistema de posicionamiento de pieza de trabajo orienta la pieza de trabajo de tal manera que los componentes de pieza de trabajo seleccionados asienten adecuadamente en las aberturas parciales de pieza de trabajo de las bobinas inductoras inferiores, y las aberturas pasantes en los segmentos inductores inferiores. La ubicación adecuada de la pieza de trabajo en los componentes del conjunto de plataforma inferior podría requerir un movimiento de rotación o de traslación en la dirección axial (o ambos movimientos) de la pieza de trabajo en cada estación. Este sistema de posicionamiento de pieza de trabajo podría consistir en componentes en relación de asociación con la grúa 40 o con los componentes situados en cada estación de tratamiento térmico, o bien una combinación de estas dos soluciones, para asegurar que una pieza de trabajo esté adecuadamente situada en una estación.

En la Figura 12(a) se muestra un típico sistema de posicionamiento de pieza de trabajo en relación de asociación con el sistema de transporte de pieza de trabajo. La grúa 40 tiene dos husillos 680 y 682 montados sobre unos brazos 41 y 42 que se mueven con independencia, respectivamente, y que se pueden desplazar en la dirección lateral indicada por las flechas. La caja de control 685 controla el movimiento lateral de los dos brazos por unos medios de conexión 681. El husillo principal 682 está montado sobre el rotor 683. El rotor 683 está unido al eje rotatorio 686. Un dispositivo de accionamiento rotatorio 687 está unido adecuadamente al eje rotatorio 686, por ejemplo, por una transmisión de correa y polea con una caja de engranajes reductores 688 y un eje de salida 689, para rotar el eje 686 y el rotor fijado 683. Los husillos principales 680 y 682 enganchan una pieza de trabajo para transportarla a, desde y entre las estaciones de tratamiento térmico mediante el desplazamiento lateral de ambos husillos 680 y 682 uno hacia el otro para agarrar firmemente ambos extremos de la pieza de trabajo. Al mismo tiempo, los bulones 684 de posicionamiento se acoplan a los correspondientes agujeros de posicionamiento practicados en el extremo de la pieza de trabajo. Cuando una grúa coge inicialmente una pieza de trabajo para su tratamiento térmico, por ejemplo, en una estación de carga, la pieza de trabajo será orientada en una posición en la que el sistema de posicionamiento de pieza de trabajo la reconozca como la posición angular inicial del eje de simetría de la pieza de trabajo. De esta manera, el sistema puede realizar todas las rotaciones en cada estación de tratamiento térmico con respecto a esta posición angular inicial.

La Figura 12(b) ilustra un sistema opcional de posicionamiento de pieza de trabajo que se puede situar en cada estación de tratamiento térmico. Como se ha mencionado anteriormente, cada conjunto 400 de plataforma inferior incluye una placa base 405. Unos bloques 610a y 610b de asentamiento están fijados a la placa base y posicionados para asentar componentes seleccionados de la pieza de trabajo. Aunque se han mostrado como bloques en V, se podrían usar otros medios adecuados de asentamiento, tales como bloques en U. El asentamiento de la pieza de trabajo en los bloques de asentamiento podría no ser suficiente para posicionar adecuadamente la pieza de trabajo en la estación para calentarla. Por tanto, se pueden proveer también en cada estación medios de ajuste en la dirección del eje X y medios de ajuste rotatorios. Como se muestra en la Figura 12 (b), el cilindro 650 sirve como un medio de ajuste en la dirección del eje X ejerciendo una fuerza en una dirección sustancialmente paralela al eje central de la pieza de trabajo en el extremo de la pieza de trabajo asentada sobre el bloque 610b. La estructura 665 sirve como estructura de montaje y posicionamiento para el cilindro 650. El cilindro 650 se podría accionar a mano o mecánicamente (por ejemplo, un dispositivo de accionamiento eléctrico o hidráulico que no se ha mostrado en las figuras) en cualquiera de las dos direcciones positiva o negativa (con referencia a las flechas mostradas en la IGURA 12(b) con un movimiento en la dirección positiva que es hacia el bloque 610a) para o bien impulsar a la pieza de trabajo en la dirección x o bien retirarse del contacto con la pieza de trabajo. El bulón 655 está montado sobre un disco rotatorio 660 para proveer unos medios para rotar la pieza de trabajo mientras ésta se encuentra asentada en los medios de asentamiento. El extremo del bulón 655 se puede posicionar con relación al extremo del cilindro 650 de tal manera que, cuando el extremo del cilindro 650 contacta con la pieza de trabajo, el extremo del bulón 655 contacte con la pieza de trabajo. La rotación del disco 660 da lugar a que la pieza de trabajo rote también por contacto con el bulón 655. La estructura 665 sirve como una estructura de montaje y posicionamiento para el disco rotatorio 660 y se puede usar también para encerrar a los medios de accionamiento rotatorio para el disco. El dispositivo de accionamiento rotatorio, en cuanto al cilindro 650, podría ser manual o mecánico. Alternativa o conjuntamente con los medios de ajuste antes indicados, se podrían usar medios de ajuste rotatorio tales como bloques de altura 670a y 670b que se acoplen con componentes de pieza de trabajo preseleccionados a la altura del eje principal para asegurar que los componentes de pieza de trabajo a la altura del eje principal que se vayan a tratar térmicamente en los inductores de estación estén adecuadamente posicionados.

En una realización del invento, el sistema 10 de tratamiento térmico por inducción se usa para tratar térmicamente un cigüeñal 210 mostrado en la Figura 14, y en la Figura 15(a) hasta la Figura 15(c). Los bulones 1, 2, 3, 4, 5 y 6 del cigüeñal están descentrados axialmente del -y son paralelos al- eje de simetría de los componentes axiales principales del cigüeñal, y se han identificado como los elementos 211, 212, 213, 214, 215 y 216, respectivamente. Los principales componentes axiales que coinciden axialmente con el eje de simetría del cigüeñal consisten en los cigüeñales 1, 2, 3 y 4, identificados como elementos 221, 222, 223 y 224, y obturador 225. Los nervios 231 a 239 interconectan bulines y cigüeñales como se muestra en la Figura 15(a) a Figura 15(c). Los nervios sirven de contrapesos, y por tanto asumen formas irregulares y asimétricas. Se ha provisto un elemento 227 de fijación de volante en el mismo extremo del cigüeñal que el obturador 225. En el extremo opuesto del cigüeñal, el morro 226 de cigüeñal está fijado al codo 1 (221) y se usa típicamente como una montura para una fijación de rueda catalina de accionamiento de eje de levas, polea y/o amortiguador de vibraciones. Los expertos en la técnica apreciarán que los componentes de terminación de cigüeñal, a saber, los elementos 225, 226 y 227 pueden variar en cantidad y uso, dependiendo de la aplicación particular del cigüeñal sin apartarse del alcance del invento. Además, la configuración de los bulones se puede variar y mezclar con configuraciones de bulón de doble anchura (común) y de bulones partidos. Las aberturas 260 practicadas en el obturador 225 se pueden usar como agujeros de posicionamiento de referencia para el sistema de posicionamiento de cigüeñal.

La Figura 15(a) presenta la configuración de cigüeñal 210 después de que se ha asentado en la primera estación 31 de tratamiento térmico mediante el sistema de posicionamiento de pieza de trabajo. Los bulones 211 y 214, y los codos 223 y 224 se calientan en la primera estación. La Figura 9(b) muestra el cigüeñal 210 asentado en la primera estación 31 de tratamiento térmico. El cigüeñal está asentado en la estación 31 sobre bloques 610a de soporte (no visibles en la Figura 9(b)) y 610b. La orientación apropiada para el tratamiento térmico por inducción de los bulones 211 y 214 en la estación 31 se consigue mediante el uso de los bloques de altura 612a y 612b en los bulones 212 y 216 respectivamente. En la Figura 9(b) el bloque 612b no es visible, pero está fijado a la placa base 405 dentro del espaciador 415 en relación de asociación con el segmento inductor inferior 107a. El bloque 612a (no visible en la Figura 9(b)) está fijado a la placa base 405 entre los segmentos inductores inferiores 107 y 107a y tiene unos limbos laterales extendidos 613. Cuando el sistema de transporte de pieza de trabajo baja el cigüeñal a la estación 31, los limbos 613 actúan como un calibrador de perfil para prevenir que los componentes del cigüeñal colisionen en el interior de los segmentos inductores inferiores en caso de una desalineación del cigüeñal. Después de asentar al cigüeñal en la estación, los limbos 613 se pueden usar como topes duros contra el nervio 234 cuando el sistema de transporte de pieza de trabajo empuja al cigüeñal en su dirección axial desde el extremo del morro de cigüeñal hasta el extremo de obturador de aceite.

La Figura 15(b) presenta la configuración del cigüeñal 210 después que se ha asentado en la segunda estación 32 de tratamiento térmico mediante el sistema de posicionamiento de pieza de trabajo. Los bulones 213 y 216, y los codos 221 y 222 se tratan térmicamente en la segunda estación. El cigüeñal se asienta en la estación 32 sobre bloques de soporte 610c y 610d. La orientación adecuada para el tratamiento térmico por inducción de los bulones 213 y 216 en la estación32 se consigue mediante el uso de bloques de altura 612c y 612d y bulones 215 y 211 respectivamente. La fijación de los bloques de soporte y de altura a la placa base 405 es similar a la de la estación 31 con los adecuados cambios de orientación para tener en cuenta la diferente disposición de segmentos inductores para calentar los bulones 213 y 216, y los codos 221 y 222.

La Figura 15(c) muestra la configuración del cigüeñal 210 después que se ha asentado en la tercera estación 33 de tratamiento térmico por el sistema de posicionamiento de pieza de trabajo. Los bulones 212 y 215, y el obturador de aceite 225 se calientan en la tercera estación. El cigüeñal se asienta en la estación 33 sobre bloques de soporte 610e y 610f. La orientación apropiada para el tratamiento térmico por inducción de los bulones 212 y 215 en la estación 33 se consigue mediante el uso de bloques de altura 612e y 612f en los bulones 214 y 213 respectivamente. La fijación de los bloques de soporte y de altura a la placa base 405 es similar a la de la estación 31 con los adecuados cambios de orientación para tener en cuenta la diferente disposición de segmentos inductores para calentar los bulones 212 y 215 y el obturador de aceite 225. La estación 33 difiere de las estaciones 31 y 32 en que solamente se trata térmicamente en la estación un componente axial principal, a saber el obturador 225. En dicha configuración, se pueden proveer todavía dos aberturas parciales de pieza de trabajo en los dobles segmentos inductores superior e inferior, aunque uno no se usará. En cualquier caso, debería proveerse algún tipo de segmento de bobina conformado en los pares de segmentos no utilizados para equilibrar el flujo de corriente a través de los segmentos inductores. Podría requerirse un conducto pasante para la pieza de trabajo en el par de segmentos no utilizados y pueden usarse diseños alternativos de bobina que mantengan buen acoplamiento magnético entre los segmentos superior e inferiores. La Figura 16(a) ilustra un típico segmento inductor inferior 600 que podría usarse para tratar térmicamente el obturador de aceite 225 en la abertura parcial 601. En esta configuración no se usa el segundo segmento 602 de bobina. El correspondiente segmento inductor superior sería generalmente una imagen especular del segmento inductor inferior sin regiones 122 de terminación de alimentación de energía. Para un elemento de extremo tratado térmicamente con un elemento de extremo no tratado térmicamente que sobresalga axialmente, tal como un codo 221 y el morro 226 de cigüeñal, respectivamente, los segmentos inductores típicos superior e inferior 605 y 605' mostrados en la Figura 16 (b) y Figura 16(c) respectivamente, se podrían usar para tratar térmicamente sólo el codo 221 en las aberturas parciales 606 y 606'. Los segundos segmentos 607 y 607' de bobina consisten en un elemento semicircular y una abertura semicircular dentro de la que asienta el elemento semicircular.

Como se muestra en la Figura 15(a) a 15(c), en todas las estaciones de tratamiento térmico, se maximiza la distancia axial entre características apareadas adyacentes para prevenir posibles interferencias mecánicas de sus barras colectoras de bobina o conjuntos de núcleo. Adicionalmente, los bulones o las bobinas de codos no funcionan dentro o entre otros conjuntos de bobina paralelos.

El uso de blindajes laterales y de perfiladuras como se ha descrito anteriormente se aplica al cigüeñal 210 particularmente con respecto a los conductos oblicuos de aceite típicamente taladrados a través de un codo y bulón adyacentes y al nervio de unión según se ha mostrado a título representativo por el conducto 240 para el bulón 213, nervio 237 y codo 223 en la Figura 15(a). Adicionalmente, para el único par de segmentos de concentradores de flujo en forma de U utilizado con cada segmento inductor inferior y superior mostrados en la Figura 3(a), la longitud de cada segmento concentrador, x_{1}, que generalmente es igual a la longitud de las regiones concentradoras de flujo de los segmentos inductores, debería ser al menos mayor de 0,5 veces la anchura, x_{3}, del componente de pieza de trabajo a través de las aberturas de los segmentos inductores inferior y superior cuando el componente de pieza de trabajo que se esté tratando sea un bulón o un codo convencionales. Cuando el componente de pieza de trabajo es un bulón de doble anchura (común) o un pasador partido, la longitud de cada segmento concentrador debería ser al menos mayor de 0,25 multiplicado por la anchura de las aberturas pasantes en los segmentos inductores. Si se usan múltiples pares de concentradores de flujo, la suma de las anchuras individuales de todos los concentradores debería cumplir la condición dimensional de x_{1}. Las dimensiones x_{2}, x_{3}, x_{4} y x_{5} de un segmento concentrador de flujo como el representado en la Figura 3(a) se seleccionan con el fin de evitar la saturación magnética en el concentrador de flujo. En algunos casos, tal como el mostrado para los segmentos inductores inferior y superior en las Figuras 2(a) y 2(b) respectivamente, se debe aumentar la anchura de la abertura pasante en el extremo de los segmentos inductores donde el inductor de flujo los rodea para satisfacer este requisito.

Preferiblemente, la anchura activa, x_{5}, del segmento inductor rodeado por un concentrador de flujo debería ser mayor de 0,75 multiplicado por la anchura axial de las aberturas pasantes en los segmentos inductores inferior y superior cuando el componente de pieza de trabajo que se esté tratando es un bulón o codo convencionales, y 0,45 multiplicado por la anchura activa, x_{5}, de las aberturas pasantes en los segmentos inductores inferior y superior cuando el componente de pieza de trabajo sea un bulón de doble anchura (común) o un pasador partido.

Las realizaciones anteriormente expuestas no limitan el alcance del invento descrito. El alcance del invento descrito está cubierto en las reivindicaciones que se adjuntan como apéndice.

Claims

1. Un sistema de tratamiento térmico por inducción para el tratamiento térmico de componentes preseleccionados de una pieza de trabajo metálica que tiene un eje longitudinal central, cuya pieza de trabajo consiste en dos o más primeros componentes sustancialmente cilíndricos dispuestos coaxialmente a lo largo de dicho eje longitudinal central, uno o más segundos componentes sustancialmente cilíndricos interpuestos entre dichos dos o más primeros componentes sustancialmente cilíndricos, teniendo cada uno de dichos uno o más segundos componentes sustancialmente cilíndricos un eje independiente descentrado de -y en paralelo con- dicho eje longitudinal central, estando cada uno de dichos primeros y segundos componentes sustancialmente cilíndricos unido a un componente adyacente no tratado térmicamente conformado irregularmente, cuyo sistema de tratamiento térmico por inducción comprende:

al menos una fuente de alimentación (20) de energía eléctrica en corriente alterna de alta frecuencia;

una o más estaciones (30, 31, 33) para el tratamiento térmico por inducción de uno o más primeros y segundos componentes preseleccionados sustancialmente cilíndricos en cada una de dichas una o más estaciones que comprenden:

un primer conjunto (400) de plataforma que comprende:

un al menos un primer segmento inductor (107. 107a) formado de material eléctricamente conductor teniendo cada uno de dichos al menos un primer segmento inductor una superficie enfrentada (115a) y una abertura pasante interior (117a), cuya abertura pasante interior forma un primer segmento de bobina y un segundo segmento de bobina en lados opuestos de dicha abertura pasante interior, teniendo al menos uno de dicho primer segmento de bobina o de dicho segundo segmento de bobina una superficie de bobina generalmente arqueada, cada uno de dichos al menos un primer segmento inductor teniendo medios (122) para conectar dicho primer segmento inductor a la salida de uno de dichas al menos una fuente de alimentación de energía eléctrica de alta frecuencia en corriente alterna, y

un al menos un primer segmento concentrador (103a) de flujo magnético que tiene al menos dos superficies enfrentadas (104a, 106a), estando cada uno de dichos al menos un primer segmento concentrador de flujo magnético dispuesto parcialmente alrededor de un área de concentrador de flujo (119a) de dicho al menos un primer segmento inductor;

un segundo conjunto (500) de plataforma que comprende:

al menos un segundo segmento inductor (109, 109a) formado de material eléctricamente conductor, teniendo cada uno de de dichos al menos un segundo segmento inductor una superficie enfrentada (115b) y una abertura pasante interior (117b), cuya abertura pasante interior forma un tercer segmento de bobina y un cuarto segmento de bobina en lados opuestos de dicha abertura pasante interior, teniendo al menos uno de dichos tercero o cuarto segmentos de bobina una segunda abertura parcial (121b) de componente, cuya segunda abertura parcial de componente tiene una superficie de bobina generalmente arqueada, cuya superficie enfrentada y cuya abertura pasante interior de cada uno de dichos al menos un segundo segmento inductor tienen una superficie enfrentada opuesta y una abertura pasante interior correspondientes en uno de dichos al menos un primer segmento inductor, teniendo cada una de dicha segunda abertura parcial opuesta de componente una correspondiente primera abertura parcial de componente en uno de dichos al menos un primer segmento inductor;

un -al menos uno- segundo segmento (103b) concentrador de flujo magnético que tiene al menos dos superficies enfrentadas (104b, 106b), estando cada uno de dichos al menos un segundo segmento concentrador de flujo magnético dispuesto parcialmente alrededor de un área concentradora de flujo (119a) de dicho al menos un segundo segmento inductor; teniendo cada una de dichas al menos dos superficies enfrentadas una superficie opuesta correspondiente de dichas al menos dos superficies enfrentadas en uno de dichos al menos un primer segmento concentrador de flujo magnético, y

un material dieléctrico (410) dispuesto sobre la superficie enfrentada de cada uno de dicho al menos un primer segmento inductor o de dicho al menos un segundo segmento inductor;

un sistema (40) de transporte de piezas de trabajo para desplazar dicha pieza de trabajo metálica entre una o varias estaciones y asentar dicha pieza de trabajo metálica en cada una de dichas una de dichas una o más estaciones;

un sistema de posicionamiento de piezas de trabajo para orientar a rotación a dichos uno o más segundos componentes preseleccionados sustancialmente cilíndricos y para orientar axialmente dicha pieza de trabajo metálica para el tratamiento térmico de dichos uno o más primeros y segundos preseleccionados sustancialmente cilíndricos en cada una de dichas una o más estaciones; y

unos medios (750, 755, 765) para desplazar selectivamente dicho segundo conjunto de plataforma adyacente a dicho primer conjunto de plataforma, por lo que la superficie enfrentada de cada uno de dichos al menos un segundo segmento inductor y cada una de las al menos dos superficies enfrentadas de dicho al menos un segundo segmento concentrador de flujo magnético son adyacentes a dichas correspondientes superficies enfrentadas opuestas de cada uno de dichos al menos un primer segmento inductor y de cada una de dichas correspondientes superficies opuestas de dichos al menos un primer segmento concentrador de flujo magnético, respectivamente, y cada una de dichas segundas aberturas parciales de componente y de la correspondiente primera abertura parcial de componente forman un inductor sustancialmente cerrado dentro del cual uno de dichos componentes primero y segundo preseleccionados sustancialmente cilíndricos se calienta mediante un campo magnético generado por al menos una fuente de alimentación de energía eléctrica en corriente alterna de alta frecuencia.

2. El sistema de tratamiento térmico por inducción de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además un sistema de temple para suministrar un agente de temple a -al menos uno- de dichos primero y segundo componentes sustancialmente cilíndricos preseleccionados dentro de dicho inductor sustancialmente cerrado.

3. El sistema de tratamiento térmico por inducción de las reivindicaciones 1 ó 2, en el que la salida de cada una de dichas al menos una fuente de alimentación (20) de energía eléctrica de alta frecuencia en corriente alterna se conecta a un transformador (22) de adaptación de carga y dicho transformador de adaptación de carga se conecta exclusivamente a cada uno de dichos al menos un primer segmento inductor (107, 107a).

4. Un sistema de tratamiento térmico por inducción de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que cada uno de dichos al menos un primer segmento concentrador (103a') de flujo magnético tiene forma de U y cada uno de dichos al menos un segundo segmento concentrador (103b') de flujo magnético tiene forma rectangular, y cada uno de dichos al menos un segundo segmento concentrador de flujo magnético pesa menos que cada uno de dichos al menos un primer segmento concentrador de flujo magnético.

5. Un sistema de tratamiento térmico por inducción de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que dicha superficie arqueada de bobina de cualquiera de las dos de dichas aberturas parciales de componente primera y segunda se ha perfilado para controlar la forma de dicho campo magnético en las proximidades de dicho uno de los componentes preseleccionados primero o segundo sustancialmente cilíndricos para calentarse dentro de dicho inductor sustancialmente cerrado.

6. Un sistema de tratamiento térmico por inducción de acuerdo con la reivindicación 5, que comprende además un orificio (131) practicado en dicha superficie arqueada de bobina, cuyo orificio divide la superficie arqueada de bobina en un par de labios (123a, 123b) de bobina, cuyo par de labios de bobina forman una región (127) de interfaz con la unión de dicha superficie enfrentada (115a) de dichos al menos un primero o un segundo segmento inductor, en donde la anchura axial de cada uno de dicho par de labios de bobina se ha diseñado para que sea mayor en dicha región de interfaz que en las proximidades de una región base situada aproximadamente con un descentramiento de 90 grados con respecto a dicha región de interfaz, cada uno de cuyos labios de bobina se ha perfilado además a una longitud circunferencial (d_{2}) de menos del doble de la anchura axial de dicho uno de los mencionados componentes preseleccionados primero o segundo sustancialmente cilíndricos para tratarse térmicamente dentro del inductor sustancialmente cerrado, y a una anchura de transición axial (d_{1}) de menos de 0,3 veces la anchura axial de dicho uno de los mencionados componentes preseleccionados primero o segundo sustancialmente cilíndricos para tratarse térmicamente dentro del inductor sustancialmente cerrado.

7. Un sistema de tratamiento térmico por inducción de acuerdo con la reivindicación 6, en el que cada uno de dichos labios de bobina se ha perfilado adicionalmente a una anchura axial menor junto a una abertura en la superficie de dicho uno de los mencionados componentes preseleccionados primero o segundo sustancialmente cilíndricos para tratarse térmicamente dentro del inductor sustancialmente cerrado.

8. Un sistema de tratamiento térmico por inducción de acuerdo con la reivindicación 6, en donde cada uno de dichos labios de bobina se ha perfilado además mediante un rebajo radial de cada uno de dichos labios de bobina adyacente a una abertura en la superficie de dicho uno de los mencionados componentes preseleccionados primero o segundo sustancialmente cilíndricos pata tratarse térmicamente dentro del inductor sustancialmente cerrado, en donde la anchura, a_{1}, de dicho rebajo radial es menor que el triple del diámetro de dicha abertura.

9. Un sistema de tratamiento térmico por inducción de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en donde se ha provisto al menos un blindaje lateral (137) compuesto de un material eléctricamente conductor y magnético en al menos un lado del al menos uno de dichos segmentos de bobina primero o segundo que tiene una primera abertura parcial de componente, o dichos tercero o cuarto segmentos de bobina tienen una segunda abertura parcial de componente, cuyo blindaje lateral tiene un conjunto ordenado de dientes rasurados (139) dispuestos al menos en parte alrededor del perímetro de dicha primera o segunda abertura parcial de componente en donde la relación entre la anchura de cada ranura (136) de separación junto a los dientes y la anchura de cada diente es menor de 5.

10. Un sistema de tratamiento térmico por inducción de acuerdo con la reivindicación 9, en el que dicho blindaje lateral (137a, 137b) tiene una ranura abierta alargada (138a, 138b) en la vecindad de una abertura en la superficie de dicho uno de componentes preseleccionados primero o segundo sustancialmente cilíndricos para calentarse dentro del inductor sustancialmente cerrado, en donde la anchura de la ranura alargada se limita a menos del triple del diámetro de dicha abertura.

\newpage

11. Un sistema de tratamiento térmico por inducción de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 10, en donde dicho inductor sustancialmente cerrado forma una abertura ovoide para modificar dicho campo magnético para la presencia de dicho componente adyacente no tratado térmicamente e irregularmente conformado, o una abertura en la superficie de dicho uno de los mencionados componentes preseleccionados primero o segundo substancialmente cilíndricos para tratarse térmicamente dentro de dicho inductor sustancialmente cerrado.

12. Un sistema de tratamiento térmico por inducción de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 11, en el que la pieza de trabajo comprende un cigüeñal (210) que tiene una disposición de codos sustancialmente cilíndricos (221, 222, 223, 224) y bulones (211, 212, 213, 214, 215, 216) separados entre sí por un nervio de forma irregular (231-239) y terminados axialmente con uno o más elementos de extremo (225, 226, 227), un filete formado entre cada uno de dicho nervio irregularmente formado y el codo o bulón adyacente, cuyos codos y elementos de extremo están dispuestos coaxialmente a lo largo del eje principal del cigüeñal, y cada uno de dichos bulones tiene un eje de simetría independiente descentrado de y en paralelo con el eje principal de simetría.

13. Un método de tratar térmicamente componentes preseleccionados de una pieza de trabajo metálica que comprende al menos dos primeros componentes sustancialmente cilíndricos dispuestos coaxialmente a lo largo del eje principal de simetría de dicha pieza de trabajo, uno o más segundos componentes sustancialmente cilíndricos interpuestos entre dichos al menos dos componentes sustancialmente cilíndricos, teniendo cada uno de dichos uno o más segundos componentes sustancialmente cilíndricos un eje de simetría descentrado de y en paralelo con dicho eje principal de simetría, estando unido cada uno de dichos primero y segundo componentes sustancialmente cilíndricos a un componente adyacente no tratado térmicamente y de forma irregular, cuyo método comprende:

enganchar dicha pieza de trabajo metálica

transportar dicha pieza de trabajo metálica hasta una estación de tratamiento térmico por inducción,

rotar dicha pieza de trabajo metálica para orientar angularmente cada uno de dichos segundos componentes preseleccionados sustancialmente cilíndricos para asentarla dentro de una abertura parcial estacionaria de inductor para cada uno de dichos segundos componentes preseleccionados sustancialmente cilíndricos en dicha estación de tratamiento térmico por inducción,

trasladar dicha pieza de trabajo metálica para orientar axialmente cada uno de dichos componentes preseleccionados primero y segundo sustancialmente cilíndricos para asentarla dentro de una abertura estacionaria parcial de inductor para cada uno de dichos segundos componentes preseleccionados sustancialmente cilíndricos en dicha estación de tratamiento térmico por inducción;

asentar dicha pieza de trabajo metálica en dicha estación de tratamiento térmico por inducción;

posicionar un inductor parcial no estacionario junto a cada una de dichas aberturas parciales estacionarias de inductor para formar un inductor sustancialmente cerrado alrededor de cada uno de dichos componentes preseleccionados primero y segundo substancialmente cilíndricos;

aplicar una corriente alterna de alta frecuencia a cada uno de dichos inductores parciales estacionarios;

acoplar por inducción dicha corriente alterna de alta frecuencia a cada uno de dichos inductores parciales no estacionarios;

calentar por inducción dichos componentes preseleccionados primero y segundo sustancialmente cilíndricos mediante la aplicación de un campo magnético establecido por dicha corriente alterna de alta frecuencia sobre dichos componentes preseleccionados primero y segundo sustancialmente cilíndricos;

posicionar cada uno de dichos inductores parciales no estacionarios lejos de cada uno de dichos inductores parciales estacionarios; y

transportar dicha pieza metálica de trabajo desde dicha estación de tratamiento térmico por inducción.

14. Un método de acuerdo con la reivindicación 13, que comprende además la etapa de templar al menos uno de dichos componentes preseleccionados primero y segundo sustancialmente cilíndricos simultáneamente con -o después de- la etapa de calentar por inducción.

15. Un método de acuerdo con las reivindicaciones 13 ó 14, que comprende además la etapa de modificar dicho campo magnético para compensar por la masa irregular de uno de dichos componentes adyacentes no tratados térmicamente de forma irregular.

16. Un método de acuerdo con las reivindicaciones 13, 14 ó 15, que comprende además la etapa de modificar dicho campo magnético para compensar por una abertura en al menos uno de dichos componentes preseleccionados primero o segundo sustancialmente cilíndricos.